mj50數(shù)控車床x軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）</p><p>　　題 目：MJ50數(shù)控車床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要</p><p>　摘要：本課題對MJ50型數(shù)控車床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收

2、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)機(jī)床，執(zhí)行預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。它的靈敏度和傳動(dòng)精度高，響應(yīng)速度快且工作穩(wěn)定，構(gòu)件剛度高及使用壽命長，故進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有較高的研究意義。MJ50是一種經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車床，其X軸的主要結(jié)構(gòu)零件包括伺服電機(jī)、滾珠絲杠、同步帶、滾珠絲杠支承軸承、滾動(dòng)導(dǎo)軌和限位擋塊。采用交流伺服電機(jī)，能在整個(gè)速度區(qū)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)平滑控制，幾乎無振蕩；采用低摩擦傳動(dòng)副，如滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠副，傳動(dòng)效率高，定位精度和重復(fù)定位精度高且傳動(dòng)有可逆性

3、；采用同步帶聯(lián)接絲杠和電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高。關(guān)鍵詞：進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠 導(dǎo)軌 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）英文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p>

4、<p>　　第一章 緒 論2</p><p><b>　　1.1 引言2</b></p><p>　　1.2 選題背景與意義3</p><p>　　1.3 研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3.1國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3.2國外的數(shù)控車床發(fā)展

5、4</p><p>　　第二章 總體方案設(shè)計(jì)… ………………………………………………………………… 5</p><p>　　2.1 傳動(dòng)類型的選擇……………………………………………………………………5</p><p>　　2.2 伺服電機(jī)的選擇……………………………………………………………………6</p><p>　　2.3 電動(dòng)機(jī)與絲杠

6、連接方式的選擇……………………………………………………6</p><p>　　2.4 同步帶的選擇………………………………………………………………………7</p><p>　　2.5 支撐方式及支撐軸承的選擇………………………………………………………7</p><p>　　2.5.1 絲杠有以下四種支撐方式……………………………………………………7</p>

7、;<p>　　2.5.2 支承軸承的選擇………………………………………………………………8</p><p>　　第三章 X 向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………9</p><p>　　3.1 已知技術(shù)參數(shù)………………………………………………………………………9</p><p>　　3.2 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算及其選型…………

8、…………………………………………9</p><p>　　3.2.1 主切削力的確定………………………………………………………………9</p><p>　　3.2.2 滾珠絲杠導(dǎo)程的確定………………………………………………………10</p><p>　　3.2.2.1 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速………………………………………………10</p><p&g

9、t;　　3.2.2.2 估算工作臺質(zhì)量以及工作臺的承重………………………………10</p><p>　　3.2.2.3 確定絲杠的等效負(fù)載………………………………………………10</p><p>　　3.2.2.4 確定最大動(dòng)載荷……………………………………………………11</p><p>　　3.2.2.5 絲杠軸向壓力選取絲杠底徑………………………………

10、………12</p><p>　　3.2.2.6 最大轉(zhuǎn)速限制………………………………………………………12</p><p>　　3.2.2.7 選擇絲杠直徑………………………………………………………12</p><p>　　3.2.2.8 選擇滾珠絲杠型號…………………………………………………12</p><p>　　3.3 伺服電機(jī)

11、的計(jì)算…………………………………………………………………13</p><p>　　3.3.1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定…………………………………………………………13</p><p>　　3.3.2 理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩…………………………………………………………13</p><p>　　3.3.3 最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩…………………………………………………………13<

12、/p><p>　　3.3.4 驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩……………………………………………………13</p><p>　　3.3.5 支承軸承所需啟動(dòng)扭矩……………………………………………………13</p><p>　　3.3.6 驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副所需扭矩…………………………………………………13</p><p>　　3.3.7 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩…

13、…………………………………………………………14</p><p>　　3.4 同步帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………………14</p><p>　　3.4.1 確定計(jì)算功率………………………………………………………………14</p><p>　　3.4.2 確定帶型，節(jié)距……………………………………………………………14</p>

14、<p>　　3.4.3 小帶輪齒數(shù)…………………………………………………………………15</p><p>　　3.4.4 帶輪直徑d1，d2的確定………………………………………………………15</p><p>　　3.4.5 驗(yàn)算帶速v …………………………………………………………………15</p><p>　　3.4.6 確定中心距a及帶長L

15、p……………………………………………………15</p><p>　　3.4.7 計(jì)算小帶輪的嚙合齒數(shù)Zm ………………………………………………16</p><p>　　3.4.8計(jì)算基本額定功率P0…………………………………………………………16</p><p>　　3.4.9 確定帶寬……………………………………………………………………17</p>

16、<p>　　3.4.10 計(jì)算作用在軸上的載荷……………………………………………………17</p><p>　　3.4.11 帶的工作驗(yàn)算………………………………………………………………17</p><p>　　3.5. 軸承及軸承座選型………………………………………………………………17</p><p>　　3.6. 校核……………………………………

17、…………………………………………18</p><p>　　3.6.1 臨界壓縮負(fù)荷………………………………………………………………19</p><p>　　3.6.2 臨界轉(zhuǎn)速……………………………………………………………………19</p><p>　　3.6.3 絲杠拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率……………………………………20</p><

18、p>　　3.6.4 絲杠扭轉(zhuǎn)剛度………………………………………………………………21</p><p>　　3.6.5 傳動(dòng)精度計(jì)算………………………………………………………………21</p><p>　　第四章 床身及導(dǎo)軌…………………………………………………………………………23</p><p>　　4.1 床身的選擇……………………………………………

19、……………………………23</p><p>　　4.2 導(dǎo)軌的選擇…………………………………………………………………………23</p><p>　　4.2.1 導(dǎo)軌的分類……………………………………………………………………23</p><p>　　4.2.2 導(dǎo)軌的選擇……………………………………………………………………24</p><p>

20、　　4.2.3 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)…………………………………………………………26</p><p>　　4.2.4 導(dǎo)軌的潤滑……………………………………………………………………27</p><p>　　4.2.5 導(dǎo)軌的防護(hù)……………………………………………………………………27</p><p>　　第五章 結(jié) 論29</p><p>

21、;<b>　　致 謝31</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)…………………………………………………………………………………33</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)已經(jīng)普遍成為現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)中最基本的通訊工具，因?yàn)橛?jì)算機(jī)具有很強(qiáng)高精密性，操作起來靈活簡便，所以在最近這段時(shí)間

22、已經(jīng)越來越贏得廣大用戶的歡迎[1]，數(shù)字控制機(jī)床簡稱CNC，每臺數(shù)控機(jī)床上都會(huì)裝有程序監(jiān)控裝置。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的其中一種，亦稱為CNC車床，是我國覆蓋面最廣，且使用量最大的一種數(shù)控機(jī)床，每年產(chǎn)量大約占機(jī)床生產(chǎn)總數(shù)的25%。它是集電氣功能、機(jī)械部件、氣動(dòng)裝置、液壓設(shè)備、信息管理和微電子技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)裝置為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。這種數(shù)控機(jī)床加工零件毛坯時(shí)具有很高的效率、非常高精度、特殊的柔性化和自動(dòng)化高的優(yōu)點(diǎn)。隨著文明不斷的發(fā)展，人們對

23、這種新型數(shù)控車床的效率、精度、柔性化、可靠性等方面的要求不斷提高，而正是這種不斷進(jìn)步的要求導(dǎo)致現(xiàn)代數(shù)控車床技術(shù)成為當(dāng)今世界的主流技術(shù)[2]。</p><p>　　自20世紀(jì)中期以后，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用領(lǐng)域的已經(jīng)占據(jù)了許多制造業(yè)（汽車制造、醫(yī)療設(shè)備、輕工業(yè)）主流市場?？偠灾?，現(xiàn)在數(shù)控車床的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：第一個(gè)具有加工高速和精密化特性高的特點(diǎn)，其次要有一定等級的可靠穩(wěn)定性，最后需要數(shù)控車

24、床滿足CAD設(shè)計(jì)的簡單化和模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前我國的研發(fā)制造能力不斷的進(jìn)步，我國已經(jīng)從進(jìn)口數(shù)控車床一直發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)控車床制造大國，這短短數(shù)十年的發(fā)展體現(xiàn)了我國的數(shù)控行業(yè)的已經(jīng)有能力和國外數(shù)控行業(yè)進(jìn)行競爭，并會(huì)遲早超越他們。</p><p>　　數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)，是一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，將運(yùn)動(dòng)部件的位置和速度作為控制量，是一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)。主要由驅(qū)動(dòng)元件(電機(jī))、位置控制單元、檢測與反饋單元、速度控制單元和機(jī)械

25、執(zhí)行部件這幾個(gè)部分構(gòu)成。數(shù)控機(jī)床的數(shù)字控制直接控制系統(tǒng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，機(jī)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)精度、幾何精度、穩(wěn)定性和靈敏度決定了被加工工件的最終坐標(biāo)的輪廓以及位置精度。</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)就是采用用文字語言、字母數(shù)字和符號等

26、組成的一系列數(shù)字指令來控制機(jī)械設(shè)備按照規(guī)定的要求運(yùn)作的一種技術(shù)。沒有特殊要求，我們一般采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對數(shù)字程序進(jìn)行控制，所以這種數(shù)控技術(shù)我們也常常稱之為計(jì)算機(jī)數(shù)控，簡稱CNC。它可以控制跟角度、位置、速度相關(guān)的機(jī)械量或者可以控制跟機(jī)械能量有關(guān)的量。</p><p>　　數(shù)控車床是一種精度高且效率高的自動(dòng)化機(jī)床，加工藝性能廣泛，可加工直（斜）線圓柱，圓弧和各類螺紋，它還具有目前數(shù)控機(jī)床上特有的直線插補(bǔ)功能以及精度補(bǔ)

27、償功能可以成批量的加工出各類復(fù)雜零件，為不少企業(yè)都帶來了不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控車床在數(shù)控機(jī)床中占據(jù)很重要的地位，通過幾十年不斷的發(fā)展，已經(jīng)受到世界各國的高度重視并對其進(jìn)行高速發(fā)展。</p><p>　　數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)包括伺服電動(dòng)機(jī)，電機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)直接控制并工作，且經(jīng)過實(shí)際使用和檢驗(yàn)，最終效果很符合企業(yè)的效益，它能夠滿足國家在精度等級方面的標(biāo)準(zhǔn)。能夠方便輕巧地控制進(jìn)給，控制刀具按照要求加工出零件的形狀。再通過

28、一些特殊的數(shù)控技術(shù)可以有效地消除干擾，來獲得穩(wěn)定靈敏的進(jìn)給系統(tǒng)[3]。</p><p>　　伺服電機(jī)工作時(shí)非?？煽坎⑶沂褂闷饋砗唵畏奖?，我們數(shù)控車床中在進(jìn)給系統(tǒng)中常常使用伺服電機(jī)，可以準(zhǔn)確簡便的對橫向進(jìn)給和縱向進(jìn)給進(jìn)行雙方向的進(jìn)給控制。這樣比傳統(tǒng)的普通機(jī)床更加自動(dòng)化，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高其加工的精度和生產(chǎn)效率都有著十分重要的意義[4]。20世紀(jì)60年代以前，主要是通過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓伺服馬達(dá)或用功率步進(jìn)電

29、機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；20世紀(jì)60一70年代是直流伺服電機(jī)具有優(yōu)良的誕生和全盛發(fā)展的時(shí)代，但由于直流伺服電機(jī)引入了換向裝置，成本高，故障多并且維護(hù)困難，對其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能受影響。20世紀(jì)80年代到現(xiàn)在，伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)及永磁材料有了突破性的進(jìn)展，開始出現(xiàn)了交流伺服電動(dòng)機(jī)(正弦波驅(qū)動(dòng))，無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)(方波驅(qū)動(dòng))等新型的電動(dòng)機(jī)，它們可同時(shí)實(shí)現(xiàn)弱磁升速控制，這對系統(tǒng)的調(diào)速范圍有了很大的提高，也同樣擁有伺服驅(qū)動(dòng)的符合數(shù)控

30、機(jī)床的高性能要求[5]。</p><p>　　交流伺服電動(dòng)機(jī)由于沒有換向器和電刷，所以在工作時(shí)可以做到穩(wěn)定可靠，所在在保養(yǎng)和維護(hù)這一方面并沒有多大的要求。這種電機(jī)在工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，定子繞組具有很快的散熱能力，與機(jī)械部件之間的慣量也小，因此系統(tǒng)反應(yīng)具有很快快速性。同功率下有較小的體積和重量，適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。</p><p>　　1.2 選題背景與意義</p>

31、<p>　　1、數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)機(jī)床，執(zhí)行預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。它的靈敏度和傳動(dòng)精度高，響應(yīng)速度快且工作穩(wěn)定，構(gòu)件剛度高及使用壽命長，摩擦及運(yùn)動(dòng)慣量小，并能清除傳動(dòng)間隙。</p><p>　　2、進(jìn)給系統(tǒng)中采用的是滾珠絲杠傳動(dòng)，可將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，而且滿足進(jìn)給系統(tǒng)需要減少摩擦的基本要求。該傳動(dòng)副的摩擦力小，傳動(dòng)效率高，并可消除間隙，它的傳動(dòng)效率可高達(dá)85

32、%~98%且無反向空行程。</p><p>　　3、本課題采用同步帶聯(lián)接絲杠和電機(jī)，它的結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)，綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)，能緩沖吸振，可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98%，且其造價(jià)低廉，不需潤滑，維護(hù)容易。</p><p>　　4、伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)速隨控制電壓改變，能在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實(shí)現(xiàn)迅速啟

33、動(dòng)、停轉(zhuǎn)?？刂乒β蚀?，過載能力強(qiáng)。本課題使用的交流型伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行可靠穩(wěn)定、具有很強(qiáng)的控制性能、極快響應(yīng)快速、電機(jī)靈敏度高，具有非常拘謹(jǐn)?shù)臋C(jī)械特性和非常嚴(yán)格的調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)。</p><p><b>　　1.3 研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　一個(gè)國家在生產(chǎn)數(shù)控化車床的效率與及對數(shù)控化率車床的消費(fèi)集中的體現(xiàn)了一國的機(jī)器制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平，也是綜合國力的

34、代表。如今，很多國外發(fā)達(dá)國家數(shù)控車床技術(shù)已經(jīng)遙遙領(lǐng)先，而我國則表現(xiàn)的相當(dāng)不足，差距任然很大。</p><p>　　1.3.1國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀 </p><p>　　我國數(shù)控車床的發(fā)展開始于20世紀(jì)70年代，30多年來形成了經(jīng)濟(jì)型臥式數(shù)控車床、普及型數(shù)控車床以及中高檔次數(shù)控車床這三種形式。經(jīng)濟(jì)型車床因物美價(jià)廉，在很多企業(yè)初期被廣泛的需要，尤其是民營企業(yè)，也是我國目前數(shù)控車床的主流產(chǎn)品。

35、中檔次車床，國產(chǎn)的基本上可以滿足國內(nèi)企業(yè)的需求，但大部分高檔次的是進(jìn)口的或者合資生產(chǎn)的。這就透露出我國數(shù)控車床的薄弱之處。雖然在近些年開發(fā)了一些中高檔車床，如擁有Y軸的車削中心、倒置順置的主軸立式車削中心等數(shù)控車床，但這種高檔次的數(shù)控車床需要的不僅是技術(shù)的創(chuàng)新，更需要進(jìn)一步的開發(fā)市場，獲得國內(nèi)外用戶廣泛的認(rèn)同。雖然國產(chǎn)數(shù)控車床獲得不菲的成績，但同國外的相比還是有著巨大的鴻溝，這主要體現(xiàn)在低檔次產(chǎn)品生產(chǎn)過剩，高檔產(chǎn)品的卻不足；創(chuàng)新的能力不

36、夠，科技的基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性等都不強(qiáng)，其功能部件滯后。</p><p>　　1.3.2國外的數(shù)控車床發(fā)展 </p><p>　　發(fā)達(dá)國家對數(shù)控車床研究時(shí)間較長，因此積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，所以技術(shù)水平較中國都相對較高。具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（a）多軸加工和高速度、高精度已然成為了數(shù)控車床的必備技能，納米控制更是加工的潮流趨勢；（b）車床的多軸加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天航空工業(yè)、能源方面、

37、船舶制造及汽車維修等行業(yè)；（c）由于不斷完善的智能化的加工和監(jiān)測的功能，即使在車間也能獲得機(jī)床的狀態(tài)信息。通過分析出的數(shù)據(jù)，可以預(yù)測機(jī)床本身的狀態(tài)，從而進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)。這不僅可以避免事故的發(fā)生，還大大的降低了機(jī)床出現(xiàn)故障的可能性，提高了利用率；（d）機(jī)床的補(bǔ)償功能與誤差檢測功能變得更加的強(qiáng)大，使得我們能夠在合理的時(shí)間內(nèi)做完車床補(bǔ)償測量。許多國外大型企業(yè)都是這樣來生產(chǎn)高檔次的機(jī)床的，如日本山崎馬扎克、英國普瑞泰克公司、美國哈挺公司和德國德

38、瑪吉公司等。 </p><p>　　我國數(shù)控機(jī)床的還存在著些許不足之處，雖然經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床廉價(jià)，但是隨著我國的發(fā)展，我國更多的是需要高檔次的數(shù)控車床技術(shù)。所以我們需要加強(qiáng)對數(shù)控車床的創(chuàng)新力度，并不斷地去改進(jìn)與完善現(xiàn)有的技術(shù)，最終能夠解決主機(jī)雖大但不強(qiáng)、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的發(fā)展落后、經(jīng)濟(jì)效益比較差等一些的問題，以此來培育整個(gè)的核心競爭力，以期占領(lǐng)更多世界市場[6]。</p><p>　　

39、第二章 總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是數(shù)字控制的直接對象，包括機(jī)械傳動(dòng)部件和產(chǎn)生主動(dòng)力矩以及控制其運(yùn)動(dòng)的各種驅(qū)動(dòng)裝置[7]。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給包括直線運(yùn)動(dòng)部件的進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件的進(jìn)給，不論是直線進(jìn)給系統(tǒng)還是旋轉(zhuǎn)進(jìn)給系統(tǒng)，目前仍以“伺服電動(dòng)機(jī)+機(jī)械傳動(dòng)鏈”為主導(dǎo)。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要求除了要有較高的定位精度外,還要具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

40、。在設(shè)計(jì)機(jī)械機(jī)構(gòu)時(shí),通常還應(yīng)提出無間隙、高剛度、低摩擦以及適宜的阻尼比要求等以確保數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性。為了達(dá)到這些要求,在設(shè)計(jì)時(shí)主要采取以下措施:</p><p>　　盡量消除傳動(dòng)間隙,減少反向誤差行程。</p><p><b>　　選用最佳的降速比。</b></p><p>　　盡量縮短傳動(dòng)鏈，并通過預(yù)緊的方法來提高整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的

41、剛度。</p><p>　　盡量采用摩擦低的傳動(dòng)副。</p><p>　　因此，初步設(shè)定該橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng), 經(jīng)同步齒形帶傳動(dòng),驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床的橫向進(jìn)給傳動(dòng)。</p><p>　　2.1傳動(dòng)類型的選擇</p><p>　　數(shù)控機(jī)床有靜壓絲杠螺母副傳動(dòng)方式以及滾珠絲杠螺母副這兩種常用傳動(dòng)方式。</p&g

42、t;<p>　　靜壓絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的產(chǎn)生的摩擦系數(shù)小，僅為0.0005，具有很高的傳動(dòng)平穩(wěn)性，在運(yùn)動(dòng)中基本不會(huì)產(chǎn)生反向間隙。但是，靜壓絲杠螺母副必須配有一套供油系統(tǒng)，要求油液能夠時(shí)時(shí)刻刻保持清潔，并且要求油液在供給過程中不允許中斷，倘若在引出線故障而導(dǎo)致突然供油中斷，這將會(huì)對機(jī)床造成很大的影響。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副是將機(jī)械的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，它的傳動(dòng)效率較高，一

43、般為0.92~0.98，比普通絲杠螺母副高3~4倍，發(fā)熱小，傳動(dòng)靈敏，還可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)[8]，摩擦力小且有可逆性，不易產(chǎn)生爬行且使用壽命長。在軸向運(yùn)動(dòng)中精度比較高，我們可以通過調(diào)節(jié)預(yù)緊力來消除軸向間隙。反向工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生反向空回形成，是目前中低檔數(shù)控機(jī)床的常見的傳動(dòng)方式。</p><p>　　通過以上比較，在本次設(shè)計(jì)中采用滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)方式。</p><p>　　2.2伺服電機(jī)的選擇

44、</p><p>　　伺服電機(jī)指在伺服系統(tǒng)中可以控制機(jī)械元件按一定規(guī)則運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行裝置，它具有補(bǔ)助馬達(dá)間接變速功能。對速度的控制和對位置精度的控制非常精確，可以將電信號通過特定的規(guī)則轉(zhuǎn)化為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來驅(qū)動(dòng)操控被控制元件。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一旦接收到控制信號后，能快速反應(yīng)，在自動(dòng)化的系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，時(shí)間常數(shù)小、具有很高的線性度。但是會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，因此對環(huán)境有要求。</p><p>　　伺服電

45、機(jī)可分為直流和交流伺服電機(jī)，直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩速度特性硬,速度控制精確,原理簡單且使用方便,價(jià)格便宜。但是電機(jī)裝有換向裝置，因此速度受限制，且有附加阻力，散熱性也差。</p><p>　　交流伺服電機(jī)非常可靠的速度控制性能，能夠正確平滑的控制各個(gè)速度區(qū)域，不會(huì)產(chǎn)生振蕩。能夠控制高速，工作效率高，一般不低于百分之九十，散熱性能好，能夠準(zhǔn)確可靠的對位置進(jìn)行控制，在額定范圍內(nèi)可以保持不變的恒力矩，工作時(shí)噪音低。因?yàn)橄到y(tǒng)

46、中沒有電刷，不用另外的進(jìn)行維護(hù)，當(dāng)然也不會(huì)產(chǎn)生磨損導(dǎo)致的顆粒，也不可能產(chǎn)生火花。因此在本次設(shè)計(jì)中采用交流伺服電機(jī)。</p><p>　　2.3電動(dòng)機(jī)與絲杠連接方式的選擇</p><p>　　電動(dòng)機(jī)與絲杠的連接形式主要有三種：</p><p><b>　　1、聯(lián)軸器直連接</b></p><p>　　聯(lián)軸器直連優(yōu)點(diǎn)是：具有

47、很大的扭轉(zhuǎn)剛度，傳動(dòng)時(shí)精度高，本身不會(huì)產(chǎn)生間隙，組成結(jié)構(gòu)簡單，方便安裝調(diào)整，經(jīng)常用在中小型的數(shù)控車床。一般聯(lián)軸器采用彈性柱銷聯(lián)軸器，因?yàn)樗軠p少同軸度和垂直度引起誤差而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象。</p><p>　　2、通過齒輪連接 </p><p>　　這種連接方法的特點(diǎn)是如果齒輪的齒厚和周節(jié)發(fā)生改變，但是齒輪依然能夠進(jìn)行無間隙嚙合，但是它的整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,沒有足夠的傳動(dòng)剛度，它的軸向體積占

48、用空間大，而且傳動(dòng)時(shí)平穩(wěn)性差。</p><p>　　3、通過同步齒形帶連接 </p><p>　　同步齒輪帶傳動(dòng)兼不僅具有鏈傳動(dòng)的有點(diǎn)也有帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),相比于齒輪傳動(dòng)，它有更加簡單的結(jié)構(gòu)，方便安裝便于調(diào)整，不會(huì)產(chǎn)生很大的造價(jià)，對張緊力的需求更小。在傳動(dòng)過程中，帶體與帶輪之間基本不會(huì)產(chǎn)生相對滑移，因此無論運(yùn)動(dòng)的什么地點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)同步傳動(dòng)[9]。</p><p>　　在滿

49、足機(jī)床要求的前提下，通過對比本課題采用同步齒形帶聯(lián)接電機(jī)與絲杠。同步齒形帶聯(lián)接方式能夠隔離電動(dòng)機(jī)的震動(dòng)和熱量傳遞，使電動(dòng)機(jī)安裝位置更加機(jī)動(dòng)。</p><p><b>　　2.4同步帶的選擇</b></p><p>　　同步齒形帶因其帶與帶輪之間的運(yùn)轉(zhuǎn)能夠保持一樣高度的傳動(dòng)而得名，簡稱同步帶。它綜合了不同傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，傳動(dòng)效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，基本不會(huì)產(chǎn)生噪聲并且不用特意

50、的潤滑。</p><p>　　同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，具有良好的綜合性能?；↓X同步帶的結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶的機(jī)構(gòu)基本相同，但是更加強(qiáng)大，除了節(jié)距，弧齒的齒根厚度、齒高和齒根圓的半徑等都比梯形齒的大。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中采用圓弧齒同步帶，當(dāng)帶齒在受載后，它的應(yīng)力分布狀態(tài)較好，這不但平緩了齒根的應(yīng)力集中，還提高了齒的承載能力，因此弧齒同步帶與

51、梯形齒同步帶相比下來，弧齒傳遞的功率更大，還能夠避免嚙合過程中的輪齒干涉。除了傳動(dòng)同步，傳動(dòng)效率高，它的初始張力也小，噪聲小，速度高。無須潤滑，張緊裝置也可簡化或省略，目前該帶型已在食品、制藥、汽車、印刷、紡織、造紙等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　2.5支撐方式及支撐軸承的選擇</p><p>　　2.5.1絲杠有以下四種支撐方式：（如下圖）</p><p

52、>　　A.‘雙推-自由’式 這種方式適用于短絲杠。</p><p>　　B.‘雙推-單推’或‘單推-單推’式 它可對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，預(yù)拉伸可以使：</p><p>　　①絲杠因自重引起的彎曲減少。</p><p>　　②由于溫升只會(huì)使預(yù)拉伸應(yīng)力減小，因此絲杠不會(huì)因溫升而伸長，使絲杠精度得以保持。</p><p>　　③絲杠拉壓剛度在

53、推力軸承預(yù)緊力大于絲杠最大軸向載荷三分之一的情況下可提高4倍。由于這種支承方式使絲杠不用承受壓力，因此壓桿的穩(wěn)定性沒有問題。</p><p>　　C.‘雙推-支承’式 這種方式可避免絲杠因自重引起彎曲，以及高速回轉(zhuǎn)時(shí)自由端的晃動(dòng)。</p><p>　　D.‘雙推-雙推’式 這種支承方式適用于定位要求很高的場合，可以進(jìn)行預(yù)拉伸和克服熱膨脹，傳動(dòng)剛度是最高的，只要軸承無軸向間隙，絲杠的拉壓

54、剛度可提升四倍。一般用于高精度，高轉(zhuǎn)速的場合。但是它的最大的缺點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)預(yù)拉伸及其調(diào)整方法較第二種支承方式復(fù)雜。</p><p>　　通過以上不同的方式，可以明顯看出每種不同的支承方式都有它獨(dú)到的特點(diǎn)，并且都會(huì)對絲杠的剛度產(chǎn)生一定的影響。采用‘雙推-雙推’的支撐方式，絲杠的軸向剛度為一端固定的四倍，壓桿的臨界轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定性也會(huì)很高。在預(yù)拉伸之后，可以減少因?yàn)樽灾匾鸬膹澢部梢詼p少因?yàn)楦咚倩剞D(zhuǎn)，引起的自由端的晃動(dòng)

55、，還能對熱膨脹進(jìn)行修正。我采用‘雙推-雙推’的支撐方式，因?yàn)樗母臃衔宜O(shè)計(jì)的條件。</p><p>　　2.5.2支承軸承的選擇</p><p>　　軸承負(fù)責(zé)元件的支承或?qū)?，確定旋轉(zhuǎn)軸與其他零部件相對運(yùn)動(dòng)位置。它的主要功能還是起支撐作用，通過支承機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，減小元件在傳動(dòng)過程中的摩擦系數(shù)，按元件摩擦性質(zhì)的不同可分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。</p><p>　　滑

56、動(dòng)軸承是在滑動(dòng)摩擦下工作的軸承，工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生噪聲，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，在進(jìn)行油液潤滑之后，滑動(dòng)表面被潤滑油產(chǎn)生的油膜而不發(fā)生直接接觸，因此大大減小了表面磨損程度和造成較小的摩擦損失，此外形成的油膜還可以吸振。</p><p>　　滾動(dòng)軸承的作用是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而減少摩擦損失。一般由內(nèi)圈、外圈、保持架和滾動(dòng)體這四部分組成。它的摩擦阻力小和功耗小，效率高，易起動(dòng)。按其滾動(dòng)體的種類可分為球軸

57、承和滾子軸承。</p><p>　　本課題中采用角接觸球軸承作支承，不僅可以承受軸向載荷，還可以承受徑向載荷和，能在高速下平穩(wěn)的工作。軸承的接觸角越大，軸向承載能力也就越高。用于高精度和高速場合時(shí)接觸角通常取15 度。</p><p>　　X向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.已知技術(shù)參數(shù)</b></p><

58、p>　　允許最大工件回轉(zhuǎn)直徑： 500mm</p><p>　　最大車削直徑： 310mm</p><p>　　極限車削直徑（調(diào)整刀具）： 350mm </p><p>　　最大加工長度： 650mm </p><p>　　主軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)： AC(11／15)KW（連續(xù)/30min）</p><p>　　床鞍有效

59、行程：X方向： 182mm</p><p>　　Z方向： 675mm </p><p>　　床鞍快速移動(dòng)速度：X方向： 10m／min </p><p>　　Z方向： 15 m／min </p><p>　　床鞍定位精度：X方向： (0.015／100)㎜ </p><p>　　Z方向： (0.025／300

60、)㎜</p><p>　　床鞍重復(fù)定位精度：X方向： ±0.003mm </p><p>　　Z方向： ±0.005mm </p><p>　　滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算及其選型</p><p>　　2.1主切削力的確定</p><p><b>　　根據(jù)資料可查得：</b></p

61、><p>　　3～5% （2-1） </p><p>　　式中: —進(jìn)給系統(tǒng)所需電機(jī)功率，Pa—主傳動(dòng)電機(jī)功率</p><p>　　已知Pa為15Kw，取比例系數(shù)為5%，則由公式1—1可得：</p><p>　　= Pa×5%=15&#

62、215;5%=0.75Kw </p><p><b>　　根據(jù)文獻(xiàn)查得： </b></p><p>　?。?-2） 　 </p><p>　　式中: —進(jìn)給系統(tǒng)效率，其范圍為0.15～0.20，取=0.20;</p><p>　　—進(jìn)給速度，m/m

63、in，查出：</p><p>　　=(1/2～1/3) （2-3） </p><p><b>　　取=1/3 </b></p><p>　　由公式3—2： =61200×0.20×0.75/(10·1/3)=2754N &l

64、t;/p><p>　　為了安全起見,取安全系數(shù)為1.85，則：=2754×1.85≈5095N</p><p>　　2.2滾珠絲杠導(dǎo)程的確定</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，我使用同步帶將電機(jī)和滾珠絲杠相連，傳動(dòng)比為1：1.2，假設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為nmax=2000r/min，則絲杠導(dǎo)程為：</p><p><b>　?。?/p>

65、2-4）</b></p><p>　　（103×10）/2000=5，取</p><p>　　2.2.1確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　通過公式(2-5)求得</p><p>　　最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速：</p&

66、gt;<p>　　最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速：</p><p>　　絲杠的等效轉(zhuǎn)速：（取）</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　，——轉(zhuǎn)速，下的時(shí)間(s)</p><p>　　2.2.2估算工作臺質(zhì)量以及工作臺的承重</p><p><b>　

67、?。?</b></p><p>　　2.2.3確定絲杠的等效負(fù)載</p><p>　　工作負(fù)載是指在正常工作時(shí)機(jī)床在工作作用力下加載在滾珠絲杠上的軸向壓力，可以通過計(jì)算公式來算出，我先假設(shè)我用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為0.03，為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取1.1~1.5，取為1.1，我們可以算出絲杠所受的力為（如右圖所示）：</p><p>　?。?-7）

68、 </p><p>　　其等效負(fù)載可按下式估算（取 ， ）：</p><p>　　2.2.4確定最大動(dòng)載荷</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b&

69、gt;</p><p>　　由公式（2-8）得：</p><p>　　=60×15000×1111.23=1000×106</p><p>　　2.2.5絲杠軸向壓力選取絲杠底徑</p><p><b>　　（2-9）</b></p><p>　　表2-1 系數(shù)m和f

70、</p><p>　　將各個(gè)數(shù)值帶入式（2-9），得出</p><p><b>　　≥7.3mm</b></p><p>　　2.2.6最大轉(zhuǎn)速限制</p><p>　　滾珠絲杠的最大轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><

71、;p><b>　　式中，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p>　　2.2.7選擇絲杠直徑</p><p>　　： </p><p>　　2.2.8選擇滾珠絲杠型號</p><p>　　查表可選

72、定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號為 CMFZD2506-5。，，，，，，，，。</p><p><b>　　3.伺服電機(jī)的計(jì)算</b></p><p>　　3.1電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　≥（10×103）/（6&#

73、215;1.2）＝1667r/min</p><p>　　因此，可選擇最高轉(zhuǎn)速為2000（r/min）的伺服電機(jī)。</p><p>　　3.2理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　3.3最

74、大動(dòng)態(tài)摩擦力矩</p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　3.4驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　（3-4）</b></p><p>　　3.5支承軸承所需啟動(dòng)扭矩<

75、;/p><p><b>　　查軸承表：，，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　3.6驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副所需扭矩</p><p><b>　?。?-6）</b>

76、;</p><p>　　3.7電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩</p><p>　　通過以上計(jì)算，選擇的電機(jī)應(yīng)滿足兩方面要求：，轉(zhuǎn)速。</p><p>　　通過查閱手冊，選用型號為SIEMENS的交流伺服電機(jī)，電機(jī)的具體參數(shù)為：</p><p><b>　　同步帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算</b></p><p><b&g

77、t;　　4.1確定計(jì)算功率</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：P---傳遞的功率，kW</p><p>　　---工況系數(shù)，查表取=1.7</p><p>　　代入公式（4-1）得： </p><p>　　4.2確定帶型，節(jié)距&l

78、t;/p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)功率和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由同步帶選型圖中確定所需采用帶的型號和節(jié)距分別為5M型，節(jié)距=5.00mm。</p><p><b>　　4.3小帶輪齒數(shù)</b></p><p>　　通過查表4-1知道小帶輪最小齒數(shù)為24，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為32。</p><p>　　表4-1 小帶輪最小齒數(shù)表<

79、/p><p>　　4.4帶輪直徑d1，d2的確定</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　由于系統(tǒng)傳動(dòng)比為1:1.2，所以大帶輪的齒數(shù)為39。因此，</p><p>　　小帶輪節(jié)圓直徑： d1=32×5÷3.14=51mm</p><p>　　

80、大帶輪節(jié)圓直徑： d2=39×5÷3.14=62mm</p><p><b>　　4.5驗(yàn)算帶速v</b></p><p><b>　　（4-3）</b></p><p>　　4.6確定中心距a及帶長</p><p>　　初定中心距a0： </p&

81、gt;<p><b>　　（4-4）</b></p><p>　　根據(jù)公式4-3可得79.1mm≤a0≤226mm，取a0=200mm。</p><p>　?。?-5） </p><p>　　帶長L0為： L0=2×200＋1.57×

82、;（51＋62）＋（62－51）2/800</p><p><b>　　=577.56mm</b></p><p>　　由表4-2選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長=600mm，齒數(shù)z= 120</p><p>　　則實(shí)際中心距為a=a0＋（－）/2=211.22mm</p><p><b>　　表4-2選型表</b>

83、</p><p>　　4.7計(jì)算小帶輪的嚙合齒數(shù) </p><p>　?。?-6） </p><p>　　4.8計(jì)算基本額定功率P0</p><p>　　基本額定功率是各帶型基準(zhǔn)寬度的額定功率，查表知</p><p><b>　?。?-7）</b></p>

84、<p>　　式中：一寬度為的帶的許用工作拉力</p><p>　　m一寬度為的帶單位長度的質(zhì)量</p><p><b>　　在這可直接查表得</b></p><p><b>　　4.9確定帶寬</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p>

85、;<p>　　式中：為嚙合齒數(shù)系數(shù)</p><p>　　按表選取標(biāo)準(zhǔn)值，一般應(yīng)小于d1</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　由表查得標(biāo)準(zhǔn)的。</b></p><p>　　4.10計(jì)算作用在軸上的載荷</p><p>　　（4-9

86、） </p><p>　　4.11帶的工作驗(yàn)算</p><p><b>　　（4-10）</b></p><p>　　=（286.5－5.342×m×20/9）×5.34×10-3</p><p><b>　　=335W</b></

87、p><p>　　因此同步帶的型號為600-HTD5M，節(jié)線長為600mm，齒數(shù)為120。</p><p>　　軸承及軸承座選型 </p><p>　　表5.1 徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y</p><p>　?。?（5-1）</p><p><b&g

88、t;　　式中，</b></p><p>　　： （5-2）</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中絲杠采用雙推-雙推的支承方式，這種方式剛度高，精度高，可對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸。選用成對滾珠絲杠專用軸承組合，用雙螺母墊片預(yù)緊。</p><p>　　專用軸承的剛性大，不需要預(yù)調(diào)整且起動(dòng)力矩小

89、。采用對其采用正面組合形式，可適應(yīng)滾珠螺母與軸承之間的不同軸度。對應(yīng)的軸承座型號為SN205。</p><p><b>　　6.校核 </b></p><p>　　滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓振動(dòng)固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度會(huì)對扭轉(zhuǎn)固有頻率造成一定的影響。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度由絲杠本身的拉壓剛度，絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度，軸承的接觸剛度

90、，螺母座的剛度，按不同支承組合方式的計(jì)算而定。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計(jì)算。</p><p><b>　　6.1臨界壓縮負(fù)荷</b></p><p>　　臨界壓縮負(fù)荷按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中 </b><

91、/p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　（6-2）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　-</b></p><p>　　I=3.14/64×（25-

92、1.2×3.969）4×10-12=0.82×10-8m4</p><p>　　絲杠螺紋部分長度=180+110+40=330mm，取=350mm</p><p>　　支承跨距 =400mm，絲杠全長L=500mm</p><p>　　通過公式（6-1）求得：</p><p>　　=4×3.142

93、15;2.1×1011×0.82×10-8/（3×4202×10-6）=128331N＞=2012.21</p><p><b>　　，。</b></p><p><b>　　6.2臨界轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?-3）</b><

94、;/p><p>　　式中 : </p><p>　?。?110/2+182+40+（500-300）/2=377mm≈0.4m</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　，因此滿足要求

95、。</b></p><p>　　6.3絲杠拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　（6-4）</b></p><p><b>　　式中 ：；</b></p><p><b>

96、　??；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　由于絲杠支承組合方式為‘雙推--雙推’：</p><p><b>　　（6-

97、5）</b></p><p><b>　　式中 ： ，；</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>

98、;　　，，，。</b></p><p>　　絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動(dòng)的固有頻率：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　式中 ： </b></p><p>　　通過以上計(jì)算可知，絲杠扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于，因此滿足要求。</p><

99、;p><b>　　6.4絲杠扭轉(zhuǎn)剛度</b></p><p><b>　　（6-7）</b></p><p><b>　　式中 ： </b></p><p>　　扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率:</p><p><b>　?。?-8）</b></p>

100、<p><b>　　式中 </b></p><p>　　由上可知，絲杠扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率，合格。</p><p><b>　　6.5傳動(dòng)精度計(jì)算</b></p><p>　　滾珠絲杠的拉壓剛度：</p><p><b>　　（6-9）</b></p&g

101、t;<p>　　可知當(dāng)導(dǎo)軌運(yùn)行到兩極限位置時(shí)，最大和最小拉壓剛度所對應(yīng)的L值分別為100mm和300mm。</p><p>　　（6-10） </p><p>　　3級的滾珠絲杠，它的機(jī)床定位精度為，導(dǎo)程公差為，，滿足以下要求，即由于傳動(dòng)剛度的變化所產(chǎn)生的定位誤差不能大于的機(jī)床定位精度。</p><p><b>　

102、　床身及導(dǎo)軌</b></p><p><b>　　4.1床身的選擇</b></p><p>　　床身一般安裝導(dǎo)軌和主軸箱等重要部件，能夠承載數(shù)控車床中的主要重力部件。不同的數(shù)控車床，床身的結(jié)構(gòu)形式也有很大的不同（如下圖4-1）。一般中小規(guī)格的數(shù)控車床大多數(shù)都采用斜床身和平床身斜滑板這兩種形式，而大型的數(shù)控車床或小的精密型數(shù)控車床通常采用平床身，因?yàn)槠酱采砉?/p>

103、藝性好，加工制造方便。但是這樣的話機(jī)床的下部空間比較小，排屑會(huì)很困難。而且刀架橫滑板的長度也加大了機(jī)床的寬度，這影響了整體的美觀性。但是平床身斜滑板這種結(jié)構(gòu)就沒有這些缺點(diǎn)，因?yàn)樗b有傾斜的導(dǎo)軌防護(hù)罩，不僅工藝性好，而且床身也不會(huì)太寬大，現(xiàn)在普遍在數(shù)控車床中應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗哂幸韵绿攸c(diǎn)：</p><p>　?。?).機(jī)床占地面積小且外形美觀。 </p><p>　　(2).方便引排排屑和

104、冷卻液。</p><p>　?。?).便于操作，使用舒適。</p><p>　　(4).方便安裝拆卸上下料的機(jī)械手，具有自動(dòng)化的特點(diǎn)。</p><p>　　（5).可采用封閉截面整體結(jié)構(gòu)提高床身的剛度。</p><p>　　（6).從工件上切下的炙熱的鐵屑不至于堆積在導(dǎo)軌上影響導(dǎo)軌精度。</p><p>　　圖4-1數(shù)

105、控車床的布局形式</p><p><b>　　4.2導(dǎo)軌的選擇</b></p><p>　　4.2.1導(dǎo)軌的分類</p><p>　　導(dǎo)軌，由金屬或其他材料制成的槽或脊，可以使機(jī)床上用來支承機(jī)械裝置和引導(dǎo)部件按照一定的軌跡準(zhǔn)確靈敏的運(yùn)動(dòng)或起夾緊定位作用的軌道，還具有降低摩擦的作用，可承擔(dān)一定的扭矩，通常用于直線往復(fù)的運(yùn)動(dòng)場合，機(jī)床的加工精度與導(dǎo)

106、軌精度有直接的聯(lián)系。</p><p>　　雖然導(dǎo)軌系統(tǒng)有很多的形式，但它們的工作原理卻大致相同。機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件在指定導(dǎo)軌軌跡上移動(dòng)，具體體現(xiàn)在以下幾種能力：</p><p>　　.能夠控制承載體的運(yùn)動(dòng)方向。</p><p>　　.能夠?yàn)槌休d體提供光滑的運(yùn)動(dòng)軌跡。</p><p>　　.切削所產(chǎn)生的力將會(huì)被導(dǎo)軌送到地基和床身上，減緩工作時(shí)產(chǎn)生的沖

107、擊力。</p><p>　　目前主要應(yīng)用的導(dǎo)軌有滾動(dòng)導(dǎo)軌，滑動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等。</p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小于0.05，因此不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。由于數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的行程一般比較長，所以滾動(dòng)體必須循環(huán)，因此有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種循環(huán)方式，可以使用油脂潤滑。滾動(dòng)導(dǎo)軌分為直線導(dǎo)軌副和滾動(dòng)導(dǎo)軌塊，一般直線導(dǎo)軌副的滾動(dòng)體是滾珠，滾動(dòng)導(dǎo)軌塊的滾動(dòng)體是滾子。</p><p&g

108、t;　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌由導(dǎo)軌條和滑塊兩部分組成。在支撐件上安裝導(dǎo)軌條，如圖4-2所示，滑塊固定在動(dòng)導(dǎo)軌體上。若動(dòng)導(dǎo)軌體較長，可是適當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的數(shù)量；若動(dòng)導(dǎo)軌體較寬，可增加導(dǎo)軌的根數(shù)。使用時(shí)，將導(dǎo)軌固定在不動(dòng)件上，并滑塊固定在運(yùn)動(dòng)部件上。</p><p>　　滾珠在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧槽內(nèi)滾動(dòng)（當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌體移動(dòng)時(shí)），通過端蓋內(nèi)的滾道，從工作負(fù)荷區(qū)到非工作負(fù)荷區(qū)，再滾回工作負(fù)荷區(qū)，不斷如此循環(huán)，用滾動(dòng)代替導(dǎo)軌體和滑

109、塊之間的移動(dòng)。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是沒有間隙，能夠施加預(yù)緊力。</p><p>　　滑動(dòng)導(dǎo)軌的接觸剛度大，結(jié)構(gòu)簡單，制造也方便。但是由于滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦阻力大而且磨損快，因此動(dòng)靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象?，F(xiàn)在只有簡易型的數(shù)控車床還采用傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上通常將耐磨粘貼帶覆蓋在導(dǎo)軌上，形成一種新型的貼塑導(dǎo)軌，摩擦性能良好且使用壽命長。</p><p>　　靜壓導(dǎo)軌是指在往兩

110、個(gè)具有相對運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面之間注入一定壓力的潤滑油，潤滑油進(jìn)入后在導(dǎo)軌與摩擦副間形成油膜，使兩摩擦面產(chǎn)生一定量的微笑的距離，保證導(dǎo)軌面間在液體摩擦狀態(tài)下工作，導(dǎo)軌與摩擦副間不產(chǎn)生直接的接觸，即通過靜壓油膜阻尼振動(dòng)。能夠工作很長的時(shí)間，摩擦系數(shù)極低（僅為0.0005左右），速度產(chǎn)生的變化和載荷產(chǎn)生的變化對油膜厚度的剛性不會(huì)產(chǎn)生很大的影響，抗振性強(qiáng)，運(yùn)行平滑穩(wěn)定無爬行現(xiàn)象。但要配有供油系統(tǒng)，對油液的清潔度要求高，因此靜壓導(dǎo)軌大多應(yīng)用在精密的大型

111、、重型數(shù)控機(jī)床上。</p><p>　　4.2.2導(dǎo)軌的選擇</p><p>　　綜上所述，盡管滾動(dòng)導(dǎo)軌各方面性能突出，但成本高，MJ50是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，因此在本次設(shè)計(jì)中選用滑動(dòng)導(dǎo)軌。</p><p>　　常見的導(dǎo)軌截面形狀有山形，矩形，圓柱形和燕尾形等，各自的特點(diǎn)如下：</p><p>　　.山形與V形截面 如下圖4-3（a），這種截面

112、導(dǎo)軌導(dǎo)向性好，具有自磨損修復(fù)能力，但制造復(fù)雜。下導(dǎo)軌若用凸形雖然排污方便，但保存油液麻煩，用凹形則相反。</p><p>　　.矩形截面 如下圖4-3（b），這種截面導(dǎo)軌擁有很大的承載能力，容易制造制造，便于維修，新導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，不具有自動(dòng)補(bǔ)償間隙的功能，所以必須設(shè)置間隙調(diào)整裝置，如鑲條的導(dǎo)軌精度就會(huì)受到影響。</p><p>　　.圓柱形截面 如下圖4-3（c），這種截面導(dǎo)軌制造簡

113、單，能夠精密配合，容易對溫度產(chǎn)生很大的敏感力，在間隙小的時(shí)時(shí)候特別容易卡住，間隙如果大了則又會(huì)使導(dǎo)向精度變低，因此很少應(yīng)用。</p><p>　　.平面環(huán)形截面 如下圖4-3（d），這種截面導(dǎo)軌在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中經(jīng)常使用，制造也很簡單，能夠承受的軸向力很大，但不能用于導(dǎo)向精度高的場合。如果能改成圓錐形環(huán)形截面（如下圖4-3（e）），導(dǎo)向性就會(huì)有所增加。</p><p>　　.燕尾形截面 如下

114、圖4-3（f），這種截面類型的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)非常緊湊，能承受較大的傾側(cè)力矩，但剛性較差，不容易維修，制造困難，不能用于導(dǎo)向精度高的場合。</p><p>　　綜上，采用燕尾形導(dǎo)軌，長×寬×高為400×250×40。</p><p>　　4.2.3導(dǎo)軌的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)</p><p>　　如上所述，為了保證導(dǎo)軌的正常運(yùn)動(dòng)，矩形和燕尾形導(dǎo)

115、軌都必須具有間隙調(diào)整裝置。間隙過小摩擦力變大，運(yùn)動(dòng)不靈活；間隙過大導(dǎo)向精度會(huì)降低。有以下兩種調(diào)整方法：</p><p><b>　　.壓板。</b></p><p>　　.鑲條，有直鑲條和斜鑲條兩種。（見圖4-4）</p><p>　　圖4-4燕尾導(dǎo)軌用梯形鑲條</p><p>　　4.2.4導(dǎo)軌的潤滑</p>

116、;<p>　　作為用來潤滑導(dǎo)軌的專用潤滑油，它的作用使導(dǎo)軌減小摩擦阻力，降低驅(qū)動(dòng)功率，提高效率[10]。減少導(dǎo)軌磨損，防止導(dǎo)軌腐蝕，還可以保持移動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的精度，這樣就不會(huì)在低速重載的情況下產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象，減少震動(dòng)，延長導(dǎo)軌壽命。</p><p><b>　　1．抗磨性 </b></p><p>　　在重載條件下，為減小在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)候的摩擦

117、阻力，盡量降低導(dǎo)軌的磨損和使用時(shí)的驅(qū)動(dòng)功率，導(dǎo)軌潤滑要求油品具有良好的耐磨性。</p><p><b>　　2．防爬性 </b></p><p>　　為了防止導(dǎo)軌工作在低速重載時(shí)發(fā)生“爬行”現(xiàn)象，獲得適當(dāng)?shù)淖枘崽匦裕虼艘髮?dǎo)軌油具有很好的防爬性。導(dǎo)軌油的防爬原理是使動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相等或相差甚微。通常是靠加入硫化鯨魚油、硫化棉籽油、硫化動(dòng)植物油、硬脂酸鋁等脂

118、肪酸皂類等油性添加劑達(dá)到防爬目的的。我國導(dǎo)軌油的防爬性能用潤滑油粘滑特性試驗(yàn)法測定。   </p><p>　　導(dǎo)軌油的選用主要在粘度的選擇，可按滑動(dòng)速度和平均壓力來選擇黏度。其次還可根據(jù)國內(nèi)外機(jī)床導(dǎo)軌潤滑實(shí)際應(yīng)用來選擇。</p><p>　　4.2.5導(dǎo)軌的防護(hù)</p><p>　　導(dǎo)軌有了防護(hù)罩能夠防止鐵屑進(jìn)入導(dǎo)軌等其他零部件，減少

119、導(dǎo)軌副磨損，延長導(dǎo)軌壽命。一般有以下幾種形式：如圖（4-5）</p><p>　　圖4-5 導(dǎo)軌常用防護(hù)罩</p><p>　　其中鋼制伸縮式導(dǎo)軌防護(hù)罩，可防止冷卻液、鐵屑及其它尖銳東西的進(jìn)入導(dǎo)軌，減小導(dǎo)軌磨損。而且該防護(hù)罩抗冷熱、抗磨損、耐腐蝕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且無噪聲，應(yīng)用廣泛。因此在本次設(shè)計(jì)中選用該種防護(hù)罩。</p><p><b>　　結(jié) 論</

120、b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的題目是MJ50數(shù)控車床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先我調(diào)研并熟悉了課題及有關(guān)資料，并完成了開題報(bào)告和外文翻譯。接著對MJ50數(shù)控車床的X軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)，完成了各項(xiàng)零部件的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算。經(jīng)過一系列的校核，一直要校核到各項(xiàng)性能都要滿足要求，結(jié)構(gòu)合理位置。再通過電機(jī)的計(jì)算選擇最合適的軸承和電機(jī)，并選擇最適合本數(shù)控車床的床身和導(dǎo)軌。最后繪制X軸進(jìn)給系統(tǒng)零件圖及裝配圖

121、，并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。</p><p>　　在此次設(shè)計(jì)中，我對MJ50數(shù)控車床X軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)，使其的定位精度、重復(fù)定位精度及可靠性等有了進(jìn)一步的提高，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）.本次設(shè)計(jì)中采用的是交流伺服電機(jī)，它的控制精度高，效率高，不發(fā)熱，傳動(dòng)位置精確，額定運(yùn)行區(qū)域內(nèi)能實(shí)現(xiàn)恒力矩，具有