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购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 普通 车床的数控化改造 设计说明书 目 录 第 1 章 绪 论 . 错误 !未定义书签。 题来源及研究目的和意义 . 错误 !未定义书签。 通 车床数控化 的现状及趋势 . 错误 !未定义书签。 通 车床的数控化改造 方案分析 . 错误 !未定义书签。 械结构分析 . 错误 !未定义书签。 械结构总体方案和布局 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 机械结构的设计 . 错误 !未定义书签。 珠丝杠的设计 13 珠丝杠副丝杠副传动法面截形 ，循环方式等的确定 珠丝杠的预紧 15 第 3章 车床进给机构的 设计计算 .步带轮 选择 .进电机选取与计算 .横向进给机构中步进电机的选用计算 . 纵向金给机构中步进电机的选用计算 .动齿轮的选择计算与校核 . 齿轮的选择 . 按齿面接触强度设计 . 齿轮的校核 .线导轨的选择 . 直线导轨的确定 . 4章 车床进给系统各部件的选取及校核 .轴器的选取 .珠丝杠选取与校核 26 动轴承的选取与计算 . 论 . 35 参 考 文 献 . 36 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 致 谢 . 37 第 1 章 绪 论 概述 数控机床 是数字控制机床（ 简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床主要组成有：程序编制及程序载体、输入装置、数控装置、驱动装置和位置检测装置、辅助控制装置、机床本体数控机床需要根据数控系统的指令，自动完成对主轴转速、进给速度、 刀具运动轨迹以及其他机床辅助功能（如自动换刀、自动冷却等）的 控制。它必须利用伺服进给系统代替普通机床的进给系统，并可以通过主轴调速系统实现轴自动变速。因此，在机械结构上，数控机床主轴箱和进给变速箱的结果一般都非常简单；齿轮、轴类零件、轴承的数量大为减少；电动机可以直接连接主轴和滚珠丝杠，不用齿轮。在使用直线电动机、电主轴的场合，甚至可以不用丝杠、主轴箱。在操作上，它不像普通机床那样，需要操作者通过手柄进行调整和变速，操作机构比普通机床要简单的多，多机床甚至没有手动机械操作机构。此外， 由于数控机床的大部分辅助动作都可以通过数控系统的辅助功能（ M 功能）进行控制，因此常 用的操作按钮也比普通机床少，操作更方便、更简单。 通 车床数控化的 现状及趋势 从 20 世纪中叶数控技术出现以来， 数控车床 给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。 数控车床 是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件 。 数控车床 的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。进入 21 世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 推进 数控车床 的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对 数控车床 的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步， 数控车床 的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。 为了应对国际金融危机，企业纷纷调整数控机床产业政策，竞相发展 高档数控机床，以促进工业和国民 经济 的发展。而目前我国处于装备更新换代的高峰期和工业产业升级的关键期，对数控机床尤其是高档数控机床的需求，仍将维持 30%以上的高增长水平，预计这一增长速度仍将维持 35 年。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。国内数控机床的需求日 益增长，数控机床的发展推动了数控机床功能部件的创新升级。目前我国高档数控机床关键功能部件工业还不能满足国内需要，国内数控功能部件产业主要存在以下问题：适应性和满足度远达不到市场需求；我国数控功能部件生产企业的规模小；核心零部量依靠进口；缺乏高技术含量威胁产业安全 ， 机床行业高端化发展四步曲 。 业内人士表示，我国机床产业的发展需要以市场需求为导向，以发展数控机床为主导、主机为龙头、完善配套为基础，力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变。更有专家为机床行业高端化发展提出了四 方面观点，为机床行业高端发展进程尽微薄之力。 一是积极落实“高档数控机床与基础制造装备”国家科技专项，创造国内自主创新技术的大环境，以市场为导向，企业为主题，以科研院校为根基，全方位带动我国高新技术的创新。 二是开拓新的数控机床市场或升级现有的数控机床市场，带动普通机床及半自动机床的升级改造和淘汰更新。极力拉动国内数控机床的内需，带动高端机床产业的快速升级。 三是紧抓技术改造，促进中高档数控机床产业化整体升级。充分利用国家技术改造贴息等优惠政策，围绕重点，加强 管理 ，提高资金投入产出比，打好根基，为技术创新提供长足发展。 四是强化企业管理，节省成本提提高高效。数控机床企业要从内部管理的强化切入，开展结本高效的行动，维持资金流合理运转， 人力资源 的合理分配， 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 避免劳民伤财，确保企业正常的运营。高档数控机床与基础制造装备专项将实现自主创新能力显著提高，掌握一大 批具有自主知识产权的核心技术，总体技术水平进入国际先进行列；届时，主机、数控系统、功能部件“中档规模化、高档产业化”将得以实现，我国将研制出一批具备国际先进水平的关键装备；进口量大的高速、精密立卧式加工中心、数控车床等产品市场占有率将有明显提升。 近年来，中国通过引进技术、消化吸收和自主开发数控系统，为数控机床的产业化奠定了技术基础。希望未来机床行业可以带来更多最新设备和前沿技术，以满足制造业对高效加工日益增长的需求。 通 车 床 的数控化改造 方案分析 械结构分析 本课题是设计 一种普通 车床的数控化改造设备 ，此 设备 的工作台可以在X,Y 轴两个方向自由移动，由电动机控制，人们只需启动和关闭开关，即可实现 车 床在任意位置的停止，可以实现将工件移动到指定的位置，为加工提供方便。 由于为了 普通车床数控化后 可以实现多种方案，本 课题采用车床的横向进给机构 采用 步进 电机驱动滚珠丝杆的方式来带动工作台的平移，现提供以下设计方案： 图 1 步进电机驱动滚珠丝杆实现进给机构方案 联轴器 滚滚丝杆 工作台 步进电机 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 此种方案为传统的的进给机构设计方案，此种方案步进电机与滚珠丝杆通过联轴器固结，丝杆螺母装在滚珠丝杆上面，保持滚珠丝杆与工作台通过螺纹连接，这种方法由于滚珠丝杆动，从而带动丝杆螺母转动，从而实现工作台的平移，可以做 X、 Y 方向的移动，从而实现车床工作台的快速进给。此种方案结构简洁，造价低廉，定位精准，可靠，符合此次设计的要求，因此此种方案虽然是传统的设计方法，但切合实际，我们优先考虑。 械结构总体方案和布局 确定好设计方案后我们对整体方案进行大体设计布局，整个传动装置由电动机带动，由于需要在任意位置能停止，本次设计的电动机我们采用步进电动机，由于步进 电动机输出转速很快，需要分配传动减速比，需要加减速器进行减速，经过减速器出来后，通过联轴器或者连接套，使步进电机输出轴与滚珠丝杆相链接，而滚珠丝杆与滚珠螺母配合，滚珠螺母是与车床的横向，纵向移动工作台通过螺纹连接的，这样，当步进电机转动后，就带动滚筒丝杆转动，而滚珠丝杆的转动又带动与滚珠螺母固接的工作移动，从而实现了工件在车床上面任意位置的变化，从而实现了普通车床无法实现的功能，直接通过按钮代替繁杂的人力就能够解决问题，实现工件的快速进给。具体结构图如下： 横向进给机构结构图 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 纵向进给机构结构图 第 2 章 机械结构的设计 珠丝杠的设计 （ 1）传动效率高 滚珠丝杠传动系统的传动效率高达 90% 98%，为传统的滑动丝杠系统的2 4 倍，能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运动可逆）。 （ 2）运动平稳滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。 （ 3）高精度 滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。 （ 4）高耐用性钢 球滚动接触处均经硬化（ 63）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。 （ 5）同步性好由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。 （ 6）高可靠性与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低， 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。 一般来说滚珠丝杠在工作中应该预紧以提高丝杠的刚度，从而提高传动精度，但在本机械 系统中由于丝杠所承受的弯矩很小，所以我觉得没必要进行预紧，所以安装方式是一端固定一端游动的形式。 X 轴向的工作台与其上面所安装的机械结构重力约 10N，焊枪在焊接时由于电流作用与工件之间的相互吸引力约 2N。 珠丝杠副丝杠副传动法面截形，循环方式等的确定 查机械传动设计手册，根据滚珠丝杠副螺纹滚道法面截形、参数和特点的比较选择如下： （ 1）确定选择螺纹滚道法面截形为单圆弧，参数公式见表 触角为 =45。其特点是：磨削滚道的砂轮成形 简便，可得到较高的加工精度。有较高的接触强度，但比值行时摩擦损失增大。接触角随初始间隙和轴向载荷的大小变化，为保证 = 必须严格控制径向间隙。图示如图 2 图 2 单圆弧法面截形 （ 2）单圆弧法面截形要求消除间隙和调整预紧必须采用双螺母结构。 （ 3）根据机床的特点，选用内循环浮动式反向器，其特点是径向尺寸小，循环通道短，摩擦损失小，传动效 率高。 珠丝杠的预紧 滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要求外，对其轴向间隙也有要求，以保证其反向传动的精度。我们通常采用双螺母结构预紧方式（图 3） 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 图 3 双螺母结构预紧示意图 双螺母预紧的结构通常有三种： 图 4) 图 4 垫片调隙式 调整方法：调整垫片厚度，使螺母产生轴向位移。为便于调整，垫片常制成剖分式。 特点：结构简单，装卸方便，刚度高；但调整不便，滚道有磨损时，不能随时消除间隙和预紧。适用于高刚度重载传动。 图 5) 图 5 螺纹调隙式 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 调整方式：调整端部的圆螺母，使螺母产生轴向位移。 特点：结构紧凑，工作可靠，调整方便；但准 确性差，且易于松动。用于刚度要求不高或需随时调节预紧力的传动。 图 6) 图 6 齿差调隙式 调整方式：螺母 1、 2 的凸缘上有外齿，分别与紧固在螺母座两端的内齿圈 3、 4啮合，其齿数风别为 1+1。两个螺母向相同方向同时转动，每转过一个齿，调整轴向位移量为：(导程 )。 特点：能够精确地调整预紧力，但结构尺寸较大，装配调整比较复杂，宜用于高精度的传动机构。 本设计中将采用的是双螺母内循环垫片调整式滚动螺旋副 来消除间隙。 垫片调整式有结构比较简单，装卸方便，刚度高的特点。 第 3章 车床进给机构的 设计计算 步带轮选择 横向进给机构同步轮传动中同步轮的选取： (1)传动名义功率 2)主动轮转速 500r 动轮 =350r 3)中心距 a=100右 (4)工作情况， 24 小时运转 求设计功率 P=m=2= 中 载荷修正系数 由设计功率 n =1500r 查得带的型号为 L 型，对应节距 P 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 = 1）选择小 带轮齿数 由小带轮转速 n=1500r/L 型带，查表得小带轮最小许用齿数 4，则大带轮齿数 i 中 i= 500 350=4 286 286 14=60 取标准带轮齿敦 =60 （ 2）确定带轮节圆直径 1/ =2/ =182 3）确定同步带的节线长度 L， L= 2+ (d2+ 2+ ( 180 式中： =2a =0 218； 12 6 (以 a=100入 ) 则 L =择最接近计算值的标准 节线长 (见表 4)L= 4）计算同步带齿数 z p/7 （ 5）传动中心距 n 的计算 a= 2式中： 3 14l6 用逐步逼近法计算， =1 351 8(弧度 )代入上式 得出 a=精确计算结果相似。 最后测量装置同步带选用 L 型同步带 P= B=17， L,= 150 20b = 步带轮： 4， 0， 1/ =2/ =182向进给机构同步轮传动中同步轮的选取： 1)传动名义功率 2)主动轮转速 500r 动轮 =350r 3)中心距 a=55右 (4)工作情况， 24 小时运转 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 求设计功率 P=m=2= 中 载荷修正系数 由设计功率 n =1500r 查得带的型号为 ，对应节距 P = 1）选择 小带轮齿数 由小带轮转速 n=1500r/L 型带，查表得小带轮最小许用齿数 2，则大带轮齿数 i 中 i= 500 350=4 286 286 12=51 取标准带轮齿敦 =50 （ 2）确定带轮节圆直径 1/ =2/ = 3）确定同步带的节线长度 L， L= 2+ (d2+ 2+ ( 180 式中： =2a =0 218； 12 6 (以 a=100入 ) 则 L =择最接近计算值的标准 节线长 (见表 4)L= 4）计算同步带齿数 z p/1 （ 5）传动中心距 n 的计算 a= 2式中： 3 14l6 用逐步逼近法计算， =1 351 8(弧度 )代入上式得出 a=精确计算结果相似。 最后测量装置同步带选用 同步带 P= B=11， L,= 55 20b = 步带轮： 1， 0， 1/ =2/ =进电机选取与计算 向进给机构中步进电机的选用计算 1、各参数设定 滑块工作重量台 w=60N 工作台上最大承受重量为 200N 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 滑块与导轨贴塑板间摩擦系数 m =块进给速 1V =1 1000 毫米 /分 滚珠丝杆导程 米 滚珠丝杆节圆直径（名义直径） 0d =12 毫米 丝杆总长 1L =320 毫米 定位精度 米 2、确定步进电动机的型号 （ 1）脉冲当量的选择，脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离 =p（输入一个指令脉冲工作台移动 米） 7。 初选之相步进电动机的步距角 当三相六拍运行时，步距角 =其每转的脉冲数 S=600 p/r 步进电动机与滚珠丝 杆间的传动比 i 为 1 （ 2）等效负载转矩的计算 7 1、空载时的摩擦转矩 2LF 2LF 0 1 7 0 0 52 3 0 创创 ? =、测量仪工作时的转矩 2L SG T 得2L SG T =电动机的最大静转矩为（ 3）等效转动惯量计算 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 1、滚珠丝杆的转动惯量 032 、滑块的运动惯量 2()W g p= 得 算到电动机轴上的总转动惯量 2+= 得 4） 初选步进电动机型号，根据 电动机总转动惯量 步选定电动型号为 85应式步进电动机。该电动机的最大静扭距 查表选用两个 85步进电机 。 电机的有关参数见下表 表 量装置步进电机参数 型号 主要技术数据 外形尺寸（ 重量 (N) 步距角)( 最大静转矩)( 最高空载启动频率 （ s） 相数 电压 (V) 电流 (A) 外径 长度 轴径 85 00 3 60 5 97 12 35 1、各参数设定 滑块工作重量台 w=90N 工作台上最大承受重量为 400N 滑 块与导轨贴塑板间摩擦系数 m = 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 滑块进给速 1V =1 1000 毫米 /分 滚珠丝杆导程 米 滚珠丝杆节圆直径（名义直径） 0d =12 毫米 丝杆总长 1L =1000 毫米 定位精度 米 确定步进电动机的型号 （ 1）脉冲当量的选择，脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离 =p（输入一个指令脉冲工作台移动 米） 7。 初选之相步进电动机的步距角 当三相六拍运行时，步距角 =每转的脉冲数 S=4600 p/r 步进电动机与滚珠丝杆间的传动比 i 为 1 （ 2）等效负载转矩的计算 7 1、空载时的摩擦转矩 2LF 2LF 0 1 7 0 0 52 3 0 创创 ? =、测量仪工作时的转矩 2L SG T 得2L SG T =电动机的最大静转矩为（ 3）等效转动惯量计算 1、滚珠丝杆的转动惯量 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 032 、滑块的运动惯量 2()W g p= 得 算到电动机轴上的总转动惯量 : 2+= 得 （ 4） 初选步进电动机型号，根据 电动机总转动惯量 步选定电动型号为 110应式步进电动机。该电动机的最大静扭距 ; 表 步进电机参数 型号 主要技术数据 外形尺寸（ 重量 (N) 步距角)( 最大静转矩)( 最高空载启动频率 （ s） 相数 电压 (V) 电流 (A) 外径 长度 轴径 110 00 3 60 10 126 16 50 向进给机构中步进电机的选用计算 1、设计参数 滑块工作重量台 w=40N 工作台上最大承受重量为 200N 滑块与导轨贴塑板间摩擦系数 m =块进给速 1V =1 1000 毫米 /分 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 滚珠丝杆导程 米 滚珠丝杆节圆直径（名义直径） 0d =12 毫米 丝杆总长 1L =1000 毫米 定位精度 米，根据上述数据，确定步进电动机的型号为： 432g D p +g=传动齿轮 1 的惯量为 J=1/8传动齿轮 2 的惯量为 J=1/8. 55 总的转动惯量为 可得电机的转动惯量为 初步选定电动型号为 110应式步进电动机。 查表选用 110步进电机。 表 机参数 型号 主要技术数据 外形尺寸（ 重量 N 步距角 )( 最大静转矩)( 最高空载启动频率 （ s） 相数 电压 (V) 电流 (A) 外径 长度 轴径 1102 480 3 60 10 150 20 70 动 齿轮选择计算与校核 轮的选择 1）选择小齿轮材料为 45（调质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 2） 精度等级选用 7级精度； 3）小齿轮齿数 41，大齿轮齿数 74 的； 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 4） 齿轮模数都为 3的直齿轮 齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 1） 确定公式内的各计算数值 （ 1） 试选 2）选取区域系数 （ 3）选取尺宽系数 d 1 （ 4）查得 1 2 1 2 （ 5）查得材料的弹性影响系数 （ 6）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 600齿轮的解除疲劳强度极限 550 （ 7）计算应力循环次数 6060 192 1（ 2 8 300 5） 102 107 （ 8） 查得接触疲劳寿命系数 （ 9） 计算接触疲劳许 用应力 取失效概率为 1，安全系数 S 1，由得 H1 600570 H2 550539 H H1 H2/2 齿轮的校核 根据以上所得： m=3,1,4, 两齿轮材料均选用 45,表面淬火， 4855 查得： M P 5011702 预期齿轮寿命 5 年，每天工作 12 小时，工作载荷为轻微冲击，则 818216 0 6 0 * 1 * 5 2 0 * ( 5 * 3 0 0 * 1 2 ) 5 . 6 1 6 * 1 0/ 2 . 7 2 1 6 * 1 0N a n i 查机械设计基础图，得： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 Y (1)验算齿面接触疲劳强度 (2)载荷系数，取 K=得： M 接触应力为 ： 232212 1 . 5 5 . 5 6 4 7 1 0 3 . 0 61 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 8 1 7 2 . 0 7 92 4 7 8 2 . 0 6H E Zb d a i i i i (2)验算齿根弯曲疲劳强度 取 K=表： Y 用弯曲应力 ： m Y 弯曲疲劳强度的最小安全系数，取 F 则： 1 3 5 0 0 . 9 2 2 5 7 . 61 . 2 5F M P a 2 3 5 0 0 . 9 8 2 7 4 . 41 . 2 5F M P a 1 1 11 2212000 2 0 0 0 1 . 5 5 . 5 6 4 7 2 . 6 8 1 . 5 62 4 3 2 61 2 . 4 2 8F a S Y Yb m a 2221112 . 4 6 1 . 6 8 1 2 . 4 2 8 1 2 . 2 8 52 . 6 8 1 . 5 6F a S a S P 由上述计算可知，均满足要求 。 线导轨的选择 线导轨的确定 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 导轨主要根据导轨副之间的摩擦情况，导轨分为： （ 1）滑动导轨 两导轨之间为滑动摩擦。结构简单，制造方便，刚度好，抗振性高，是机床上最广泛采用的。 特点 ： 导向精度高，不 会出现间隙，能自动补偿磨损。一般选取三角形顶角 =90, 重型机械采用大顶角 =110 120 。当水平力大于垂直力， 用不对称 V 形导轨。直线导轨和圆导轨均可采用 承载能力大，制造方便。必须留有侧向间隙。不能补偿磨损。用镶条调整时，会降低导向精度。 需注意导轨的保护。直线导轨和圆导轨均可采用 尺寸紧凑，适用于要求高度小导轨层数多的场合。可构成闭式导轨。用一根镶条可以调整各面的间隙。刚度比平面导轨小。制造简单，弯曲刚度小，主要用于受轴向载荷的导轨。适用于同时作直线和旋转运动的 场合 。 （ 2）滚动导轨 滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成。当导轨与滑块作相对运动时，钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的四条滚道滚动，在滑块端部钢球又通过返向装置（返向器）进入返向孔后再 进入滚道，钢球就这样周而复始地进行滚动运动。返向器两端装有防尘密封端盖，可有效地防止灰尘、屑末进入滑块内部 。 特点 ： 滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二者之间的运动摩擦阻力，从而获得： 动、静摩擦力之差很小，随 动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度。 驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之一。与 擦阻力可下降约 40倍。 适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约 10 倍。能实现高定位精度和重复定位精度。 能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。 成对使用导轨副时，具有 “ 误差均化效应 ” ，从而降低基础件（导轨安装面）的加工精度要求，降低基础件的机械制造成本与难度。导轨副滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽，接触应力小，承接能力及刚度比平面与钢 球点接触时 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 大大提高，滚动摩擦力比双圆弧滚道有明显降低。 导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的可校性；心部保持良好的机械性能。简化了机械结构的设计和制造。 查机械设计手册 3第二版选取直线滚动导轨副系列，又根据机床设计要求的特点，本设计初步选择 : (1)直线滚动导轨副选取四方向等载荷型（ 其特点是：垂直向上向下和左右水平额定载荷是等同的，额定载荷比较大，刚度高。 (2)尺寸规格初选 45，其结构形式选择 。 (3)每根导轨上的滑块数为 2。 (6)查出全自动轴承磨床推荐的精度等级为 3。 (7)导轨的材料为 初步确定直线滚动导轨的型号为 3 选择用南京工艺设备制造厂的滚动直线导轨如图 1 第 4 章 车床进给系统各部件的选取及校核 轴器的选取 由以上条件可知，系统的工况在一定的条件，有以下公式： 2n 3 i n 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径 12d ，为了使所选的轴直径 12d 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 2T K T ，查机械设计（第八版）表 14于转矩变化很小，故取 ，则 : 2T K T =机械设计课程设计表 14 电动机轴的直径为 19 12d =19联轴器长度 L=82联轴器与轴配合的毂孔长度为 60 轴向滚动丝杠副丝杠轴，选 弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000 半联轴器的孔径 19联轴器长度 42 径向滚动丝杠副丝杠轴选 弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000 半联轴器的孔径 19联轴器长度 42 珠丝杆的选取与校核 （ 1） 初始条件 本设计的横向进给长度大于纵向进给结构，只校 核轴向进给结构用的丝杠如下： 由本设计要求可知，估算工作台的重量和安装在工作台上面的电磁夹具给丝杠的平均工作载荷 000N，最大轴向行程 420 用丝杠的工作长度为 672效滚道长度是 500 两支承间最大距离为： 575均转速100r/h=15000h,8求传动精度 螺杆材料为： 50 高、中频加热 ,表面淬火 。 螺母材料为： ， 整体淬火、低温回火 。 返向器材料为： 40离子渗氮 处理 螺纹滚道法面截形为半圆弧 ，螺母采用 双螺母垫片式预紧方式。 （ 2） 计算载荷 （公式摘自机械零件设计手册第二版中册滚动螺旋传动设计计算部分，下同） H K K K=1 . 2 1 1 4 0 0 0 4 8 0 0 N （式 1） 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 式中 载荷系数， 硬度系数，考机械零件设计手册表 18 18 18 1， （ 3） 计算额定动载荷 计算额定动载荷公式 3 1 . 6 7 1 0 0 0 0（式 2） 其中 中 5000h，取 00r/入上式后计算得 Ca= 4）根据必须的额定动载荷 C根据内循环滚动螺旋副结构，查表 械传动设计手册，使选择规格的螺旋副 Ca，如下表 1， 表 1 螺旋尺寸表 结合公称直径和公称导程的优先配合，综合考虑选择 参数如下： 查特征代号确定型号为 6长 螺纹长度，其尺寸参数如下： 额定动载荷 2 1 6 5 0 ,称直径 0 40 ,d 称导程 6,hP 球直径 数 列数 =1 3, 螺纹升角 = ,244o 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 基本额定静载荷 0650N 滚道半径 R = =心距 e = ） =杠螺 纹内径 22d e R=（ 5）稳定性验算 因为丝杠采用一端固定一端铰支的安装方式，查表 18械零件设计手册长度系数 ， 参照机电一体化系统设计基础表 2S=3，因为螺杆较长，丝杠不会发生失稳的最大载荷成为临界载荷 N）按下 式计算： 22 （式 3） 式中 于钢， E=206m），l=672mm； ; 441d = 43 0 5 964 （式 4） =108 又 可得： 2 9 8253 . 1 4 2 0 6 8 . 1 4 9 1 0 1 00 . 7 6 7 2 1 07 . 4 8 0 1 0 （ ）（ ） 安全系数 S= 57 . 4 8 0 1 0 1 8 7 34000 （式 5） 丝杠安全 ,不会失稳 . （ 6） 刚度验算 按最不利的情况考虑，螺纹螺距因受轴向力引起的弹性变形与受转矩引起的弹性变形方向是一致的。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 滚珠丝杠在工作载荷 F(N)和转矩 T(同作用下引起每个导程变形量0L(m)为 0L=2 （式 6） 式中 ,A=1/4 241 ; 41d /32(;对钢 G=（ 转矩。 又 T=F 7） 式中， 为摩擦角，其正切值为摩擦系数；以查出螺旋副运动由旋转运动转化为直线运动时取参数摩擦系数 = = ,244 ，所以样有下式： T=F 0 ta 3404 0 0 0 0 . 0 5 0 2 4 7 1 024 . 0 1 9 3 3 按最不利的情况计算， F= 20 2 2 41132 2 9 4924 1 64 6 4 0 0 0 1 0 1 6 6 0 . 0 0 1 6 0 . 0 0 1 4 . 0 1 9 3 33 . 1 4 8 . 3 3 1 0 ( 0 . 0 3 5 9 )3 . 1 4 2 0 6 1 0 0 . 0 3 5 91 . 8 1 2 1 0P F P d G 则每米螺纹距离上弹性变形量为0 1 . 8 1 2 0 . 0 1 0 26 0 . 0 0 1 p （式 8） 而每米螺纹距离上弹性变形量的许用值0机械零件设计手册第二版中册表 18 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 通常要求丝杠的导程误差 L 应小于其传动精度的 1/2，即 L =m/m1/2( 0)=1/2 10 m/m 所以丝杠的刚度是完全满足要求的。 （ 7） 效率验算 t a n 0 . 0 4 7 7 4 1 9 5 . 0 1 %t a n 0 . 0 5 0 2 4 7 合格 （式 9） 综上所校核，该丝杠是符合要求的。 同理，径向传动的滚珠丝杠也好似符合要求的。 动轴承的选取与计算 根据以上工况，如图所示： 根据如图选取深沟球轴承 6006 求当量载荷 P。 误 !未找到引用源。 查表 12， 6306 轴承的 7微冲击，取 错误 !未找到引用源。 ，查表可得， e=因 错误 !未找到引用源。 ，故 P1=误 !未找到引用源。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 =2=误 !未找到引用源。 =算轴承寿命 知球轴承 =3，因工作温度小于 120，取 。 满足寿命要求。 另一端受力如图所示，根据图所选取深沟球轴承 6206。 当量载荷 P。 错误 !未找到引用源。 查表 12得， 6210 轴承的 7微冲击，取 1=误 !未找到引用源。 =2=误 !未找到引用源。 =2)计算轴承寿命 已知球轴承 =3，因工作温度小于 120，取 。 （ 3）因转速较低，此处还需进行静强度计算 查表得
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