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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 中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 论 文 题目 镗铣加工中心工作台的设计 系 别 工程学院 _ 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 冯啟贵 学 号 指导教师 杨运强 职 称 教授 二 O 一四年十二月二十七日 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 目 录 摘要 . I . 绪 论 . 题来源及研究目的和意义 . 9 铣加工中心 的现状及趋势 . 10 铣加工中心工作台 的方案分析 . 11 械结构分析 . 13 械结构总体方案和布局 . 15 2 机械结构的设计 . 16 珠丝杠的设计 . 22 珠丝杠副丝杠副传动法面截形，循环方式等的确定 . 22 珠丝杠的预紧 . 23 珠丝杠选取与校核 . 24 3 滚动轴承的选取与计算 . 25 向滚珠丝杠轴和径向滚珠丝杠轴受力分析 . 25 算轴承寿命 . 25 量载荷 . 26 4 步进电机的选取及设计计算 . 26 动惯量计算 . 27 负载质量换算成电机输出轴上的转动惯量 . 28 算电机输出的总力矩 . 28 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 载起动频率估算 . 29 5 联轴器的选取 . 29 6 齿轮减速器的选取 . 30 7 进给系统精度校核 . 31 承滚珠丝杠轴承的变形 . 32 承滚珠丝杠轴承的轴向变形 . 33 结 论 . 34 致 谢 . 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 摘 要 镗铣加工中心工作台 机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单。实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本，是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制 ;使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步得到提高。镗铣加工中心工作台机电系统设计是利用 8031 单片机，及 2764, 6264 存储器及 8155 芯片等硬件组成，在控制系统的硬件上编写一定的程序来通过步进电机控制滚珠丝杆 转动，从而带动滚珠螺母往复移动，以实现工作台的往复移动，也就是实现了工件能够在镗铣加工中心工作台上面进行 X 轴和 Y 轴灵活移动的加工功能。 镗铣加工中心工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置，步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。其工作原理是每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场 ;由于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子 作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。本题目是步进电机，微型计算机，滚珠丝杆螺母副，汇编语言的综合应用。 近年以来，随着我国经济的高速增长，机械设备在机械工业中的地位也日益显著，当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传 动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的 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 系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 工作台作为数控机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的 X 现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等。为了满足现代制造业的发展，也为了环境的要求，一作台的驱动装置从原来的机械驱动变为液旅驱动，现在更多的采用了气动装置，更好的保护了环境，节约了资源。由于工作台是一台机床的 关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国在工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，伴随着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的功能性方向发展，现在一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在加工中心和镗床等机床上。并且目前部分工作台还可以作为机床的第四回转轴，大大提高了机床的性能。例如：可倾回转工作台，它可以实现用于数控机床和加工中心机床上，可利用原机床的两个控制坐标控制转台的回转和倾斜，也可直接利用本转台配套的数控装置与机床 联接完成所需的工作循环。它可以完成任意角度的孔、槽、平面类机械加工，以及曲线、凸轮等的加工，并可达到较高的精度另外也可用于非数控钻、铣镗类机床上，独立完成等分和不等分的角度分度工作。国外工作台的功能与我国所生产的工作台功能基本相似，但是在其精度方面，国外的一些公司所生产的工作台要略高于我国所生产的工作台。 因此我国与国外相比，还是有一定的差距，因此工作台的设计具有重要意义，我们要借助时代的步伐，与时俱进，开拓创新，使我国成为具有领先技术的综合性强国。 关键词 ：镗铣加工中心工作台 ；数控 ；步进电机 ；机床 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 is a to do to a to or It in to in to in is of of it to on of of is to a by of to it of in It in to th in to in of 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 of is a to do to a to or It in to in to in is of of it to on of of is to a by of to it of in It in to in to in of 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 of be be be be by of 国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 1 绪 论 题的来源及研究的目的和意义 本设计所设计的镗铣加工中心工作台采用了低摩擦的直线滚动导轨和精密的丝杠，它的工作原理是通过 片机来控制步进电机，使镗铣加工中心工作台实现了数控控制。工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产效率。本设计的镗铣加工中心工作台工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单，实现方便而且能保证一定的精度。通过微机控制技术的简单的应 用，实现对机床的控制，使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步提高。本设计所设计的镗铣加工中心工作台不仅可用于加工中心上进行数控铣削加工，而且还能够用于钻床上数控钻削加工，所以其功能远高于传统的普通工作台是新一代机电一体化的典型产品。通过对镗铣加工中心工作台的设计，能够正确运用机床数控系统等课程的基本理论个有关知识学会设备数控化改造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算；通过对设备改造的机械部分设计，掌握数控设备典型零件的计算方法和步骤以及正确的结构设计方法；通过设备的数控系统硬件和软件设计，掌握简单的数控 系统硬件及软件设计的基本方法；通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养自己分析问题和解决问题的能力；提高自己应用手册、标准以及编写文件等资料的能力。 在本设计中着重介绍了如何对镗铣加工中心工作台进行设计，对导轨、丝杠、电机、选用和数控控制电路的设计和其控制程序的编制等方面进行了深入的分析。 数控技术的发展历程 ： 数控加工中心品种繁多，规格不一，可按通用加工中心的分类方法分为以下 3 类： 数控立式加工中心：数控立式加工中心主轴轴线垂直于水平面，这种加工中中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 心占数控加工中心 的大多数，应用范围也最广。目前三坐标数 控立式加工中心占数控加工中心的大多数， 一般可进行三轴联动加工。 卧式数控加工中心：卧式数控加工中心的主轴轴线平行于水平面。 为了扩大加工范围和扩充功能， 卧式数控加工中心通常采用增加数控转台或万能数控转台的方式来实 现四轴和五轴联动加工。这样既可以加工工件侧面的连续回转轮廓，又可以实现在一次装夹中通过转台改变零件的加工位置也就是通常所说的工位，进行多个位置或工作面的加工。 立卧两用转换加工中心：这类加工中心的主轴可以进行转换，可在同一台数控加工中心上进行立式加工和卧式加工，同时具备立、卧式加工中心的功能。 加工中 心是用铣刀进行切削加的机床 ,加工中心的加工情况如图 1示。在加工中心上， 用不同铣刀可以对平面、斜面、沟槽、台阶、 T 形槽、燕尾槽等表面进行加工，另外配上分度头或回转台还可以加工齿轮、螺旋面、花键轴、凸轮等各种成型表面。故加工中心的万能性强，应用范围很广。加工中心的主参数是工作台面宽度及长度。图 1工中心上的典型工作 加工中心的工艺特点如下： (1)加工中心的主轴带动铣刀作旋转主运动； (2)铣刀是多齿、多刃连续进行切削； (3)多数加工中心由工作台带动工件作直线进给运动； (4)铣刀在切削时，每个刀齿的切削过程是断续的，同时 参加切削的齿数是变化的，每个刀齿的切削厚度也是变化的，因此容易引起机床振动； (5)铣削时，铣刀同时参加切削的齿数较多，便于采用较大的铣削速度和进给给量，因而生产效率高。我国的数控系统正处在由研究开发阶段向推广应用阶段过渡的关键时期。 也是由封闭型系统向开放型系统过渡的时期。 我国数控系统在技术上已趋于 成熟，在重大关键技术上（包括核心技术） ，已达到国外先进水平。目前，已新 开发出数控系统 80种。自“七五”以来，国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持，现已开发出具有中国版权的数控系统，掌握了国外一直对我国封锁的一些关 键技术。 我国数控机床产业面临的挑战是国内市场占有率偏低。据有关资料表 明 ,年国产数控机床的市场占有率仅为 造成这种严峻的形势 ,除客观原因外 ,主要是产品的质量、可靠性不过硬。 “ 十 五 ”期 间 ,我国机械中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 制造工业 正朝着精密化、柔性化、集成化、自动化、智能化方面迅速发展 ,国内数控机床需求强劲 ,我国数控机床产业适逢极好的发展机遇。然而 ,我国加入后 ,国外生产的数控机床将会更多的进入我国市场 市场竞争更为激烈。提高国产数控 机床市场占有率 ,关键在于提高质量和可靠性。几年来 ,经过对国内外数控机床的机械结构剖 析和使用性能的调研 ,探索和总结了数控机床机械结构设计和制造的 新技术。现时主要存在有以下几个问题： （ 1）缺乏产业规模 （ 2）缺乏发展数控产业的政策和技术配套体系 （ 3）缺乏技术创新，产品更新和产业调整的内在动力 （ 4）面临国外强手竞争的巨大压力 回顾数控 技术的发展已经经历了两个阶段，六代的发展历程。第一个阶段叫做 历了电子管、晶体管、和小规模集成电路三代。自 1970年开始小型计算机开始用于数控系统就进入了第二个阶段，叫做 为第四代数控系统：从 1974 年微处理器开始用于数控系统 即发展到第五代。经过十多年的发 展，数控系统从性能到可靠性都得到了根本性的提高。实际上从 20世纪末期直到今天，在生产中使用的数控系统大部分都是第五代数控系统。但第五代数控系统以及以前各代都是一种专用封闭的系统，而第六代 开放式数控系统将代表着数控系统的未来发展方向，将在现代制造业中发挥越来越重要的作用。 控 加工中心 的现状及趋势 随着科学技术的发展、制造技术的进步和人类生活水平的提高，以及社会对 产品质量和品种的多样化的要求趋势日益增强。 中、小批量生产的比例明显增加，对数控机床的柔性和通用性提出了 更高的要求，希望市场能提供不同加工需求，能迅速高效、低成本地构筑面向用户的控制系统，并大幅度地降低维护和培训的成本，同时还要求具有网络功能，以适应未来车间面向任务和定单的生产组织和管理模式。为此，近 10年来，随着计算机技术的飞速发展，各种不同层次的开 放式数控系统应运而生，发展很快。目前正朝标准化开放体系结构的方向前进。 就体系结构而言，当今世界上的数控系统大致分为 4 种类型： 传统数控系统、“ 入 构的数控系统、 “嵌入 构的开放式数控统、开放式数控 系统。特别是进入 20世纪 90年代以来，随着国际上计算 机技术突飞猛进的发展， 数控技术正在不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就。目前 外数控机床的性能正朝着高速化、高精度、高效率、高柔性、中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 高自动化、高可靠性、 智能化、复合化、网络化、开放式体系结构等方向迅速发展 这将对数控机床机械结构设计和制造的质量和可靠性提出更高的要求。 “十五” 期间 ,我国机械制造行业必须瞄准国际数控机床发展的科学前沿 ,开拓创新 ,消化吸收国外先进技术 ,开创我国数控机床设计和制造技术的新局面。 铣加工中心工作台 的方案分析 械结构分析 本课题是设计一种 镗铣加工中心工作台 的机构，此工作台可以在 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 工作台 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。 由于为了进给机构可以实现多种方案，本课题 平移、 升降装置采用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进给机构方案 1 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，从而实现钻床工作台的快速进给。此种方案结构联轴器 滚滚丝杆 工作台 步进电机 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 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。 图 3 镗铣加工中心工作台大体布局图 械结构总体方案和布局 本课题选用的是滚珠丝杠螺母副。因为滚珠丝杠螺母副是一种低摩擦、高精度、高效率的机构，在数控机床上得到广泛应。它的传动特点是在具有螺旋 槽的丝杠螺母之间装有滚珠作为中间传动元件。当丝杠和螺母相对运动时，滚珠沿丝杠螺旋槽滚道滚动，因此丝杠和螺母之间基本上为滚动摩擦。并且滚珠丝杠螺母副的动（静）摩擦系数相差极小，配以滚动导轨，起动力矩很小，运动灵敏，低速时不会出现爬行。滚珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互动的传动装。它具有以下优点 : （ 1） 摩擦损失小、传动效率高传动效率可达 92%是普通丝杠传动的 3 4工作台安装架 横向滚珠丝杆 杆 纵向进给步进电机 纵向滚珠丝杆 横向进给步进电机 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 倍，而驱动转矩仅为滑动丝杠螺母机构的 25%。 （ 2）运动平稳，摩擦力小、灵敏度高、低速时无爬行由于主要存在的是滚动摩擦，不仅动、静摩擦 因数都很小，且其差值小，因而启动转矩小，动作灵敏。 （ 3）轴向刚度高、反向定位精度高由于可以完全消除丝杠与螺母之间的间隙并可实现滚珠的预紧，因而轴向刚度高，反向时无空行程，定位精度高。 4）滚珠丝杠螺母副主要零件均经过热处理，其滚面的硬度值可达 602而耐磨性好，寿命长，精度稳定性好。 （ 5）磨损小、寿命长、维护简单使用寿命是普通滑动丝杠的 4 10 倍。 （ 6）传动具有可逆性、不能自锁由于摩擦因数小、不能自锁，因面使该机构的传动具有可逆性，可以把旋转运动转化为直线运动，还可以把直线运动转化为旋转运动。 由于不能自锁，在作垂直运动时应附加装或防止逆转的装置防止工作台因自重而下降。因为滚珠丝杠螺母副与普通丝杠螺母副相比有这么多的优点，因此，本题目选用滚珠丝杠螺母副。 2 机械结构的设计 珠丝杠的设计 滚珠丝杆具有以下特点： (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 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。 （ 2）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 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，可以获得很性与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 动系统故障率很低，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 ，运行时摩擦损失增大。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） 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 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 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 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 2，且 1+1。两个螺母向相同方向同转动，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，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。 珠丝杠选取与校核 （ 1） 初始条件 本设计的轴向进给长度大于径向进给结构，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/m 使用寿命 5000h,8求传动精度 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。返向器材料中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 为： 40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） 式中 载荷系数， 硬度系数，机械零件设计手册表 18 18 18K =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 导程 称直径 圈数 螺纹升角 直径 动载荷 静载荷 6 32 14750 37600 6 32 19600 56450 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 6 32 14000 75250 6 40 16300 47100 6 40 11650 70650 6 40 16450 94200 6 50 18050 59700 6 50 14000 119400 6 50 19350 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 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 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 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 E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢， E=206l 为丝杠工作长度（ m），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。 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 ;学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 矩 , 41d /32(;对钢 G=（ 转矩。 又 T=F 式 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/m C)由所要求的输出转速 i=n1/n2 入转速（ r/r/d)确定 输入转速不超过减速机额定转速的情况下，选择最接近计中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 算值的传动比，并满足一下条件的减速机型号： 2c 位 N/m) 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 所以所选取步进电机为 110据以上查表计算所得选取行星 减速器型号为 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 7 进给系统精度校核 根据用户的要求的定位精度 , 该内圆磨床机构向进给系统采用半闭环的控制形式 , 通过工作台的进给速度及负载惯量与电机惯量的匹配计算 , 滚珠丝杠不可能采用与电机直连的形式 , 而通过降速比为 2的一对齿形带轮传动 , 丝杠螺距为 6 承滚珠丝杠轴承的变形 在轴向载荷作用下 , 丝杠在轴线方向上被拉伸或压缩 , 变形量的大小与支承方式和螺母工作位置有关。由于丝杠采用两端固定的形式 , 根据材料力学求解超 静定计算式 , 可得变形量 : 式中 : F 轴向工作载荷 , N; E 弹性模量 ,对钢 E = A 丝杠截面积 (按内径定 ), L 丝杠在支承间的受力长度 , a, b 螺母至两端支承的距离 , 工作台运动到两支承的中间位置时变形量最大 , 其最大变形量 11。 丝杠内径 57因此 丝杠扭转变形所产生的轴向变形量 ,丝杠受扭矩作用而引起导程发生变化 , 一个导程的变化量 式中 : 丝杠导程 , 则丝杠受扭矩作用在支承长度 L 上所产生的轴向变形量 式中 :扭矩作用下丝杠每 一导程长度两截面上的相对扭转角，根据材料力学计算式 , 扭转角式中 : M 丝杠的驱动扭矩 , G 剪切弹性模量 , 对钢 G = J 丝杠截面极惯性矩 ,杠的驱动扭矩 数控加工中心进给滚珠丝杠副的螺旋升角 %= 2&53 ,摩擦角 &= 10 ,所以 = 一导程长度两截面上相对扭转角丝杠自重弯曲所引起的轴向变形量 ,丝杠虽然采用两端固定 ,预拉伸的结构 ,但由于丝杠自重 , 轴线发生弯曲变形。 根据材料力学超静定结构分析计算 ,可得出丝杠自重弯曲 变形所引起的轴向中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 变形量。式中 : 中央处挠度 ,丝杠长 4280因丝杠太长 ,采用两端固定预拉伸仍不能完全消除丝杠的下垂 ,必须考虑丝杠自重的影响 , 根据实测 值取 1丝杠因自重和载荷变化所产生的轴向变形量 :滚珠与滚道面弹性接触变形引起的轴向变形量螺母体变形量包括螺母和螺母座的变形量、螺母的固定螺栓所产生的轴向变形量和滚珠 , 与滚道面弹性接触变形引起的轴向变形量 , 由于螺母和螺母座的刚性好 , 不考虑其变形。 当采用预紧螺母时 , 对固定螺栓的变形也略不计。对螺母体的变形只需考虑滚珠与滚道面弹性接触变形。根据 弹性接触理论 , 其变形量与螺母有无预紧有关。当有预紧时，式中 :R 滚道半径 ,mm;径 接触角 ,= 45&;z 工作的滚珠数 ,外循环时 z =!D 0列数 ,内循环时 ,z =!D 0圈数列数式中 : 预紧轴向力 10 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 结 论 通过本次设计镗铣加工中心工作台结构的设计，从中深刻掌握到了滚珠 丝杆，滚珠螺母等等结构，并对该结构进行设计计算，并绘制出装配图和零件图。然后在通过二维软件 综上所述得到一下结论： (1)本设计适应了镗铣加工中心工作台结构的设备，可以在允许的任意位置下停止。 (2)滚珠丝杆与滚珠螺母的应用得到了认可； (3)充分查找资料根据计算结果和设计的需要，选用合适的零部件，并对其进行校核；精度验算； (4)机械系统中各个传动系统的设计，方案合理，能适应实际的情况。 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 致 谢 本课题是在 师的精心指导和热情关怀下完成的，在此谨向导师表示最衷心的感谢和最诚挚的敬意。 本次毕业设计是在指导老师 细心指导下完成的。在我三个月的毕业设计中，正是他们以无私的关怀、忘我的研究精神和严谨的学术作风关心影响和教导了我，将令我终身受益。从课题的开始到最后，无处不凝聚着 时老师严谨的、科学的学术作风，前瞻的科研眼光、敏锐的思维、渊博的知识、丰富的阅历、谦虚大度的胸怀、独特的为人处世原则 ,忘我工作的奉献精神是永远值得我学习的。在此谨 向 感谢应用技术学院的各位老师！在我四年多的求学生涯中，从学习和生活各方面给予我莫大的关怀和帮助。感谢我的大学同学 ,与他们共同度过这一段难忘的人生旅程，他们为我的大学生生活和毕业设计生活增添了无限色彩。 再有要感谢一起学习生活的同学们，与他们的一次次交流使我得以不断进步和提高。 我能够专心学习，顺利完成学业，与我的父母的培养、鼓励和支持是分不开的，在此向他们表示最诚挚的感谢！ 感谢文中所引用文献的所有作者们！再次感谢所有关心、支持和帮助过我的老师、同学和朋友们！ 中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计（论文） 参 考 文 献 1 F
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