X-Y數(shù)控運動工作臺設(shè)計【二坐標(biāo) 雙坐標(biāo)】【含CAD圖紙】,二坐標(biāo),雙坐標(biāo),含CAD圖紙,X-Y數(shù)控運動工作臺設(shè)計【二坐標(biāo),雙坐標(biāo)】【含CAD圖紙】,數(shù)控,運動,工作臺,設(shè)計,坐標(biāo),cad,圖紙 畢業(yè)設(shè)計（論文） X-Y數(shù)控運動工作臺設(shè)計 設(shè)計（論文）題目： X-Y數(shù)控運動工作臺設(shè)計 學(xué) 院 名 稱： 專 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 2013年 月 日 摘 要 X-Y數(shù)控工作臺是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱—橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的X-Y工作臺、激光加工設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。模塊化的X-Y數(shù)控工作臺，通常由導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運動，完成工作臺在X、Y方向的直線移動。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計時只需根據(jù)工作載荷選取即可。 關(guān)鍵詞：X-Y數(shù)控工作臺；設(shè)計；過程；功能 II Abstract X-Y NC worktable is a fundamental part of many electromechanical integration equipment, such as CNC lathe longitudinal and transverse feed mechanism, CNC milling machine and CNC drilling machine of the X-Y table, laser processing equipment for working table, electronic element surface mount equipment etc.. X-Y NC Worktable module, usually by the rail seat, move the slider, work, ball screw pair, and a servo motor and other components. The servo motor to drive the ball screw actuator, a ball screw nut drives the slide block and the working platform motion on the guide rail, straight mobile work station in X, Y direction. Guide, ball screw and servo motor are based on standard, by the specialized manufacturers, only when the design work load to select. Keywords: X-Y NC worktable ;design ;process ;function 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒論 1 1.1 課題研究意義 1 1.2 X-Y數(shù)控運動工作臺應(yīng)用 1 第2章 X-Y數(shù)控運動工作臺設(shè)計要求 2 2.1設(shè)計主要要求 2 2.2 綜合作業(yè)內(nèi)容 2 第3章 X-Y數(shù)控運動工作臺機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 3 3.1脈沖當(dāng)量選擇 3 3.2工作臺外形尺寸及重量估算 3 3.3 滾動導(dǎo)軌副的計算與選擇 4 3.4滾珠絲杠副的載荷計算 5 3.5傳動效率計算 8 3.6穩(wěn)定性驗算 8 3.6 剛度驗算 8 3.7 滾珠絲杠精度等級確定 9 3.8 滾動導(dǎo)軌副的防護(hù) 11 3.9 直線滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇 11 3.10電機(jī)至絲杠之間齒輪減速傳動設(shè)計 13 3.11等效轉(zhuǎn)動慣量計算(不計傳動效率) 16 3.12 電機(jī)的計算選型 17 3.13 聯(lián)軸器選擇 17 結(jié) 論 18 致 謝 19 參考文獻(xiàn) 20 20 第1章 緒論 1.1 課題研究意義 制造業(yè)是國家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國家機(jī)械工業(yè)以至整個制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對市場的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對于一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國是世界上產(chǎn)量最多的國家.根據(jù)德國工業(yè)協(xié)會(VD W )2000年統(tǒng)計資料，在主要的生產(chǎn)國家中，中國排名為世界第五位。但是在國際市場競爭中仍處于較低水平:即使在國內(nèi)市場也面臨著嚴(yán)峻的形勢:一方面國內(nèi)市場對各類產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)滯銷積壓，國外產(chǎn)品充斥市場。 1.2 X-Y數(shù)控運動工作臺應(yīng)用 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。 X-Y數(shù)控工作臺是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱—橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的X-Y工作臺、激光加工設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。模塊化的X-Y數(shù)控工作臺，通常由導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運動，完成工作臺在X、Y方向的直線移動。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計時只需根據(jù)工作載荷選取即可。控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計算機(jī)，也可以設(shè)計專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。 第2章 X-Y數(shù)控運動工作臺設(shè)計要求 2.1設(shè)計主要要求 1、設(shè)計可實現(xiàn)X/Y向數(shù)控運動工作臺 2、數(shù)控運動驅(qū)動力源采用交流伺服電機(jī).但所選電機(jī)必須與該電機(jī)生產(chǎn)廠所列技術(shù)數(shù)據(jù)一致 3、工作臺尺寸450X350mm（X/Y） 4、工作臺（X/Y）工作行徑400/300 5、脈沖當(dāng)量X/Y 0.004mm/脈沖 6、X向最高工作進(jìn)給速度200mm/min 7、X向最高空載快進(jìn)速度300mm/min 8、工件最大重量（包括夾具）為400kg 9、工作壽命每天8小時，連續(xù)工作5年，250/年 10、進(jìn)給機(jī)械系統(tǒng)均采用滾動絲杠和滾動導(dǎo)軌副 2.2 綜合作業(yè)內(nèi)容 1、數(shù)控十字工作臺裝配圖一張(提供打印并簽名） 2、設(shè)計說明書一份（主要內(nèi)容1電機(jī)選型計算（脈沖當(dāng)量2滾動絲杠選型與計算3滾動導(dǎo)軌選型計算 第3章 X-Y數(shù)控運動工作臺機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 3.1脈沖當(dāng)量選擇 脈沖當(dāng)量δp是一個進(jìn)給指令時工作臺的位移量，應(yīng)小于等于工作臺的位置精度，由于脈沖當(dāng)量X/Y 0.004mm/脈沖 由已知設(shè)計參數(shù)初定脈沖當(dāng)量δ=0.004mm/p 3.2工作臺外形尺寸及重量估算 3-1工作臺簡圖 已知題設(shè)要求：工作臺尺寸450X350mm（X/Y） 取X向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?50mm,Y向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?30mm,設(shè)計工作臺簡圖如下： X向拖板（上拖板）尺寸： 長寬高 350×230×50 重量：按重量=體積×材料比重估算 N Y向拖板（下拖板）尺寸： 350×230×50 N 上導(dǎo)軌座（連電機(jī)）重量： 夾具及工件重量：400kg約4000N。 X-Y工作臺運動部分的總重量：約4735N。 3.3 滾動導(dǎo)軌副的計算與選擇 根據(jù)給定的工作臺運動部件的總重量及負(fù)載和估算的 和 計算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù) =C0/P，式中：C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷；工作載荷 P=0.5(+W)； =1.0~3.0(一般運行狀況)，3.0~5.0（運動時受沖擊、振動）。根據(jù)計算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌： 因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取， 根據(jù)計算額定靜載荷初選導(dǎo)軌: ⑴、導(dǎo)軌型式：圓形截面滾珠導(dǎo)軌 ⑵、導(dǎo)軌長度 絲杠有效行程 由[3]表5-4查得le=20 mm 已知工作臺尺寸450X350mm（X/Y） 已知工作臺（X/Y）工作行徑400/300 ①上導(dǎo)軌（X向） 取動導(dǎo)軌長度 動導(dǎo)軌行程 支承導(dǎo)軌長度 ②下導(dǎo)軌（Y向） 取動導(dǎo)軌長度 動導(dǎo)軌行程 支承導(dǎo)軌長度 選擇導(dǎo)軌的型號：GTA16 ⑶、直線滾動軸承的選型 ⑶、直線滾動軸承的選型 ①上導(dǎo)軌 ②下導(dǎo)軌的 由于本系統(tǒng)負(fù)載相對較小，查表后得出LM10UUOP型直線滾動軸承的額定動載荷為，大于實際動負(fù)載；但考慮到經(jīng)濟(jì)性等因素最后選擇LM16UUOP型直線滾動軸承。并采用雙排兩列4個直線滾動軸承來實現(xiàn)滑動平臺的支撐。 ⑷、滾動導(dǎo)軌剛度及預(yù)緊方法 當(dāng)工作臺往復(fù)移動時，工作臺壓在兩端滾動體上的壓力會發(fā)生變化，受力大的滾動體變形大，受力小的滾動體變形小。當(dāng)導(dǎo)軌在位置Ⅰ時，兩端滾動體受力相等，工作臺保持水平；當(dāng)導(dǎo)軌移動到位置Ⅱ或Ⅲ時，兩端滾動體受力不相等，變形不一致，使工作臺傾斜α角，由此造成誤差。此外，滾動體支承工作臺，若工作臺剛度差，則在自重和載荷作用下產(chǎn)生彈性變形，會使工作臺下凹（有時還可能出現(xiàn)波浪形），影響導(dǎo)軌的精度。 3.4滾珠絲杠副的載荷計算 （1）.滾珠循環(huán)方式 由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》》表5-1查得,選擇外循環(huán)插管式 （2）.軸向間隙預(yù)緊方式 預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動的間隙,避免間隙引起的空程,從而提高傳動精度. 由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》》表5-2查得,采用雙螺母墊片預(yù)緊方式。 2）滾珠絲杠副直徑和基本導(dǎo)程系列 由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》》 工作負(fù)載是指機(jī)床工作時，實際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力，他的數(shù)值用進(jìn)給牽引力的實驗公式計算。選定導(dǎo)軌為滑動導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為0.03，K為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取1.1~1.5，本課題中取1.3。 ⑴、最大動負(fù)載Q的計算 式中：fW為載荷系數(shù)，中等沖擊時為1.2~1.5；fH為硬度系數(shù)，HRC≥58時為1.0。 查表得系數(shù)，，壽命值: 查表得使用壽命時間T==10000h，初選絲杠螺距t=5mm，得絲杠轉(zhuǎn)速 （X向最高空載快進(jìn)速度300mm/min） 所以 X向絲杠牽引力 Y向絲杠牽引力 所以最大動負(fù)荷 X向 Y向 根據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠螺母的結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)最大動載荷的數(shù)值可選擇滾珠絲杠的型號為: CM系列滾珠絲桿副，其型號為：CM2005-5。 其基本參數(shù)如下: 其額定動載荷為14205N> 足夠用.滾珠循環(huán)方式為外循環(huán)螺旋槽式,預(yù)緊方式采用雙螺母螺紋預(yù)緊形式. 滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計算如下表 名稱 計算公式 結(jié)果 公稱直徑 ―― 20mm 螺距 ―― ５mm 接觸角 ―― 鋼球直徑 ―― 4.175mm 螺紋滾道法向半徑 1.651mm 偏心距 0.04489mm 螺紋升角 螺桿外徑 19.365mm 螺桿內(nèi)徑 16.788mm 螺桿接觸直徑 17.755mm 螺母螺紋外徑 24.212mm 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 20.7mm 3.5傳動效率計算 絲杠螺母副的傳動效率為： 式中：φ=10’，為摩擦角；γ為絲杠螺旋升角。 3.6穩(wěn)定性驗算 絲杠兩端采用止推軸承時不需要穩(wěn)定性驗算。 3.6 剛度驗算 滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量為：(cm) Y向所受牽引力大,故用Y向參數(shù)計算 絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計。導(dǎo)程變形總誤差Δ為 E級精度絲杠允許的螺距誤差[ Δ]=15μm/m。 3.7 滾珠絲杠精度等級確定 （1）.絲杠有效行程 由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》》表5-4查得le=20 mm 導(dǎo)軌總長Lu =210+120+20=350mm 所以絲杠總長Lv =350-20=330mm （2）.精度等級 根據(jù)有效行程內(nèi)的平均行程允許偏差 ep=0.01/300×350×103=11.7查樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5-5得: 精度等級為T3 4）滾珠絲杠副支承形式選擇 滾珠絲杠主要承受軸向載荷,應(yīng)選用運轉(zhuǎn)精度高,軸向剛度高、摩擦力距小的滾動軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動,其次才是徑向約束。 由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5-6查得,采用一端固定一端游動(F-S)支承形式. 5）滾珠絲杠副的選擇 高速或較高轉(zhuǎn)速情況 按額定動負(fù)荷Cα≥Cαj選擇滾珠絲杠副 Cαj=[(Fefw)/(fhftfafk)]×[(60Lhne)/(106)]1/3 式中 Cαj--滾珠絲杠副的計算軸向動負(fù)荷(N) Fe--絲杠軸向當(dāng)量負(fù)荷(N)，取進(jìn)給抗力和摩擦力之和的一半. Fe=(120+0.06×120)/2=63.6N ne--絲杠當(dāng)量轉(zhuǎn)速(r/min). ne=250r/min. Lh--絲杠工作壽命(h). 查考樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》》表5-7得Lh=15000 h. ft--溫度系數(shù). 查樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》》表5-8,得ft=0.70. fa--精度系數(shù). 查樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》》表5-9得fa=1.0 fw--負(fù)載性質(zhì)系數(shù). 查[2]表5-10得fw=0.95 fh--硬度系數(shù).查[2]表5-11得fh=1.0 fk--可靠性系數(shù).查[2]表5-12得fk=0.21. 計算得Caj=2.5N 表3-1-1各類機(jī)械預(yù)期工作時間Lh 表3-1-2精度系數(shù)fa 表3-1-3可靠性系數(shù)fk 表3-1-4負(fù)載性質(zhì)系數(shù)fw 6）滾珠絲杠副校核 （1）.臨界壓縮負(fù)荷 對于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠,應(yīng)進(jìn)行壓杠穩(wěn)定性校核計算. 不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負(fù)荷稱為臨界壓縮負(fù)荷,用Fn表示 Fn=3.4×1010(f1d24)÷(L02) ×K1 式中 L0–--最長受壓長度.取400 mm f1--絲杠支承方式系數(shù), F-S取2 d2--絲杠螺紋底徑,查[4]3-32取17.6 mm k1 安全系數(shù)，取1/3 Fn=13593N>Fmax （2）.臨界轉(zhuǎn)速 ncr=9910(f22d2)/Lc2 式中 f2--絲杠支承方式系數(shù),F-S取3.927. Lc --臨時轉(zhuǎn)速計算長度. Lc =0.5m. d2--絲杠螺紋底徑,取17.6mm ncr= 10758.9r/min > nmax取,同時驗算絲杠另一個臨界值d0n=20×833=7500 < 70000 （3）.軸承選擇校核 由[2]表6-1選擇深溝球軸承6201,由[2]表6-6選角接觸球軸承7001AC. 校核(略) 3.8 滾動導(dǎo)軌副的防護(hù) （1）.滾珠絲杠副的防護(hù)裝置 ,采用專業(yè)生產(chǎn)的伸縮式螺旋彈簧鋼套管。 （2）.滾珠絲杠副的密封 滾珠絲杠副兩端的密封圈如裝配圖所示.材料為四氟乙烯,這種接觸式密封須防止松動而產(chǎn)生附加阻力。 （3）.滾珠絲杠副的潤滑 潤滑劑用鋰基潤滑劑。 3.9 直線滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇 根據(jù)給定的工作載荷Fz和估算的Wx和Wy計算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fSL=C0/P，式中：C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，kN；工作載荷P=0.5(Fz+W)； fSL=1.0~3.0(一般運行狀況)，3.0~5.0（運動時受沖擊、振動）。根據(jù)計算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌： （1）選BR直線滾動導(dǎo)軌導(dǎo)軌,E級精度.查得,fh=1,ft=1,fc=0.81,fα=1,fw=1. （2）工作壽命每天8小時，連續(xù)工作5年，250/年,額定壽命為: Lh=5×250×8=10000 h,每分鐘往復(fù)次數(shù)nz=8 L=(2lsnz60Lh)/(103)=(2×0.31×8×60×38400)/ (103)=11428Km 計算四滑塊的載荷,工作臺及其物重約為4000N 計算需要的動載荷Cα P=110/4=27.5N Cα=( fwP)÷(fh ft fc fα)×(L/50)1/3=208N 由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表3-20中選用LY15AL直線滾動導(dǎo)軌副,其Cα=606N, C0α=745N. 基本參數(shù)如下: 導(dǎo)軌的額定動載荷N 依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動額定載荷 (kN)驗算導(dǎo)軌的工作壽命Ln： 額定行程長度壽命: 導(dǎo)軌的額定工作時間壽命: 導(dǎo)軌的工作壽命足夠. （3）滾動導(dǎo)軌間隙調(diào)整 預(yù)緊可以明顯提高滾動導(dǎo)軌的剛度,預(yù)緊采用過盈配合,裝配時,滾動體、滾道及導(dǎo)軌之間有一定的過盈量。 （4）潤滑與防護(hù) 潤滑:采用脂潤滑,使用方便,但應(yīng)注意防塵。 防護(hù)裝置的功能主要是防止灰塵、切屑、冷卻液進(jìn)入導(dǎo)軌,以提高導(dǎo)軌壽命。 防護(hù)方式用蓋板式。 3.10電機(jī)至絲杠之間齒輪減速傳動設(shè)計 1）.選定齒輪精度、材料、齒數(shù)及螺旋角 （1）.選精度為7級 （2） .選小齒輪為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240HBS，兩者硬度差為40HBS （3）.選擇齒數(shù)Z1=24，Z2=Z1×i=24×1.25＝30 （4）.選取螺旋角，初選β＝14° 2）.a）、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 d1t>={2Kt×T1×（u＋1）×(ZHZE)2/[Φd×εa×u×[σH]2]}(1/3) （1）.試選Kt=1.6, (由[1]表10-6)得材料彈性影響系數(shù)ZE＝189.8MPa1/2 （2）.(由[1]圖10-30得)選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433,(由[1]表10-7)選取齒寬系數(shù)Φd＝0.3， （3）.（由[1]圖10-26）查得εa1＝0.78，εa2 ＝0. 8，則εa＝εa1+εa2 ＝1.58 （4）.應(yīng)力循環(huán)系數(shù)取j=1 已知V=1.0m/min，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程P=5mm，則 nmax=(vmax/δ)×(α/360°) =(1000/0.004) ×(0.36/360) =250 r/min 所以 N1=60njLh=60×250×1×(2×8×300×15)＝1.08×109 N2=N1/i=1.08×109/1.25＝8.64×108 (5).（由[1]圖10-19）查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.86，KHN2=0.87 (6).（由[1]圖10-21d）查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 σHlim1=600MPa 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa (7).計算疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力，取安全系數(shù)S=1 [σH]1＝KHN1×σHlim1/S=0.86×600/1＝516MPa [σH]2＝KHN2×σHlim2/S=0.87×550/1＝478.5Mpa [σH]= （[σH]1+[σH]2）/2 =497.25Mpa (8).計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106Px/nx=77.9N.mm b）、計算 （1）.試算小齒輪分度圓直徑 d1t>={2Kt×T1×（u＋1）×(ZHZE)2/[Φd×εa×u×[σH]2]}(1/3) ={2×1.6×77.9×2.25/（0.3×1.58×1.25）×（2.433×189.8/494.25）2}}（1/3） ＝ 9.38mm （2).計算圓周速度 v=лd1tn1/(60×1000)＝0.123 m/s （3).計算齒寬b及模數(shù)mnt, b=Φdd1t=0.3×9.38＝2.81mm mnt=d1tcosβ/Z1=9.38×cos14°/24=0.38mm h=2.25mnt=2.25×0.38mm = 0.855mm b/h=2.81/0.855=3.3 （4).計算縱向重合度εβ＝0.318×Φd×Z1×tanβ=0.318×0.3×24×tan14°=0.57 （5).計算載荷系數(shù)K，查[1]表10-2，得使用系數(shù)KA=1.25,根據(jù)v=0.123 m/s ,7級精度， 由書圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.01,（由書表10-4）查得KHβ的計算公式：KHβ=1.12+0.18(1+0.67Φd2)Φd2+0.23×10-3×b =1.14 由b/h=3.3,(由書圖10-13)查得KFβ=1.08, 由（[1]表10-3）查得KHα=KFα=1.2,故載荷系數(shù)K=kAKvKHαKHβ=1.25×1.01×1.2×1.08＝1.6362 （6）.按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d1=d1t(K/Kt)(1/3)=9.38×（1.6362/1.6）（1/3）=9.45mm （7).計算模數(shù)mn=d1×cosβ/Z1=9.45×cos14°/24=0.382mm 3）、a).按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計 mn>={(2Kt1Yβcos2β/ΦdZ12εα)×(YFαYSα/[σF])}(1/3) （1）.計算載荷系數(shù)，K=KA×Kv×KFα×KFβ=1.25×1.01×1.2×1.04=1.6263 （2）.根據(jù)縱向重合度εβ=0.57，由（[1]圖10-28）查得螺旋角影響系數(shù)Yβ=0.87 （3）.計算當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1/cos3β=24/cos314°=26.27 Zv2=Z2/cos3β=30/cos314°=32.8 （4）.由（[1]表10-5）查出,YFa1=2.592,YSa1=1.596,YFa2=2.49,YSa2=1.629, 因為（書圖10-20c）小齒輪彎曲極限強(qiáng)度σFE1=500MPa,大齒輪σFE2＝380MPa, （書圖10-18）得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85 KFN2=0.88,取安全系數(shù)S=1.1 [σF]1＝KFN1×σFE1/S=386.36MPa [σF]2＝KFN2×σFE1/S=304MPa （5）.計算大、小齒輪YFa1 YSa1/[σF]1 、YFa2 YSa2/[σF]2并加以比較 YFa1 YSa1/[σF]1=2.592×1.596/386.36=0.0107 YFa2 YSa2/[σF]2=2.49×1.629/304＝0.013 取大齒輪數(shù)據(jù) b).設(shè)計計算 mn>={(2Kt1Yβcos2β/ΦdZ12εα)×(YFαYSα/[σF])}(1/3) ={2×1.6263×77.9×0.0133×(cos14°)2/（0.3×242×1.58）}（1/3） =0.23mm 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算得法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算得法面模數(shù)，取mn＝2 mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度計算得的分度圓直徑d1=48mm ,來計算應(yīng)有的齒數(shù)，于是有 Z1=d1cosβ/mn=48×cos14°/2＝23.28，取Z1＝24，則Z2＝i×Z1=1.25×24＝30 4．幾何尺寸計算 （1）.中心距 a=(Z1+Z2)mn/(2×cosβ)=(24+30)×2/（2×cos14°）＝55.65 mm 所以圓整為56 mm （2）.按圓整后的中心距修正螺旋角β＝arccos[(Z1+Z2)mn/2a]=arccos[(24+30) ×2/(2×56) =15.395°, 因β值改變不多，故參數(shù)εα、Kβ、ZH等不必修正 （3）.計算大、小齒輪分度圓直徑 d1=Z1mn/cosβ=24×2/cos15.359°=49.78 mm d2=Z2mn/cosβ=30×2/cos15.359° =62.22 mm （4）.計算齒輪寬度b=Φdd1=0.3×49.78＝14.934mm所以取B2=15mm,為易于補(bǔ)償齒輪軸向位置誤差，應(yīng)使小齒輪寬度大于大齒輪寬度，所以小齒輪約為B1=16mm 3.11等效轉(zhuǎn)動慣量計算(不計傳動效率) 小齒輪轉(zhuǎn)動慣量Jg1=(πd14b1ρ)／32=[π44×1.4×7.85×10-3]／32 =0.276×10-4 kg.m2 式中 鋼密度ρ=7.85×10-3 kg/cm3 同理,大齒輪轉(zhuǎn)動慣量 Jg2=0.498×10-4 kg.m2 查設(shè)計手冊初選滾珠絲杠 CDM2005-3, 得到 d0=20 mm ,l=430 mm 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 Js=(πd04lρ)／32={[π(2)4×43×7.85×10-3]／32}×10-4 kg.m2 =0.53×10-4 kg.m2 工作重物為12kg Jw=(w/g)×(tsP／2π) 2 ÷i2 =12×(0.5／2π) 2 ÷2.12×10-4 kg.m2 =1.71×10-6 kg.m2 因此,折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量Je Je= Jg1+ Jw+( Jg2+Js) ÷i2 =0.807×10-4 kg.m2 3.12 電機(jī)的計算選型 查設(shè)計指導(dǎo)書(4-7)~(4-9)可知: Mt=[(Fx+μFy) tsP]/(2πηi)= [(180+0.06×140)×0.005]/(2π×0.8×2.1)=0.089N.m Mf= (Ff tsP)/(2πηi)= (μW tsP)/(2πηi)=(0.06×12×10×0.005)/ (2π×0.8×2.1)=0.00341N.m 上述式中 η—絲杠預(yù)緊時的傳動效率取 η=0.8 μ——為摩擦系數(shù)取0.06 nmax=(vmax/δ)×(α/360°)=(2000/0.005) ×(0.75/360)=833 r/min 取起動加速時間tα=0.03 s 初選60BYG350DL-SASSML-0451 的電動機(jī) M0=(Fp0tsp)÷(2πηi) ×(1-η02)= (1/3Fxtsp)÷(2πηi) ×(1-η02) =[(1/3) ×180×0.006]÷(2π×0.8×2.1) ×[1-0.92]=0.054 N.m 式中 Fp0—滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取Fy/3 Fy—進(jìn)給牽引力(N) η0—滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率,取0.9 J=( Je +Jm)= 0.807×10-4 kg．m2+0.3×10-4 kg.m2 =1.107×10-4 kg.m2 Ma=( Je +Jm)( 2πnmax)/(60tα)= 0.2926N.m Mq= Ma+ Mf+ M0=0.2926+0.00341+0.054=0.35N.m Mc= Mt+ Mf+ M0=0.089+0.00341+0.054=0.1464N.m Mk= Mf+ M0=0.00341+0.054=0.05741N.m 從計算可知, Mq最大,作為初選電動機(jī)的依據(jù). Mq/ Mjmax=0.446<0.9 滿足所需轉(zhuǎn)矩要求. 4)步進(jìn)電機(jī)動態(tài)特性校驗Je /Jm<4 說明慣量可以匹配 綜上所述,可選60BYG350DL-SASSML-0451 的電機(jī) 3.13 聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器除聯(lián)接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩外，有些還有補(bǔ)償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線偏移的功能，以及具有緩沖、吸振、安全保護(hù)等功能。因此要根據(jù)傳動裝置工作要求來選定聯(lián)軸器類型。本方案選擇套筒聯(lián)軸器。 結(jié) 論 在開發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點進(jìn)行了攻關(guān)。在設(shè)計上采取了一系列的措施，本項工作還有許多值得完善的地方這些問題通過改進(jìn)設(shè)計、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實踐、總結(jié)，必將會得到進(jìn)步的提高。 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計涉及的全部內(nèi)容是在指導(dǎo)老師XX老師的悉心指導(dǎo)下完成的。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設(shè)計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學(xué)到了許多的專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計方法。在此，謹(jǐn)向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)。當(dāng)然還有本院其他老師的指導(dǎo)。在此我向各位給予我指導(dǎo)的老師表示忠心的感謝和致敬。 最后還要感謝的，也是最應(yīng)該感謝的是XX學(xué)院，學(xué)院讓我們有這么好的學(xué)習(xí)條件。通過四年的學(xué)習(xí)，讓我們成為有用之才；也是學(xué)院給我們了這次畢業(yè)設(shè)計機(jī)會，讓我們在走上工作崗位之前好好的鍛煉一下自己。 參考文獻(xiàn) [1] 龔桂 .機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 .北京:高等教育出版社，1990 [2] 章宏甲,黃誼 .液壓傳動 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [3] 左健民 .液壓與氣壓傳動 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [4] 顧維邦 .金屬切削機(jī)床概論 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [5] 戴曙 .金屬切削機(jī)床設(shè)計 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [6] 華東紡織工學(xué)院,哈爾濱工業(yè)大學(xué),天津大學(xué) .機(jī)床設(shè)計圖冊 .上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，1984 [7] 徐景輝 .機(jī)床裝配 .四川:四川人民出版社，1982 [8] 儲凱,許斌 .機(jī)械工程材料 .重慶:重慶大學(xué)出版社，2002 [9] 邱宣懷 .機(jī)械設(shè)計 .北京:高等教育出版社，2003 [10] 吳宗澤 .機(jī)械設(shè)計實用手冊 .北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000 [11] 李慶余,張佳 .機(jī)械裝備設(shè)計 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003