《鏜銑加工中心工作臺設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鏜銑加工中心工作臺設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】（36頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題目 鏜銑加工中心工作臺的設(shè)計 系 別 工程學(xué)院 _________ 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 馮啟貴 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 楊運強(qiáng) 職 稱 教授 二 O 一四年十二月二十七日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 目 錄 摘要 .................................................................. I ............................................................. 緒 論 ............................................................. 題來源及研究目的和意義 ....................................... 9 銑加工中心 的現(xiàn)狀及趨勢 ...................................... 10 銑加工中心工作臺 的方案分析 .................................. 11 械結(jié)構(gòu)分析 ........................................... 13 械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 ................................. 15 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ..................................................... 16 珠絲杠的設(shè)計 ................................................ 22 珠絲杠副絲杠副傳動法面截形，循環(huán)方式等的確定 ................ 22 珠絲杠的預(yù)緊 ................................................ 23 珠絲杠選取與校核 ............................................ 24 3 滾動軸承的選取與計算 ............................................... 25 向滾珠絲杠軸和徑向滾珠絲杠軸受力分析 ........................ 25 算軸承壽命 .................................................. 25 量載荷 ...................................................... 26 4 步進(jìn)電機(jī)的選取及設(shè)計計算 ........................................... 26 動慣量計算 .................................................. 27 負(fù)載質(zhì)量換算成電機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)動慣量 ........................ 28 算電機(jī)輸出的總力矩 .......................................... 28 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 載起動頻率估算 .............................................. 29 5 聯(lián)軸器的選取 ....................................................... 29 6 齒輪減速器的選取 ................................................... 30 7 進(jìn)給系統(tǒng)精度校核 ................................................... 31 承滾珠絲杠軸承的變形 ........................................ 32 承滾珠絲杠軸承的軸向變形 .................................... 33 結(jié) 論 ............................................................... 34 致 謝 ............................................................... 35 參 考 文 獻(xiàn) .......................................................... 36 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 摘 要 鏜銑加工中心工作臺 機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單。實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度。降低成本，是微機(jī)控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用。它充分的利用了危機(jī)的軟件硬件功能以實現(xiàn)對機(jī)床的控制 ;使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大，精度和可靠性進(jìn)一步得到提高。鏜銑加工中心工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計是利用 8031 單片機(jī)，及 2764, 6264 存儲器及 8155 芯片等硬件組成，在控制系統(tǒng)的硬件上編寫一定的程序來通過步進(jìn)電機(jī)控制滾珠絲桿 轉(zhuǎn)動，從而帶動滾珠螺母往復(fù)移動，以實現(xiàn)工作臺的往復(fù)移動，也就是實現(xiàn)了工件能夠在鏜銑加工中心工作臺上面進(jìn)行 X 軸和 Y 軸靈活移動的加工功能。 鏜銑加工中心工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動裝置，步進(jìn)電機(jī)是一個將脈沖信號轉(zhuǎn)移成角位移的機(jī)電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器裝置。其工作原理是每給一個脈沖便在定子電路中產(chǎn)生一定的空間旋轉(zhuǎn)磁場 ;由于步進(jìn)電機(jī)通的是三相交流電所以輸入的脈沖數(shù)目及時間間隔不同，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)快慢及旋轉(zhuǎn)時間的長短也是不同的。由于旋轉(zhuǎn)磁場對放入其中的通電導(dǎo)體既轉(zhuǎn)子切割磁力線時具有力的作用，從實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動迫使轉(zhuǎn)子 作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，所以轉(zhuǎn)子才可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子帶動絲杠作相應(yīng)的運動。本題目是步進(jìn)電機(jī)，微型計算機(jī)，滾珠絲桿螺母副，匯編語言的綜合應(yīng)用。 近年以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，機(jī)械設(shè)備在機(jī)械工業(yè)中的地位也日益顯著，當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。一個較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機(jī)械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳 動技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。 工作臺作為數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。從一開始為了滿足加工簡單的零件而設(shè)計的直線運動的 X— 現(xiàn)在為了實現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺等。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，也為了環(huán)境的要求，一作臺的驅(qū)動裝置從原來的機(jī)械驅(qū)動變?yōu)橐郝抿?qū)動，現(xiàn)在更多的采用了氣動裝置，更好的保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了資源。由于工作臺是一臺機(jī)床的 關(guān)鍵配套部件，因此世界各國都有對其進(jìn)行研究，我國在工作臺的研究開發(fā)方面也取得了長足的進(jìn)步。目前工作臺的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在某一指定機(jī)床上，伴隨著科技的與時俱進(jìn)，它們的功能也由傳統(tǒng)單一性向現(xiàn)代的功能性方向發(fā)展，現(xiàn)在一些工作臺，它不僅可以安裝在鉆床上，還可以安裝在加工中心和鏜床等機(jī)床上。并且目前部分工作臺還可以作為機(jī)床的第四回轉(zhuǎn)軸，大大提高了機(jī)床的性能。例如：可傾回轉(zhuǎn)工作臺，它可以實現(xiàn)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心機(jī)床上，可利用原機(jī)床的兩個控制坐標(biāo)控制轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)和傾斜，也可直接利用本轉(zhuǎn)臺配套的數(shù)控裝置與機(jī)床 聯(lián)接完成所需的工作循環(huán)。它可以完成任意角度的孔、槽、平面類機(jī)械加工，以及曲線、凸輪等的加工，并可達(dá)到較高的精度另外也可用于非數(shù)控鉆、銑鏜類機(jī)床上，獨立完成等分和不等分的角度分度工作。國外工作臺的功能與我國所生產(chǎn)的工作臺功能基本相似，但是在其精度方面，國外的一些公司所生產(chǎn)的工作臺要略高于我國所生產(chǎn)的工作臺。 因此我國與國外相比，還是有一定的差距，因此工作臺的設(shè)計具有重要意義，我們要借助時代的步伐，與時俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新，使我國成為具有領(lǐng)先技術(shù)的綜合性強(qiáng)國。 關(guān)鍵詞 ：鏜銑加工中心工作臺 ；數(shù)控 ；步進(jìn)電機(jī) ；機(jī)床 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 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 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 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 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 of be be be be by of 國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒 論 題的來源及研究的目的和意義 本設(shè)計所設(shè)計的鏜銑加工中心工作臺采用了低摩擦的直線滾動導(dǎo)軌和精密的絲杠，它的工作原理是通過 片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)，使鏜銑加工中心工作臺實現(xiàn)了數(shù)控控制。工作臺的自動化能大大減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)效率。本設(shè)計的鏜銑加工中心工作臺工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便而且能保證一定的精度。通過微機(jī)控制技術(shù)的簡單的應(yīng) 用，實現(xiàn)對機(jī)床的控制，使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大，精度和可靠性進(jìn)一步提高。本設(shè)計所設(shè)計的鏜銑加工中心工作臺不僅可用于加工中心上進(jìn)行數(shù)控銑削加工，而且還能夠用于鉆床上數(shù)控鉆削加工，所以其功能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的普通工作臺是新一代機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。通過對鏜銑加工中心工作臺的設(shè)計，能夠正確運用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)等課程的基本理論個有關(guān)知識學(xué)會設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計算；通過對設(shè)備改造的機(jī)械部分設(shè)計，掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計算方法和步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；通過設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計，掌握簡單的數(shù)控 系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計的基本方法；通過課程設(shè)計，初步樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)自己分析問題和解決問題的能力；提高自己應(yīng)用手冊、標(biāo)準(zhǔn)以及編寫文件等資料的能力。 在本設(shè)計中著重介紹了如何對鏜銑加工中心工作臺進(jìn)行設(shè)計，對導(dǎo)軌、絲杠、電機(jī)、選用和數(shù)控控制電路的設(shè)計和其控制程序的編制等方面進(jìn)行了深入的分析。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程 ： 數(shù)控加工中心品種繁多，規(guī)格不一，可按通用加工中心的分類方法分為以下 3 類： 數(shù)控立式加工中心：數(shù)控立式加工中心主軸軸線垂直于水平面，這種加工中中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 心占數(shù)控加工中心 的大多數(shù)，應(yīng)用范圍也最廣。目前三坐標(biāo)數(shù) 控立式加工中心占數(shù)控加工中心的大多數(shù)， 一般可進(jìn)行三軸聯(lián)動加工。 臥式數(shù)控加工中心：臥式數(shù)控加工中心的主軸軸線平行于水平面。 為了擴(kuò)大加工范圍和擴(kuò)充功能， 臥式數(shù)控加工中心通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)臺或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)臺的方式來實 現(xiàn)四軸和五軸聯(lián)動加工。這樣既可以加工工件側(cè)面的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓，又可以實現(xiàn)在一次裝夾中通過轉(zhuǎn)臺改變零件的加工位置也就是通常所說的工位，進(jìn)行多個位置或工作面的加工。 立臥兩用轉(zhuǎn)換加工中心：這類加工中心的主軸可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可在同一臺數(shù)控加工中心上進(jìn)行立式加工和臥式加工，同時具備立、臥式加工中心的功能。 加工中 心是用銑刀進(jìn)行切削加的機(jī)床 ,加工中心的加工情況如圖 1示。在加工中心上， 用不同銑刀可以對平面、斜面、溝槽、臺階、 T 形槽、燕尾槽等表面進(jìn)行加工，另外配上分度頭或回轉(zhuǎn)臺還可以加工齒輪、螺旋面、花鍵軸、凸輪等各種成型表面。故加工中心的萬能性強(qiáng)，應(yīng)用范圍很廣。加工中心的主參數(shù)是工作臺面寬度及長度。圖 1工中心上的典型工作 加工中心的工藝特點如下： (1)加工中心的主軸帶動銑刀作旋轉(zhuǎn)主運動； (2)銑刀是多齒、多刃連續(xù)進(jìn)行切削； (3)多數(shù)加工中心由工作臺帶動工件作直線進(jìn)給運動； (4)銑刀在切削時，每個刀齒的切削過程是斷續(xù)的，同時 參加切削的齒數(shù)是變化的，每個刀齒的切削厚度也是變化的，因此容易引起機(jī)床振動； (5)銑削時，銑刀同時參加切削的齒數(shù)較多，便于采用較大的銑削速度和進(jìn)給給量，因而生產(chǎn)效率高。我國的數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過渡的關(guān)鍵時期。 也是由封閉型系統(tǒng)向開放型系統(tǒng)過渡的時期。 我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于 成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上（包括核心技術(shù)） ，已達(dá)到國外先進(jìn)水平。目前，已新 開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng) 80種。自“七五”以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國外一直對我國封鎖的一些關(guān) 鍵技術(shù)。 我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是國內(nèi)市場占有率偏低。據(jù)有關(guān)資料表 明 ,年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場占有率僅為 造成這種嚴(yán)峻的形勢 ,除客觀原因外 ,主要是產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性不過硬。 “ 十 五 ”期 間 ,我國機(jī)械中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 制造工業(yè) 正朝著精密化、柔性化、集成化、自動化、智能化方面迅速發(fā)展 ,國內(nèi)數(shù)控機(jī)床需求強(qiáng)勁 ,我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)適逢極好的發(fā)展機(jī)遇。然而 ,我國加入ＷＴＯ后 ,國外生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床將會更多的進(jìn)入我國市場 市場競爭更為激烈。提高國產(chǎn)數(shù)控 機(jī)床市場占有率 ,關(guān)鍵在于提高質(zhì)量和可靠性。幾年來 ,經(jīng)過對國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)剖 析和使用性能的調(diào)研 ,探索和總結(jié)了數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造的 新技術(shù)?，F(xiàn)時主要存在有以下幾個問題： （ 1）缺乏產(chǎn)業(yè)規(guī)模 （ 2）缺乏發(fā)展數(shù)控產(chǎn)業(yè)的政策和技術(shù)配套體系 （ 3）缺乏技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)品更新和產(chǎn)業(yè)調(diào)整的內(nèi)在動力 （ 4）面臨國外強(qiáng)手競爭的巨大壓力 回顧數(shù)控 技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了兩個階段，六代的發(fā)展歷程。第一個階段叫做 歷了電子管、晶體管、和小規(guī)模集成電路三代。自 1970年開始小型計算機(jī)開始用于數(shù)控系統(tǒng)就進(jìn)入了第二個階段，叫做 為第四代數(shù)控系統(tǒng)：從 1974 年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng) 即發(fā)展到第五代。經(jīng)過十多年的發(fā) 展，數(shù)控系統(tǒng)從性能到可靠性都得到了根本性的提高。實際上從 20世紀(jì)末期直到今天，在生產(chǎn)中使用的數(shù)控系統(tǒng)大部分都是第五代數(shù)控系統(tǒng)。但第五代數(shù)控系統(tǒng)以及以前各代都是一種專用封閉的系統(tǒng)，而第六代 —— 開放式數(shù)控系統(tǒng)將代表著數(shù)控系統(tǒng)的未來發(fā)展方向，將在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 控 加工中心 的現(xiàn)狀及趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、制造技術(shù)的進(jìn)步和人類生活水平的提高，以及社會對 產(chǎn)品質(zhì)量和品種的多樣化的要求趨勢日益增強(qiáng)。 中、小批量生產(chǎn)的比例明顯增加，對數(shù)控機(jī)床的柔性和通用性提出了 更高的要求，希望市場能提供不同加工需求，能迅速高效、低成本地構(gòu)筑面向用戶的控制系統(tǒng)，并大幅度地降低維護(hù)和培訓(xùn)的成本，同時還要求具有網(wǎng)絡(luò)功能，以適應(yīng)未來車間面向任務(wù)和定單的生產(chǎn)組織和管理模式。為此，近 10年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種不同層次的開 放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運而生，發(fā)展很快。目前正朝標(biāo)準(zhǔn)化開放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。 就體系結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致分為 4 種類型： 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)、“ 入 構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)、 “嵌入 構(gòu)的開放式數(shù)控統(tǒng)、開放式數(shù)控 系統(tǒng)。特別是進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代以來，隨著國際上計算 機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展， 數(shù)控技術(shù)正在不斷采用計算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就。目前 外數(shù)控機(jī)床的性能正朝著高速化、高精度、高效率、高柔性、中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 高自動化、高可靠性、 智能化、復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、開放式體系結(jié)構(gòu)等方向迅速發(fā)展 這將對數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造的質(zhì)量和可靠性提出更高的要求。 “十五” 期間 ,我國機(jī)械制造行業(yè)必須瞄準(zhǔn)國際數(shù)控機(jī)床發(fā)展的科學(xué)前沿 ,開拓創(chuàng)新 ,消化吸收國外先進(jìn)技術(shù) ,開創(chuàng)我國數(shù)控機(jī)床設(shè)計和制造技術(shù)的新局面。 銑加工中心工作臺 的方案分析 械結(jié)構(gòu)分析 本課題是設(shè)計一種 鏜銑加工中心工作臺 的機(jī)構(gòu)，此工作臺可以在 X,Y 軸兩個方向自由移動，由電動機(jī)控制，人們只需啟動和關(guān)閉開關(guān)，即可實現(xiàn) 工作臺 在任意位置的停止，可以實現(xiàn)將工件移動到指定的位置，為加工提供方便。 由于為了進(jìn)給機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)多種方案，本課題 平移、 升降裝置采用電機(jī)驅(qū)動滾珠絲桿的方式來帶動工作臺的平移，現(xiàn)提供以下設(shè)計方案： 圖 1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滾珠絲桿進(jìn)給機(jī)構(gòu)方案 1 此種方案為傳統(tǒng)的的進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計方案，此種方案步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲桿通過聯(lián)軸器固結(jié)，絲桿螺母裝在滾珠絲桿上面，保持滾珠絲桿與工作 臺通過螺紋連接，，這種方法由于滾珠絲桿動，從而帶動絲桿螺母轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)工作臺的平移，可以做 X、 Y 方向的移動，從而實現(xiàn)鉆床工作臺的快速進(jìn)給。此種方案結(jié)構(gòu)聯(lián)軸器 滾滾絲桿 工作臺 步進(jìn)電機(jī) 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡潔，造價低廉，定位精準(zhǔn)，可靠，符合此次設(shè)計的要求，因此此種方案雖然是傳統(tǒng)的設(shè)計方法，但切合實際，我們優(yōu)先考慮。 圖 3 鏜銑加工中心工作臺大體布局圖 械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 本課題選用的是滾珠絲杠螺母副。因為滾珠絲杠螺母副是一種低摩擦、高精度、高效率的機(jī)構(gòu)，在數(shù)控機(jī)床上得到廣泛應(yīng)。它的傳動特點是在具有螺旋 槽的絲杠螺母之間裝有滾珠作為中間傳動元件。當(dāng)絲杠和螺母相對運動時，滾珠沿絲杠螺旋槽滾道滾動，因此絲杠和螺母之間基本上為滾動摩擦。并且滾珠絲杠螺母副的動（靜）摩擦系數(shù)相差極小，配以滾動導(dǎo)軌，起動力矩很小，運動靈敏，低速時不會出現(xiàn)爬行。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互動的傳動裝。它具有以下優(yōu)點 : （ 1） 摩擦損失小、傳動效率高傳動效率可達(dá) 92%是普通絲杠傳動的 3～ 4工作臺安裝架 橫向滾珠絲桿 桿 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī) 縱向滾珠絲桿 橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī) 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 倍，而驅(qū)動轉(zhuǎn)矩僅為滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)的 25%。 （ 2）運動平穩(wěn)，摩擦力小、靈敏度高、低速時無爬行由于主要存在的是滾動摩擦，不僅動、靜摩擦 因數(shù)都很小，且其差值小，因而啟動轉(zhuǎn)矩小，動作靈敏。 （ 3）軸向剛度高、反向定位精度高由于可以完全消除絲杠與螺母之間的間隙并可實現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，因而軸向剛度高，反向時無空行程，定位精度高。 4）滾珠絲杠螺母副主要零件均經(jīng)過熱處理，其滾面的硬度值可達(dá) 602而耐磨性好，壽命長，精度穩(wěn)定性好。 （ 5）磨損小、壽命長、維護(hù)簡單使用壽命是普通滑動絲杠的 4～ 10 倍。 （ 6）傳動具有可逆性、不能自鎖由于摩擦因數(shù)小、不能自鎖，因面使該機(jī)構(gòu)的傳動具有可逆性，可以把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，還可以把直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。 由于不能自鎖，在作垂直運動時應(yīng)附加裝或防止逆轉(zhuǎn)的裝置防止工作臺因自重而下降。因為滾珠絲杠螺母副與普通絲杠螺母副相比有這么多的優(yōu)點，因此，本題目選用滾珠絲杠螺母副。 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 珠絲杠的設(shè)計 滾珠絲桿具有以下特點： (1)傳動效率高 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的傳動效率高達(dá) 90%～ 98%，為傳統(tǒng)的滑動絲杠系統(tǒng)的 2～ 4倍 ， 能 以 較 小 的 扭 矩 得 到 較 大 的 推 力 ， 亦 可 由 直 線 運 動 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)為點接觸滾動運動，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、動時無顫動、低速時無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。 （ 2）高 精度 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)運動中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和 鋼球滾動接觸處均經(jīng)硬化（ 63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命同步性好由于運動平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)同時傳動幾個相同的部件或裝置，可以獲得很性與其它傳動機(jī)械，液壓傳動相比，滾珠絲杠傳中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 動系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡單，只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。 一般來說滾珠絲 杠在工作中應(yīng)該預(yù)緊以提高絲杠的剛度，從而提 高傳動精度，但在本機(jī)械系統(tǒng)中由于絲杠所承受的彎矩很小，所以我覺得沒必要進(jìn)行預(yù)緊，所以安裝方式是一端固定一端游動的形式。 X 軸向的 工作臺與其上面所安裝的機(jī)械結(jié)構(gòu)重力約 10N，焊槍在焊接時由于電流作用與工件之間的相互吸引力約 2N。 珠絲杠副絲杠副傳動法面截形，循環(huán)方式等的確定 查《機(jī)械傳動設(shè)計手冊》，根據(jù)滾珠絲杠副螺紋滾道法面截形、參數(shù)和特點的比較選擇如下： （ 1）確定選擇螺紋滾道法面截形為單圓弧，參數(shù)公式見表 觸角為? =45°。其特點是：磨削滾道的砂輪成形簡便，可得到較高的加工精度。有較高的接觸強(qiáng)度，但比值 ，運行時摩擦損失增大。接觸角α隨初始間隙和軸向載荷的大小變化，為保證α = 必須嚴(yán)格控制徑向間隙。圖示如圖 2 圖 2 單圓弧法面截形 （ 2）單圓弧法面截形要求消除間隙和調(diào)整預(yù)緊必須采用雙螺母結(jié)構(gòu)。 （ 3）根據(jù)機(jī)床的特點， 選用內(nèi)循環(huán)浮動式反向器，其特點是徑向尺寸小，循環(huán)通道短，摩擦損失小，傳動效率高。 珠絲杠的預(yù)緊 滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動精度有要求外，對其軸向間隙也有要求，以保證其反向傳動的精度。我們通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)預(yù)緊方式（圖 3） 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 3 雙螺母結(jié)構(gòu)預(yù)緊示意圖 雙螺母預(yù)緊的結(jié)構(gòu)通常有三種： 圖 4) 圖 4 墊片調(diào)隙式 調(diào)整方法：調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。為便于調(diào)整，墊片常制成剖分式。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，剛度高；但調(diào)整不便，滾道有磨損時，不能隨時消除間隙和預(yù)緊。適用于高剛度重載傳動。 圖 5) 圖 5 螺紋調(diào)隙式 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 調(diào)整方式：調(diào)整 端部的圓螺母，使螺母產(chǎn)生軸向位移。 特點：結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便；但準(zhǔn)確性差，且易于松動。用于剛度要求不高或需隨時調(diào)節(jié)預(yù)緊力的傳動。 圖 6) 圖 6 齒差調(diào)隙式 調(diào)整方式：螺母 1、 2 的凸緣上有外齒，分別與緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈 3、 4嚙合，其齒數(shù)風(fēng)別為 2，且 1+1。兩個螺母向相同方向同轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個齒，調(diào)整軸向位移量為：(導(dǎo)程 )。 特點：能夠精確地調(diào)整預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配調(diào)整比較復(fù)雜，用于高精度的 傳動機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計中將采用的是雙螺母內(nèi)循環(huán)墊片調(diào)整式滾動螺旋副來消除間隙。 墊片調(diào)整式有結(jié)構(gòu)比較簡單，裝卸方便，剛度高的特點。 珠絲杠選取與校核 （ 1） 初始條件 本設(shè)計的軸向進(jìn)給長度大于徑向進(jìn)給結(jié)構(gòu)，只校核軸向進(jìn)給結(jié)構(gòu)用的絲杠如下： 由本設(shè)計要求可知，估算工作臺的重量和安裝在工作臺上面的電磁夾具給絲杠的平均工作載荷 000N，最大軸向行程 420 用絲杠的工作長度為 672效滾道長度是 500 兩支承間最大距離為： 575均轉(zhuǎn)速 100r/m 使用壽命 5000h,8求傳動精度± 桿材料為： 50 高、中頻加熱 ,表面淬火。螺母材料為： ，整體淬火、低溫回火。返向器材料中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 為： 40子滲氮處理螺紋滾道法面截形為半圓弧，螺母采用雙螺母墊片式預(yù)緊方式。 （ 2） 計算載荷 公式摘自《機(jī)械零件設(shè)計手冊》第二版中冊滾動螺旋傳動設(shè)計計算部分，下同） H K K K?=1 . 2 1 1 4 0 0 0 4 8 0 0 N? ? ? ? （式 1） 式中 載荷系數(shù)， 硬度系數(shù)，《機(jī)械零件設(shè)計手冊》表 18 18 18K =1， （ 3） 計算額定動載荷 計算額定動載荷公式 ''3 1 . 6 7 1 0 0 0 0?（式 2） 其中 中 5000h，取 00r/入上式后計算得C'a= 4） 根據(jù)必須的額定動載荷 C'根據(jù)內(nèi)循環(huán)滾動螺旋副結(jié)構(gòu)，查表 械傳動設(shè)計手冊》，使選擇規(guī)格的螺旋副 C''a，如下表 1： 表 1 螺旋尺寸表 導(dǎo)程 稱直徑 圈數(shù) 螺紋升角 直徑 動載荷 靜載荷 6 32 14750 37600 6 32 19600 56450 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 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 結(jié)合公稱直徑和公稱導(dǎo)程的優(yōu)先配合，綜合考慮選擇參數(shù)如下： 查特征代號確定型號為 6長 ? 螺紋長度，其尺寸參數(shù)如下：額定動載荷 2 1 6 5 0 ,稱直徑 0 40 ,d 稱導(dǎo)程 6,hP 球直徑 數(shù) ? 列數(shù) =1? 3, 螺紋升角 ? = ,244o 基本額定靜載荷 0650N 滾道半徑 R = =心距 e = ） =杠螺紋內(nèi)徑 22d e R??=（ 5）穩(wěn)定性驗算 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 因為絲杠采用一端固定一端鉸支的安裝方式，查表 18械零件設(shè)計手冊》長度系數(shù) ， 參照《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)》表 2S]=3，因為螺桿較長，絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷成為臨界載荷 N）按下式計算： ? ?22 （式 3） 式中 E 為絲杠材料的彈性模量，對于鋼， E=206l 為絲杠工作長度（ 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? ? ? ??????（ ）（ ） 安全系數(shù) S= 57 . 4 8 0 1 0 1 8 7 [ ] 34000 ? ? ?（式 5）絲杠安全 ,不 會失穩(wěn) . （ 6） 剛度驗算 按最不利的情況考慮，螺紋螺距因受軸向力引起的彈性變形與受轉(zhuǎn)矩引起的彈性變形方向是一致的。 滾珠絲杠在工作載荷 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T(同作用下引起每個導(dǎo)程變形量0L(m)為 0L=2?? （式 6） 式中 ,A=1/4 ? ?241 ;學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 矩 , 41d /32(;對鋼 G=（ 轉(zhuǎn)矩。 又 T=F ? ??? ?式 7） 式中， ? 為摩擦角，其正切值為摩擦系數(shù)；以查出螺旋副運動由旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動時取參數(shù)摩擦系數(shù) =? = ,244? ，所以樣有下式： T=F ? ?0 ta ???3404 0 0 0 0 . 0 5 0 2 4 7 1 024 . 0 1 9 3 3 ? ? ??按最不利的情況計算， 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 ???? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ?? ? ???則每米螺紋距離上彈性變形量為0 1 . 8 1 2 0 . 0 1 0 26 0 . 0 0 1 p? ?? ? ? ?? μ （式 8） 而每米螺紋距離上彈性變形量的許用值0《機(jī)械零件設(shè)計手冊》第二版中冊表 18通 常要求絲杠的導(dǎo)程誤差 L? 應(yīng)小于其傳動精度的 1/2，即 L? =m/m C)由所要求的輸出轉(zhuǎn)速 i=n1/n2 入轉(zhuǎn)速（ r/r/d)確定 輸入轉(zhuǎn)速不超過減速機(jī)額定轉(zhuǎn)速的情況下，選擇最接近計中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 算值的傳動比，并滿足一下條件的減速機(jī)型號： 2c 位 N/m) 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 所以所選取步進(jìn)電機(jī)為 110據(jù)以上查表計算所得選取行星 減速器型號為 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 進(jìn)給系統(tǒng)精度校核 根據(jù)用戶的要求的定位精度 , 該內(nèi)圓磨床機(jī)構(gòu)向進(jìn)給系統(tǒng)采用半閉環(huán)的控制形式 , 通過工作臺的進(jìn)給速度及負(fù)載慣量與電機(jī)慣量的匹配計算 , 滾珠絲杠不可能采用與電機(jī)直連的形式 , 而通過降速比為 2的一對齒形帶輪傳動 , 絲杠螺距為 6 承滾珠絲杠軸承的變形 在軸向載荷作用下 , 絲杠在軸線方向上被拉伸或壓縮 , 變形量的大小與支承方式和螺母工作位置有關(guān)。由于絲杠采用兩端固定的形式 , 根據(jù)材料力學(xué)求解超 靜定計算式 , 可得變形量 : 式中 : F 軸向工作載荷 , N; E 彈性模量 ,對鋼 E = A 絲杠截面積 (按內(nèi)徑定 ), L 絲杠在支承間的受力長度 , a, b 螺母至兩端支承的距離 , 工作臺運動到兩支承的中間位置時變形量最大 , 其最大變形量 11。 絲杠內(nèi)徑 57因此 絲杠扭轉(zhuǎn)變形所產(chǎn)生的軸向變形量 ,絲杠受扭矩作用而引起導(dǎo)程發(fā)生變化 , 一個導(dǎo)程的變化量 式中 : 絲杠導(dǎo)程 , 則絲杠受扭矩作用在支承長度 L 上所產(chǎn)生的軸向變形量 式中 :扭矩作用下絲杠每 一導(dǎo)程長度兩截面上的相對扭轉(zhuǎn)角，根據(jù)材料力學(xué)計算式 , 扭轉(zhuǎn)角式中 : M 絲杠的驅(qū)動扭矩 , G 剪切彈性模量 , 對鋼 G = J 絲杠截面極慣性矩 ,杠的驅(qū)動扭矩 數(shù)控加工中心進(jìn)給滾珠絲杠副的螺旋升角 %= 2&53? ,摩擦角 &= 10? ,所以 ? = 一導(dǎo)程長度兩截面上相對扭轉(zhuǎn)角絲杠自重彎曲所引起的軸向變形量 ,絲杠雖然采用兩端固定 ,預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu) ,但由于絲杠自重 , 軸線發(fā)生彎曲變形。 根據(jù)材料力學(xué)超靜定結(jié)構(gòu)分析計算 ,可得出絲杠自重彎曲 變形所引起的軸向中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 變形量。式中 :? 中央處撓度 ,絲杠長 4280因絲杠太長 ,采用兩端固定預(yù)拉伸仍不能完全消除絲杠的下垂 ,必須考慮絲杠自重的影響 , 根據(jù)實測 ? 值取 1絲杠因自重和載荷變化所產(chǎn)生的軸向變形量 :滾珠與滾道面彈性接觸變形引起的軸向變形量螺母體變形量包括螺母和螺母座的變形量、螺母的固定螺栓所產(chǎn)生的軸向變形量和滾珠 , 與滾道面彈性接觸變形引起的軸向變形量 , 由于螺母和螺母座的剛性好 , 不考慮其變形。 當(dāng)采用預(yù)緊螺母時 , 對固定螺栓的變形也略不計。對螺母體的變形只需考慮滾珠與滾道面彈性接觸變形。根據(jù) 彈性接觸理論 , 其變形量與螺母有無預(yù)緊有關(guān)。當(dāng)有預(yù)緊時，式中 :R 滾道半徑 ,mm;徑 接觸角 ,= 45&;z 工作的滾珠數(shù) ,外循環(huán)時 z =!D 0列數(shù) ,內(nèi)循環(huán)時 ,z =!D 0圈數(shù)列數(shù)式中 : 預(yù)緊軸向力 10 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 結(jié) 論 通過本次設(shè)計鏜銑加工中心工作臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計，從中深刻掌握到了滾珠 絲桿，滾珠螺母等等結(jié)構(gòu)，并對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計計算，并繪制出裝配圖和零件圖。然后在通過二維軟件 綜上所述得到一下結(jié)論： (1)本設(shè)計適應(yīng)了鏜銑加工中心工作臺結(jié)構(gòu)的設(shè)備，可以在允許的任意位置下停止。 (2)滾珠絲桿與滾珠螺母的應(yīng)用得到了認(rèn)可； (3)充分查找資料根據(jù)計算結(jié)果和設(shè)計的需要，選用合適的零部件，并對其進(jìn)行校核；精度驗算； (4)機(jī)械系統(tǒng)中各個傳動系統(tǒng)的設(shè)計，方案合理，能適應(yīng)實際的情況。 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 致 謝 本課題是在 師的精心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，在此謹(jǐn)向?qū)煴硎咀钪孕牡母兄x和最誠摯的敬意。 本次畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)老師 細(xì)心指導(dǎo)下完成的。在我三個月的畢業(yè)設(shè)計中，正是他們以無私的關(guān)懷、忘我的研究精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)關(guān)心影響和教導(dǎo)了我，將令我終身受益。從課題的開始到最后，無處不凝聚著 時老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、科學(xué)的學(xué)術(shù)作風(fēng)，前瞻的科研眼光、敏銳的思維、淵博的知識、豐富的閱歷、謙虛大度的胸懷、獨特的為人處世原則 ,忘我工作的奉獻(xiàn)精神是永遠(yuǎn)值得我學(xué)習(xí)的。在此謹(jǐn) 向 感謝應(yīng)用技術(shù)學(xué)院的各位老師！在我四年多的求學(xué)生涯中，從學(xué)習(xí)和生活各方面給予我莫大的關(guān)懷和幫助。感謝我的大學(xué)同學(xué) ,與他們共同度過這一段難忘的人生旅程，他們?yōu)槲业拇髮W(xué)生生活和畢業(yè)設(shè)計生活增添了無限色彩。 再有要感謝一起學(xué)習(xí)生活的同學(xué)們，與他們的一次次交流使我得以不斷進(jìn)步和提高。 我能夠?qū)Ｐ膶W(xué)習(xí)，順利完成學(xué)業(yè)，與我的父母的培養(yǎng)、鼓勵和支持是分不開的，在此向他們表示最誠摯的感謝！ 感謝文中所引用文獻(xiàn)的所有作者們！再次感謝所有關(guān)心、支持和幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們！ 中國地質(zhì) 大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 參 考 文 獻(xiàn) [1] F