弧齒錐齒輪數(shù)控銑齒機(jī)刀軸箱的設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 I 弧齒錐齒輪數(shù)控銑齒機(jī)刀軸箱的設(shè)計(jì) 摘要 弧齒錐齒輪以其良好的動(dòng)態(tài)性能，在機(jī)械行業(yè)中占有相當(dāng)重要的地位，在航空、航海、汽車和各種精密機(jī)床等行業(yè)應(yīng)用廣泛。 弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪具有重迭系數(shù)大，承載能力高，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低，對(duì)安裝誤差敏感性低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、車輛、機(jī)床和各種機(jī)械產(chǎn)品中。而準(zhǔn)雙曲面齒輪普遍應(yīng)用于汽車的驅(qū)動(dòng)橋主減速傳動(dòng)。因而弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪的設(shè)計(jì)與制造在機(jī)械行業(yè)中占有相當(dāng)重要的地位。 但是弧齒錐齒輪的設(shè)計(jì)加工相當(dāng)復(fù)雜，而且當(dāng)前擁有該技術(shù)的 司等搞技術(shù)壟斷，促 使許多國(guó)家對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究和探討，因而對(duì)弧齒錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)技術(shù)的研究一直是齒輪制造中非常活躍的領(lǐng)域。盡管國(guó)內(nèi)有多家企業(yè)研制開發(fā)了不同系列的弧齒錐齒輪數(shù)控加工機(jī)床，但是其控制系統(tǒng)都是采用 國(guó)外高檔數(shù)控系統(tǒng)，使得國(guó)內(nèi)在弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)、加工等方面仍然受制于國(guó)外少數(shù)壟斷企業(yè)，嚴(yán)重制約著我國(guó)制造業(yè)水平的提高。 本文通過對(duì)弧齒錐齒輪的齒面特征的研究，結(jié)合國(guó)內(nèi)外可以了解的銑齒機(jī)的機(jī)構(gòu)特征，通過對(duì)現(xiàn)有機(jī)床的鉆研和齒面加工方法的探究，按照齒輪嚙合的原理，完成了弧齒錐齒輪銑齒機(jī)刀軸箱 部分的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，以及對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī)機(jī)構(gòu)作出了一些改進(jìn)。 關(guān) 鍵 詞 ：弧齒錐齒輪 ,銑齒機(jī) ,滾珠絲杠 ,刀軸箱 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 F F of a in to in as to of so in a of of in of As a of an in of is of in a to in in of of C is C so It is to of 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 of to of to in of I to of of as as of NC 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 錄 前言 . 1 第 1 章 緒論 . 2 內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r . 2 內(nèi)數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 . 2 外數(shù)控弧齒錐齒 輪銑齒機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 . 2 究的目的與意義 . 3 械式與數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī)加工原理 . 4 齒錐齒輪的切 齒方法 . 5 形法 . 5 成法 (滾切法 ) . 7 第 2 章 數(shù)控機(jī)床的總體結(jié)構(gòu) . 8 種銑齒機(jī)總體布局 . 8 控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成 . 9 械結(jié)構(gòu)要求 . 10 第 3 章 設(shè)計(jì)校核 . 11 盤軸系的設(shè)計(jì)校核 . 11 承的選擇與校核： . 14 服電機(jī)選擇 . 17 服電機(jī)選型依據(jù) . 17 臺(tái)伺服電機(jī)選擇 . 17 盤軸伺服電機(jī)選擇 . 17 杠 . 18 滑臺(tái)絲杠的選擇及校核 . 18 絲杠安裝注意事項(xiàng) . 23 滾珠絲杠使用的注意事項(xiàng) . 24 結(jié)論 . 25 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 V 參考文獻(xiàn) . 26 致 謝 . 28 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 前言 弧齒錐齒輪因其良好的動(dòng)態(tài)性能，在機(jī)械行業(yè)中占有相當(dāng)重要的地位，但其設(shè)計(jì)制造技術(shù)從問世以來一直是制造業(yè)的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。弧齒錐齒輪用于傳遞相交軸的傳動(dòng)，與直齒錐齒輪傳動(dòng)相比，弧齒錐齒輪傳動(dòng)具有重合度大、承載能力高、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、對(duì)安裝誤差的敏感性小以及噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，因此弧齒錐齒輪傳動(dòng)越來越受到工程技術(shù)人員的重 視和青睞，在航空、航海、汽車和各種精密機(jī)床等行業(yè)，得到越來越廣泛的應(yīng)用?；↓X錐齒輪在汽車上的需求非常大，僅我國(guó)每年需求量就在上千萬(wàn)對(duì)以上。但是我國(guó)的高精度弧齒錐齒輪銑齒機(jī)主要依靠進(jìn)口，不僅價(jià)格昂貴，而且維修保養(yǎng)困難，一般的生產(chǎn)廠家無力購(gòu)置使用。而國(guó)產(chǎn)銑齒機(jī)的加工精度低、適應(yīng)性差，加工出來的弧齒錐齒輪無法滿足高速、低噪的使用要求，所以高精度的弧齒錐齒輪仍完全依賴進(jìn)口，年進(jìn)口量近千萬(wàn)只。鑒于上述情況，研制開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精度弧齒錐齒輪數(shù)控銑齒機(jī)不僅是我國(guó)縫制設(shè)備和電動(dòng)工具產(chǎn)業(yè)的迫切需要，也是我國(guó)機(jī)械工業(yè) 發(fā)展的必然要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅能檢驗(yàn)我們大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識(shí)是否系統(tǒng)連貫的應(yīng)用，也為我們提供了一個(gè)將理論運(yùn)用到實(shí)際的平臺(tái)。對(duì)于選題的依據(jù)，首先，弧齒錐齒輪在機(jī)械領(lǐng)域的各個(gè)方面重要性從上述文獻(xiàn)可以看出。其次，希望通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)X輪加工的高精領(lǐng)域能夠有個(gè)初步的了解，為以后的工作奠定基礎(chǔ)。在經(jīng)過實(shí)際比較和綜合個(gè)人喜好之后，我選擇了這個(gè)課題。 這次設(shè)計(jì)是在魏冰陽(yáng)老師的指導(dǎo)下與何旸同學(xué)共同完成，在此我負(fù)責(zé)機(jī)床刀軸箱部分的設(shè)計(jì)。由于我們知識(shí)淺薄、所知有限，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，希望老師能夠指正和諒解，我們?cè)?以后一定會(huì)繼續(xù)努力提高。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 第 1 章 緒論 內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 內(nèi)數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī)發(fā)展 現(xiàn)狀 加工能力最大直徑為 1250大加工模數(shù)為 20數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī) 由天津精誠(chéng)機(jī)床制造有限公司（原天昊幾點(diǎn)開發(fā)有限公司）研制成功。它是為了滿足國(guó)內(nèi)重型機(jī)械裝備制造的需求并根據(jù)弧齒錐齒輪嚙合理論和加工原理而研制開發(fā)的全新型坐標(biāo)式數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī)，取代了傳統(tǒng)銑齒機(jī)復(fù)雜的搖臺(tái)偏心鼓輪結(jié)構(gòu)。通過數(shù)控系統(tǒng)直接控制并驅(qū)動(dòng)的四個(gè)坐標(biāo)軸取代了傳統(tǒng)銑齒機(jī)的多個(gè)手動(dòng)調(diào)整軸，使機(jī)床的結(jié) 構(gòu)得到極大的簡(jiǎn)化。且機(jī)床具有精度高、鋼性好、可靠、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，它是未來柔性化、全數(shù)字化控制及智能化銑齒機(jī)的一個(gè)雛形。其既可滿足多品種小批量產(chǎn)品的試制生產(chǎn)又可以適應(yīng)成批大規(guī)模生產(chǎn)需求。該機(jī)床運(yùn)用的數(shù)控技術(shù)使機(jī)床的調(diào)整操作簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)效率比機(jī)械式機(jī)床提高了 2。該產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。另外小模數(shù)、小直徑的弧齒錐齒輪數(shù)控銑齒機(jī)基本上實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際水平相當(dāng)。長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院研制成功的 控螺旋錐齒輪銑齒機(jī)，適合于加工小規(guī)格（最大模數(shù) 3大工件直徑 125大齒面寬 15 旋錐齒輪，最大銑刀盤直徑 寸（ 89。秦川機(jī)床集團(tuán)公司與西安交通大學(xué)聯(lián)合研制的 控螺旋錐齒輪銑齒機(jī)，通過6 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)自由成形加工，能加工出各種齒制的空間任意齒面，取代了傳統(tǒng)機(jī)械型螺旋錐齒輪銑齒機(jī)復(fù)雜的傳動(dòng)鏈和繁瑣費(fèi)時(shí)的調(diào)整試切。該機(jī)床的特點(diǎn)是引入了加工中心概念， 3 個(gè)銑刀盤安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)刀庫(kù)上，工件在一次裝夾中就可以完成粗精加工。因此這種銑齒機(jī)也可稱之為錐齒輪加工中心。 外數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī)發(fā)展 現(xiàn)狀 美國(guó) 司率先推出鳳凰系列數(shù)控螺旋錐齒輪銑齒機(jī)，開 始了螺旋錐齒輪加工機(jī)床的重大革新。 司的這類數(shù)控銑齒機(jī)取消了傳統(tǒng)機(jī)床所有的機(jī)械傳動(dòng)鏈和調(diào)整環(huán)節(jié)，大大簡(jiǎn)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，而機(jī)床剛性買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 卻顯著提高。這類全數(shù)控螺旋錐齒輪加工機(jī)床實(shí)際上是一種 5 軸聯(lián)動(dòng)的萬(wàn)能機(jī)床，可加工各種齒制的螺旋錐齒輪齒面，除了更換刀盤和夾具、工件外，整個(gè)加工過程都是自動(dòng)的，加工精度比傳統(tǒng)機(jī)床可提高 1 2 級(jí)，而且重復(fù)精度好。瑞士 立康）新開發(fā)出來一臺(tái)數(shù)控螺旋錐齒輪銑齒機(jī)6 軸 5 聯(lián)動(dòng)。這種銑齒機(jī)的最大特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)干切削。刀盤主軸箱滑鞍安裝在傾斜床身導(dǎo)軌上，切屑可自由 落入其下方的排屑槽由排屑器及時(shí)排除 . 加工精度相當(dāng)高，達(dá) 5 6 級(jí)（ 準(zhǔn)）。 究的目的與意義 弧齒錐齒輪是機(jī)械上的關(guān)鍵零件，因其重合度高、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械、工業(yè)縫紉機(jī)、電動(dòng)工具、機(jī)床等機(jī)械設(shè)備中。因此提高弧齒錐齒輪的制造技術(shù)有利于提高我國(guó)機(jī)械裝備技術(shù)水平，其發(fā)展好壞密切關(guān)系著我國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。如果能有先進(jìn)的弧齒錐齒輪制造技術(shù)，我國(guó)的機(jī)械工業(yè)將快速發(fā)展。長(zhǎng)期以來，國(guó)際上首先研發(fā)出來的美國(guó)格里森公司在技術(shù)上對(duì)我國(guó)封鎖，而且嚴(yán)禁向我國(guó)出口此類機(jī)床，進(jìn)入九十 年代國(guó)內(nèi)市場(chǎng)又被美國(guó)、瑞士、德國(guó)壟斷。因此，我國(guó)把弧齒錐齒輪數(shù)控銑齒機(jī)科研開發(fā)做為重要的項(xiàng)目實(shí)施科研開發(fā)。 數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī)是一種涉及多學(xué)科（自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)、齒輪嚙合原理、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等）的高科技產(chǎn)品。不管是“格里森”齒制還是“奧利康”齒制弧齒錐齒輪，其齒面輪廓都是復(fù)雜的空間曲面，要通過刀具于工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)加工出復(fù)雜的曲面是相當(dāng)困難的。機(jī)械型弧齒錐齒輪銑齒機(jī)是通過復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)刀具于工件的空間運(yùn)動(dòng)關(guān)系，由于傳動(dòng)鏈太長(zhǎng)，增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，齒輪的精度也就不容易保證。而數(shù)控型是依賴 計(jì)算機(jī)技術(shù)能使軟硬件相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)刀具與工件的空間運(yùn)動(dòng)關(guān)系，可以減少傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜帶來的誤差，再加上現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)很精確的空間運(yùn)動(dòng)。另外，市場(chǎng)對(duì)齒輪規(guī)格的多樣化需求越來越大，而數(shù)控銑齒機(jī)的柔性更好。所以，數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī)的研究是有利于我國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，也是機(jī)械精密加工的代表。作為即將畢業(yè)的一名大學(xué)生，應(yīng)該以提高我們對(duì)該行業(yè)的認(rèn)識(shí)，增加我們?cè)谶@方面的知識(shí)，從而更好的為社會(huì)服務(wù)，更好地提高我們?cè)谶@一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 械式與數(shù)控弧齒錐齒輪銑齒機(jī)加工原理 不論數(shù)控式還是機(jī)械式機(jī)床，它 們要實(shí)現(xiàn)的功能是一樣的，就是加工出弧齒錐齒輪。下面以機(jī)械式為例介紹弧齒錐齒輪的加工原理： 對(duì)于收縮齒弧齒錐齒輪的加工，通常采用平頂齒輪原理進(jìn)行加工。就是在切齒的過程中，假想有一個(gè)平頂齒輪與機(jī)床搖臺(tái)同心，它通過機(jī)床搖臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而與被切齒輪做無隙的嚙合。這個(gè)假想平頂齒輪的輪齒表面，是由安裝在機(jī)床搖臺(tái)上的銑刀盤刀片切削刃的相對(duì)于搖臺(tái)運(yùn)動(dòng)的軌跡表面所代替。在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，代表假想平頂齒輪輪齒的刀片切削刃就在被切齒輪的輪坯上逐漸地切出齒形。 數(shù)控式也一樣要完成這樣的功能。加工原理圖如圖 圖 控式與機(jī)械式的區(qū)別在于實(shí)現(xiàn)上述功能的過程方法不同，機(jī)械式是通復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)控制搖臺(tái)來實(shí)現(xiàn)模擬假想齒輪的運(yùn)動(dòng)。而數(shù)控式則不同，是通過數(shù)字技術(shù)控制幾個(gè)軸一起聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)模擬假想齒輪的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械式由于傳動(dòng)鏈長(zhǎng)而復(fù)雜，增加了制造時(shí)保證精度的困難、也是加工過程中誤差的保證買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 過于困難，還使系統(tǒng)的不穩(wěn)定性增加了許多。數(shù)控式以數(shù)控技術(shù)代替復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，使用簡(jiǎn)單的傳動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的功能，主要通過滾珠絲杠和滑臺(tái)的使用實(shí)現(xiàn)幾個(gè)軸的聯(lián)動(dòng)。其傳 動(dòng)鏈短，使系統(tǒng)減少了傳動(dòng)過程中的誤差積累，同時(shí)也相應(yīng)地增加了系統(tǒng)的剛度，使系統(tǒng)的制造裝配更加簡(jiǎn)單、系統(tǒng)更加穩(wěn)、相對(duì)加工出來的齒輪精度更高。 齒錐齒輪的切齒方法 弧齒錐齒輪的單齒切削方法分為成形法和展成法兩大類。 形法 用成形法加工的大齒輪齒廓與刀具切削刃的形狀一樣。 漸開線齒廓的曲率和它的基圓大小有關(guān)，基圓越大、齒廓曲率就越小，漸開線就直些；當(dāng)基圓足夠大時(shí)，漸開線就接近于直線。而齒輪的基圓大小是由模數(shù) m、齒數(shù) z 和壓力角 的余弦大小來決定的。模數(shù)和壓力角一定時(shí)，齒數(shù)愈多，基 圓直徑就越大，相應(yīng)的齒廓曲率越小，也就是齒廓越接近于直線。對(duì)于螺旋錐齒輪，傳動(dòng)比也是影響因素之一，當(dāng)傳動(dòng)比大一些時(shí)，大輪的齒廓就更直一些。 小輪齒數(shù) (定時(shí)，傳動(dòng)比越大，大輪齒數(shù)也就越多，這時(shí)大輪的當(dāng)量圓柱齒輪的基圓直徑也越大，其齒廓接近于直線形，采用成形加工比較方便 當(dāng)錐齒輪傳動(dòng)比大于 ，大輪的節(jié)錐角往往在 700 以上，大輪就可采用成形加工。同時(shí)，為了保證其正確嚙合，相配小輪的齒廓應(yīng)加以相應(yīng)的修正，用展成法加工，這種組合切齒方法叫半滾切法或成形法。 此法生產(chǎn)效率較高，適 于大批量生產(chǎn)。 螺旋成形法是半滾切法的特殊形式。在專用機(jī)床上，用特殊的圓拉刀盤，精加工傳動(dòng)比大于 輪副中的大輪，齒廓是直線形的。如圖 齒時(shí)，刀盤安裝軸線垂直于被切齒輪的面錐母線，刀盤除具有圓周方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還沿其自身軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)刀片通過齒槽的同時(shí)，刀盤軸向往復(fù)一次，而使刀齒頂刃始終沿著被切齒輪齒根切削。由于大齒輪的頂錐母線與小齒輪的根錐母線平行，所以大輪圓盤拉刀與小輪銑刀盤買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 的軸線平行。 圖 成形法刀盤位置圖 圖 螺旋成形法刀盤位置圖 螺旋 成形法切出的輪齒縱向曲面是一個(gè)有規(guī)則的、可展的和同向彎曲的漸開螺旋面，它得到的是收縮齒。采用螺旋成型法加工的大、小齒輪，不僅在齒寬中點(diǎn)處，而且在齒寬任意一點(diǎn)處，相嚙合的凸凹面的壓力角都相等，這樣就提高了大小齒輪的嚙合質(zhì)量，并且對(duì)載荷變化、安裝誤差不敏感。載荷增加時(shí)，接觸區(qū)長(zhǎng)度不變，其位置移向大端。螺旋成形法是當(dāng)前弧齒錐齒輪和雙曲線齒輪切齒方法中較完善的一種，但由于螺旋成形法拉齒設(shè)備調(diào)整較復(fù)雜，目前實(shí)際生產(chǎn)中并沒有大規(guī)模應(yīng)用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 成法 (滾切法 ) 展成法是被切齒輪與旋轉(zhuǎn)著的銑刀盤 (搖臺(tái) )按照一定的比例關(guān)系進(jìn)行滾切運(yùn)動(dòng)，加工出來的齒廓是漸開線形的，它是由刀片切削刃順序位置的包絡(luò)線形成的，如圖 15示 ,切削時(shí)，先切一面 (如圖的上側(cè)面 )的齒頂和另一面 (如圖的下側(cè)面 )的齒根：在滾切過程中，逐漸移向上側(cè)面的齒根和下側(cè)面的齒頂，最后脫離切削，如同一對(duì)輪齒的嚙合運(yùn)動(dòng)一樣 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 第 2 章 數(shù)控機(jī)床的總體結(jié)構(gòu) 種銑齒機(jī)總體布局 機(jī)械式（搖臺(tái)式）機(jī)床結(jié)構(gòu)如圖 圖 臺(tái)式機(jī)床 一般數(shù)控式機(jī)床結(jié)構(gòu)如圖 2, 圖 控機(jī)床 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 在魏老師的指導(dǎo)下，在對(duì)上述數(shù)控機(jī)床的結(jié)充分了解的情況下，綜合機(jī)械式和數(shù)控式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)數(shù)控機(jī)床刀軸箱部分進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，其刀軸箱部分原理圖如圖 業(yè)設(shè)計(jì)總裝圖 控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有以下幾部分組成： 一、 主傳動(dòng)系統(tǒng) 它包括動(dòng)力源、傳動(dòng)件及主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件（主軸）等，其功能是將驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳給執(zhí)行件，以實(shí)現(xiàn)主切削運(yùn)動(dòng)。 二、 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 它包括動(dòng)力源、傳動(dòng)件及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件（工作臺(tái)、刀架）等，其功用是將伺服驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力傳給執(zhí)行件， 以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 切削運(yùn)動(dòng)。 三、 基礎(chǔ)支撐件 它使之床身、立柱、導(dǎo)軌、滑臺(tái)、工作臺(tái)等，它支撐機(jī)床的各主要部件，并使它們?cè)陟o止或運(yùn)動(dòng) 中保持相對(duì)正確的位置 3,4。 械結(jié)構(gòu)要求 一 高剛度 機(jī)床剛度是指機(jī)床抵抗由切削力和其它力引起變形的能力。有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)控機(jī)床的剛度應(yīng)比類似的普通機(jī)床高 50 。本結(jié)構(gòu)通過較粗的絲杠、立柱肋板來保證較高的強(qiáng)度。 二 高抗振性 強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)是機(jī)床工作時(shí)可能產(chǎn)生的兩種形式 的振動(dòng)。機(jī)床的抗振性指的是抵抗這兩種震動(dòng)的能力。本結(jié)構(gòu)通過高精度以及采用優(yōu)良的伺服電機(jī)來保證震動(dòng)穩(wěn) 定性。 三 高的低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性極大的影響到零件的加工精度。數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量很小，一般為 低速時(shí)運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)現(xiàn)象稱為爬行。本結(jié)構(gòu)采用滾動(dòng)導(dǎo)軌可以減少爬行。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 第 3 章 設(shè)計(jì)校核 盤軸系的設(shè)計(jì)校核 加工能力為直徑 50 300齒錐齒輪，根據(jù)刀盤的內(nèi)徑及同類設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)如圖 圖 軸的結(jié)構(gòu) 為了滿足加工要求，特在法蘭盤上加工兩個(gè)凸臺(tái)，分別用來安裝不同內(nèi)徑的刀盤，以滿足加工 不同尺寸弧齒錐齒輪的要求。 主切削力計(jì)算主切削力 : f （ 1） 68 1 1 500 1 4000N 取 2500N , (2) 取軸向進(jìn)給 力： 000N 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 395500000 . 2W d (3)式中： T 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 T 軸所受的扭矩，單位為 N 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 3 N 軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r/ P 軸 傳遞的功率，單位為 d 計(jì)算截面處的直徑，單位為 T 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 由上式可得軸的直徑3333 09 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 00 . 2 0 . 2 N (4)其中30 95500000 ， 查軸機(jī)械設(shè)計(jì) 0質(zhì)，估算軸的最小直徑 28,又因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵槽，軸徑增大 5%令外沒考慮軸受的彎矩，最后定軸的受力處最小直徑 d=38 一對(duì)軸承初步選用 30307，面對(duì)面安 裝的圓錐滾子軸承，其中 a=20據(jù)所設(shè)計(jì)的軸各個(gè)部分之間的關(guān)系畫出該軸的受力圖如圖 計(jì)算 000N,000N；2 1254000 62= 計(jì)算得； 1 6 0 4 8 2 6 0 4 8 1 1 5 8 6 8 2 2 6 0 彎矩計(jì)算 61 5 8 6 8 . 4 1 2 6 1 . 9 7 1 0 m m 4 0 0 0 1 2 5 6 0 4 8 . 3 8 1 2 6 2 6 2 0 9 5 . 8 8 m m 8 0 6 4 . 5 9 0 . 5 7 2 7 4 1 7 . 9HM c N m m T=4000 125=500000N 彎矩圖如圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 圖 軸受力和彎矩 總彎矩； 2 2 611 1 . 9 9 1 0B B H B M N m m （ 5） c M N m m 由此可以看出 B 面是危險(xiǎn)截面，有第三強(qiáng)度理論， 224 通常由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而有扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 則通常不是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù) ，則計(jì)算應(yīng)力為 224 ( ) 式中的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取 ；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 取 ；如扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取 1 。在這兒取 ，彎曲應(yīng)力 ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力2代入上式則有軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 22221()( ) 4 ( ) 2 W （ 6） 式中： 軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 M 軸所受的彎矩 ，單位為 N T 軸所受的扭矩，單位為； W 軸的抗彎截面系數(shù)， 單位為 3計(jì)算公式查機(jī)械設(shè)計(jì) 5 1 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的需用彎曲應(yīng)力，其值可查機(jī)械設(shè)計(jì) 15料選為 40質(zhì)） B 處： 3 3 30 . 1 0 . 1 4 5 4 5 6 0 0W d m m C 處： 3 3 30 . 1 0 . 1 4 5 4 5 6 0 0W d m m B 處： 2 2 6 2 222 1( ) ( 1 . 9 9 1 0 ) ( 0 . 3 5 0 0 0 0 0 )( ) 4 ( ) 4 3 . 7 6 7 02 4 5 6 0 0 P a M P W （ 7）所以該軸滿足強(qiáng)度要求。 承的選擇與校核： 刀盤軸軸承的選擇校核及壽命計(jì)算： 力學(xué)模型如圖 示： 圖中 B、 C 處是軸承受力點(diǎn)，由軸校核時(shí)的力計(jì)算知道： 000N, 000N； 2 1254000 62=據(jù)力矩的平衡分別計(jì)算得： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 1 6 0 4 8 2 6 0 4 8 1 1 5 8 6 8 2 2 6 0 圖 承受力分析 總支反力： 221 5 8 6 8 . 4 6 0 4 8 . 3 8 1 6 9 8 2 （ ） 226 0 4 8 . 4 2 6 0 . 1 6 0 5 4 （ 9） 3000a e N 軸承選用的是成對(duì)使用的圓錐滾子軸承，其中 B 端軸承開口向右， C 端軸承開口向左，形成面對(duì)面軸承 ，有分析知，兩個(gè)軸承均被壓緊。由查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 10： Y=e=上可得，軸承所受的派生軸向力為： 0 . 4 1 6 9 8 2 6 7 9 2 . 8d B r BF e F N N 0 . 4 6 0 5 4 2 4 2 1 . 6d C r CF e F N N 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 由分析知， d B a d F （ 10） 其受 力圖如圖 示： 圖 承的受力分析 則知 C 軸承壓緊， B 軸承放松，所以 6 7 9 2 7 3 7 1 . 2a C d B a d F F N 由計(jì)算得： 1 0 所以由查機(jī)械設(shè)計(jì)表 13： 對(duì) B 軸承 X=1 Y=0 對(duì) C 軸承 X= Y=查表 13 ，則 16982B p r B a BP f X F Y F N 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 3 9 1 6 . 8 8C p r C a CP f X F Y F N 由于 11） 所以按照軸承 B 的受力來校核 6 103101 3 9 7 2 . 460h （ 12）因此軸承滿 足壽命要求。 服電機(jī)選擇 服電機(jī)選型依據(jù) 為了滿足滑臺(tái)輕巧 ,簡(jiǎn)便 ,實(shí)用 ,我采用了交流伺服電機(jī) 一、無電刷磨損，無火花產(chǎn)生，故壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期不須維修，工作安全可靠。 二、輸出轉(zhuǎn)矩高，包括高速下的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩能在很寬的范圍內(nèi)保持較大的轉(zhuǎn)矩。 三、交流伺服電機(jī)慣量小 ,轉(zhuǎn)速高； 臺(tái)伺服電機(jī)選擇 由于搖臺(tái)需要以到軸線為回轉(zhuǎn)中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ,設(shè)其速度為1v，可以根據(jù)同類 1719 設(shè)計(jì)估算，設(shè)在最大載荷下最大運(yùn)動(dòng)速度約為 s,P擇電機(jī)的功率應(yīng)該有較大的余量。在這兒選擇 510、 西門子伺服電機(jī) 1定功率是 瓦，額定轉(zhuǎn)矩是 定電流為 大轉(zhuǎn)矩為 27大電流為 定轉(zhuǎn)速為 1500 轉(zhuǎn)。 盤軸伺服電機(jī)選擇 根據(jù)同類設(shè)計(jì)，能加工同樣尺寸弧齒錐齒輪的數(shù)控機(jī)床的電機(jī)功率大都為 10 千瓦左右。并估算轉(zhuǎn)矩，又因?yàn)閭鲃?dòng)鏈變短了，由電機(jī)到刀盤軸只有兩買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 級(jí)傳動(dòng)，所以還要估算轉(zhuǎn)矩，以轉(zhuǎn)矩選電機(jī)。估算出來的電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩是 這兒選擇西門子伺服電機(jī) 1定功率 瓦，額定轉(zhuǎn)矩 130定電流是 45A，最大轉(zhuǎn)矩是 140大電流是 48A。額定轉(zhuǎn)速為 1500 轉(zhuǎn)。 杠 滑臺(tái)絲杠的選擇及校核 一、疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 619 滾動(dòng)絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷選用，其計(jì)算原理與軸承計(jì)算相 同。額定載荷可以從樣本或手冊(cè)中查得。 滾珠絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷3 （ 13）式中 軸向平均載荷（ N）。 所選的絲杠副，其額定動(dòng)載荷若載荷是變化的且其時(shí)間 分配明顯是周期性的，可取 m a x m i m （ 14）式中： 絲杠的最大、最小工作載（ N）； L 工作生命，單位為 610 轉(zhuǎn)。66010 ； 平均轉(zhuǎn)速 m a x m i / m i n )3av ； h 以小時(shí)為單位的工作壽命（ h）。一般機(jī)床可取 h=10000h，數(shù)控機(jī)床可取 h=15000h； 精度系數(shù)。 1、 2 級(jí)； 3、 4 級(jí)取 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)系數(shù)。無沖擊取 1 般情況取 沖擊振動(dòng)取 二、計(jì)算主切削力 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 由于按照嚴(yán)格的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算時(shí)，太過復(fù)雜，因此在這兒參考 同類設(shè)計(jì)估算，大約為 4000N 取 xF=500N 三 、計(jì)算進(jìn)給牽引力 ()m x x F f F F G （ 15） 式中： K K=f f = 移動(dòng)部件的重量 G=4000 N 所以 2500+(4000+4000) 2990 N 四計(jì)算最大負(fù)載 C 選用滾珠絲杠副的直徑0須保證在一定的軸向負(fù)載作用，絲杠在回轉(zhuǎn) 100 萬(wàn)轉(zhuǎn)后，在它的滾道 上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載 C (16) 式中： 610 轉(zhuǎn)為一個(gè)單位 2.1= （ 17）式中： 取 15000h 01000L =（ 18） 0L=6取最高進(jìn)給速度的一半 1 0 0 0 0 . 5 0 . 5 4 1 . 7 m i n6 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 3 3 7 . 5 3 1 . 2 7 7 6 2 3 1 0 4 8 五、計(jì)算最大靜負(fù)載0 4000N 六、滾珠絲杠螺母副的選型 本系統(tǒng)選擇 ，型號(hào)為 定動(dòng)載荷 27400N ，額定靜載荷 68000N 。 七、傳動(dòng)效率的計(jì)算 +) (19)式中： = 0324 珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù) f =摩擦角約等于 10 t a n 3 2 4 t a n ( 3 2 4 1 0 ) (20) 八、剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的變形包括絲杠與螺母之間的接觸變形和絲杠的拉壓變形。絲杠的扭曲變形較小，對(duì)縱向變形的影響更小，可忽略不計(jì)。螺母座只要設(shè)計(jì)機(jī)合理，其變形也可忽略不計(jì)。上述接觸和拉壓變形之和除軸向載荷，即為絲杠副的軸向剛度。 滾珠絲杠螺母副的接觸剛度可查樣本。有的工廠在樣本上直接給出計(jì)算公式。要注意的是接觸剛度是非線性的，不是一個(gè)定值。它隨載荷的增加而增加。因此要注意這個(gè)數(shù)劇和公式的載荷條件。 絲杠的拉壓剛度也不是一個(gè)定值。它隨螺母值軸向固定端的距離而變。一端向固定的絲杠，最小拉壓剛度61 10 (21)式中 A 螺紋底徑處的截面面積（ 2m ）； E 彈性摸量。鋼的 E= 112 10 （ 2/ 1l 螺母至固定端的最大距離（ m）。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 兩端固定的絲 杠，最小拉壓剛度產(chǎn)生在螺母處于中間位置時(shí)，剛度6104 k (22)式中： l 兩固定端的距離（ m） 九：壓桿穩(wěn)定性 滾珠絲杠副的軸向變形會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。最大牽引力為 2990N，支承間距為 350杠螺母副及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的 31 。 1、 絲杠的拉伸或壓 縮變形量 1 查機(jī)床數(shù)控化改造指導(dǎo)手冊(cè)圖 3據(jù) 2990N 8出 5算出 7 0 0 8 1 0 7 0 0 (23) 由于絲杠進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可提高 2 倍。其實(shí)際變形量 1 11 21 、 滾珠與螺紋滾道接觸變形 2 查機(jī)床數(shù)控化改造指導(dǎo)手冊(cè)圖 3知滾珠和螺紋滾道接觸變形2 因此進(jìn)行了預(yù)緊， 2.3 3、支承滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形3采用推力球軸承。 動(dòng)體數(shù)量 Z=13 c= (24) 因進(jìn)行了預(yù)緊，故 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 22 = 4、 滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的導(dǎo)程的變化量 4 一般占的比重較小，常忽略不計(jì)。 5、螺母座及軸承支座的變形常為滾珠絲杠副系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)，但變形量計(jì)算較為困難。一般根據(jù)其精度要求，在結(jié)構(gòu)上盡量增強(qiáng)其剛度而不作計(jì)算。 6、 根據(jù)以上計(jì)算得出總變形量 )21 (25) 十、穩(wěn)定性校驗(yàn) 22l k = （ 26）E= 2 I 于絲杠為 4164 d( L L =2000f 2 （ 27）60 . 3 3 1 07762KK 4 （ 28） 所以 絲杠不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。 十一、 X 向滾珠絲杠副幾何參數(shù)其幾何參數(shù)如 3所示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 23 表 3 向滾珠絲杠副幾何參數(shù) （單位： 絲杠安裝注意事項(xiàng) 一、在安裝此滾珠絲杠副時(shí)，因?yàn)樗峭庋h(huán)式滾珠絲杠副，所以嚴(yán)禁敲擊和拆卸管道，以免造成鋼球堵塞，運(yùn)動(dòng)不流暢； 二、在安裝或使用時(shí)要避免螺母脫離絲杠表面，因?yàn)槁菽敢坏┟撾x，滾柱將散落 ，此時(shí)滾珠絲杠副不能正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起設(shè)備事故，因此在主機(jī)上必須配置防止螺母脫出的超程保護(hù)裝置，尤其是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合； 三、在安裝滾珠絲杠副的時(shí)候兩端支承座孔與螺母支承座孔要調(diào)整到 “ 三點(diǎn)同心 ” 的最佳狀態(tài)，不能在不同心的情況下強(qiáng)迫安裝； 四、由于滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率在 90%以上，不能自鎖，在需要自鎖的場(chǎng)合，必須在絲杠軸上配置相應(yīng)的自鎖裝置； 五、為了使?jié)L柱絲杠副靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)使用壽命，必須考慮充足的潤(rùn)滑條件； 六、除滾柱絲杠副本身防塵圈外，外露的絲杠軸上也應(yīng)