手動(dòng)平面磨床的總體設(shè)計(jì)論文【帶一張CAD圖】

1 第 1 章 緒論 1.1 磨床的類型與用途 1.1.1 磨床的類型及其特點(diǎn) 用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨料等）為工具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，統(tǒng)稱為磨床（英文為 Grinding machine），它們是因精加工和硬表面的需要而發(fā)展起來(lái)的 1。 磨床種類很多，主要有： 手動(dòng)平面磨床 磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來(lái)磨削特定表面和工件的專門(mén)化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床 手動(dòng)磨床 等 2。 對(duì) 手動(dòng)平面磨床 磨床來(lái)說(shuō)，又可分為普通 手動(dòng)平面磨床 磨床、萬(wàn)能 手動(dòng)平面磨床 磨床、無(wú)心 手動(dòng)平面磨床 磨床、 寬砂輪 手動(dòng)平面磨床 磨床、端面等 以上均為使用砂輪作切削工具的磨床。此外，還有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。 磨床與其他機(jī)床相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1、磨床的磨具（砂輪）相對(duì)于工件做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（一般砂輪圓周線速度在 35 米 /秒左右，目前已向 200 米 /秒以上發(fā)展）； 2、它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件； 3、它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度； 4、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和自動(dòng)線，進(jìn)行高效率生產(chǎn)； 5、磨床通常是電動(dòng)機(jī) -油泵 -發(fā)動(dòng)部件，通過(guò)機(jī)械，電氣，液壓傳動(dòng) -傳動(dòng)部件帶動(dòng)工件和砂輪相對(duì)運(yùn)動(dòng) -工件部分組成 1。 1.1.2 磨床的用途 磨床可以加工各種表面，如內(nèi)、 手動(dòng)平面磨床 柱面和圓錐面、2 平面、漸開(kāi)線齒廓面、螺旋面以及各種成形表面。磨床可進(jìn)行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以進(jìn)行各種高硬、超硬材料的加工，還可以刃磨刀具和進(jìn)行切斷等，工藝范圍十分廣泛。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，各種高硬度材料的應(yīng)用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強(qiáng)力磨削，進(jìn)一步提高了磨削效率。因此， 磨床的使用范圍日益擴(kuò)大。它在金屬切削機(jī)床所占的比重不斷上升。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，磨床在機(jī)床總數(shù)中的比例已達(dá) 30%-40%。 據(jù) 1997 年歐洲機(jī)床展覽會(huì) (EMO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明， 25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù)，車削只占 23%， 鉆削占22%，其它占 8%；而磨床在企業(yè)中占機(jī)床的比例高達(dá) 42%，車床占23%，銑床占 22%，鉆床占 14%3。由此可見(jiàn)，在精密加工當(dāng)中，有許多零部件是通過(guò)精密磨削來(lái)達(dá)到其要求的，而精密磨削加工會(huì)要在相應(yīng)的精密磨床上進(jìn)行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重 的作用。但是要實(shí)現(xiàn)精密磨削加工，則所用的磨床就應(yīng)該滿足以下幾個(gè)基本要求： 1.高幾何精度。 精密磨床應(yīng)有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長(zhǎng)三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動(dòng)壓軸承及動(dòng)靜壓組合軸承等。當(dāng)前采用動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動(dòng)一般應(yīng)小于 1um，軸向圓跳動(dòng)應(yīng)限制在 2 3um 以內(nèi)。 2.低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。 由于砂輪的修整導(dǎo)程要求 1015mm/min，因此工作臺(tái)必須低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，要求無(wú)爬行和無(wú)沖擊現(xiàn)象并能 平穩(wěn)工作。 3.減少振動(dòng)。 精密磨削時(shí)如果產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。故對(duì)于精密磨床，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減少振動(dòng)。 4.減少熱變形。 精密磨削中熱變形引起的加工誤差會(huì)達(dá)到總誤差的 50，故機(jī)床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)精密磨削的主要障礙。 3 2 手動(dòng)平面磨床的總體設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)方案 確定設(shè)計(jì)的 M250 手動(dòng)平面磨床的類型為臥軸矩臺(tái)平面磨床。 2.1.1 設(shè)計(jì)方案一 方案一拖板移動(dòng)式：磨頭主軸做垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)做橫 /縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如圖 2 1 所示： 圖 2 1 臥軸矩臺(tái)平面磨床 拖板移動(dòng)式 2.1.2 設(shè)計(jì)方案二 方案二磨頭移動(dòng)式：磨頭主軸做垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以及橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)做縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如圖 2 2 所示： 4 圖 2 2 臥軸矩臺(tái)平面磨床 磨頭移動(dòng)式 2.1.3 設(shè)計(jì)方案對(duì)比 方案 1 的結(jié)構(gòu)熱邊形小，精度穩(wěn)定性好，垂直進(jìn)給靈敏度高，操作方便；橫向進(jìn)給穩(wěn)定性好，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝要求高。 方案 2 的結(jié)構(gòu)磨頭做垂直進(jìn)給和橫向進(jìn)給，其中重心位置變化會(huì)引起結(jié)構(gòu)變形；熱變形影響大，故橫向進(jìn)給精度低 ；磨頭攻率大，磨削效率高，但因剛度低，垂直進(jìn)給靈敏度差。 通過(guò)兩個(gè)方案的對(duì)比，根據(jù)本設(shè)計(jì)的機(jī)床是用于精加工，所以采用方案 1。 臥軸矩臺(tái)平面磨床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由微型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)斷續(xù)、快速、自動(dòng)橫向進(jìn)給，砂輪端面磨削工件側(cè)面橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)還設(shè)計(jì)有橫向進(jìn)給手輪和微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)進(jìn)給以及微進(jìn)給，提高加工精度。 對(duì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的目的是為了提高精度，因此使用滾珠絲杠作為傳動(dòng)元件，滾珠絲杠副作為精密、高效的傳動(dòng)元件在精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床得到廣泛應(yīng)用，可用精密定位自動(dòng)控制、動(dòng)力傳遞和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 換。 5 2.1.4 設(shè)計(jì)改進(jìn) 本設(shè)計(jì)是在原機(jī)床設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，針對(duì)設(shè)計(jì)的要求對(duì)M250 手動(dòng)平面磨床的橫向以及縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。 原設(shè)計(jì)的 M250 手動(dòng)平面磨床采用的是滑動(dòng)絲杠，并且設(shè)計(jì)了橫向以及縱向手動(dòng)進(jìn)給裝置，相對(duì)精度較低。 改進(jìn)設(shè)計(jì)中，用滾珠絲杠代替原有的滑動(dòng)絲杠，在保留橫向以及縱向手動(dòng)進(jìn)給裝置的基礎(chǔ)上 為了適應(yīng)不同型號(hào)砂輪，以及不同類型的工件，在加工中都能達(dá)到同等精度要求，所以在橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)使用齒輪變速機(jī)構(gòu)以及微量進(jìn)給裝置 ，提高了加工精度，操作簡(jiǎn)單、省力。 2.2 進(jìn)給系統(tǒng)的組成 2.2.1 機(jī) 動(dòng)進(jìn)給裝置 手動(dòng)平面磨床的進(jìn)給系統(tǒng)包括縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給兩部分。對(duì)于縱向進(jìn)給裝置機(jī)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)主要是完成工作臺(tái)在縱向快速移動(dòng)的需要和實(shí)現(xiàn)零件加工時(shí)工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。機(jī)動(dòng)進(jìn)給裝置采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速方式是變頻無(wú)級(jí)調(diào)速。工作臺(tái)由行程開(kāi)關(guān)組成的電氣系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 橫向進(jìn)給裝置的機(jī)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)同樣可以完成工作臺(tái)在橫向進(jìn)給方向上的快速移動(dòng)，由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)磨削過(guò)程起到至關(guān)重要的作用，因此橫向進(jìn)給系統(tǒng)在調(diào)速時(shí)要平穩(wěn)，因此選用直流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍較交流異步電動(dòng)機(jī)的范圍窄， 在設(shè)計(jì)的同時(shí)為擴(kuò)大調(diào)速范圍滿足更大的加工范圍，設(shè)計(jì)了 2 級(jí)變速。 2.2.2 手動(dòng)進(jìn)給裝置 設(shè)計(jì)中的手動(dòng)進(jìn)給裝置包括兩部分，手動(dòng)進(jìn)給和微量進(jìn)給。主 6 要的作用就是人為的調(diào)整進(jìn)給量，擴(kuò)大加工范圍 ,提高加工精度。 2.3 小結(jié) 通過(guò)兩個(gè)方案的對(duì)比，確定了最終的設(shè)計(jì)方案。 工作臺(tái)由電動(dòng)機(jī)或手動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)進(jìn)行橫向以及縱向運(yùn)動(dòng)，還在橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中增設(shè)了變速機(jī)構(gòu)以及微量進(jìn)給裝置，提高適用范圍。 7 3 進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1.1 切削力的計(jì)算 1.切削用量的選擇與計(jì)算 磨削用量的選擇原則通常是：在保 證工件表面質(zhì)量的前提下盡量提高生產(chǎn)率。換言之，磨削用量是在保證磨削溫度較低、磨削表面粗糙度較低的條件下，盡量選取較大的徑向進(jìn)給量 rf 、軸向進(jìn)給量af和工件速度wv。 砂輪速度sv一般為 sm3530 ，普通磨削時(shí)砂輪速度固定不變，不必選擇；高速磨削時(shí) smvs 10040或更高些。 砂輪速度一般比車削時(shí)的速度大 1510 倍左右。 工件速度wv在粗磨時(shí)常取為 min8515 m 精磨時(shí)為 min5015 m 。 手動(dòng)平面磨床 磨削時(shí)，速比 15060ws vv；內(nèi)圓磨削時(shí) 8040ws vv，wv太低時(shí)，工件易燒傷；wv太高時(shí)機(jī) 場(chǎng)可能產(chǎn)生振動(dòng)。 背吃刀量pa或徑向進(jìn)給量 rf ：粗磨時(shí)可取 mm07.001.0 ，精磨時(shí)可取 mm02.00025.0 ，鏡面磨時(shí)可取 mm0015.00005.0 。 砂 輪 的 軸 向 進(jìn) 給 量af：粗磨時(shí)可取 sb85.03.0；精磨時(shí)可取 sb3.01.0 ， sb 為砂輪寬度， af 是指工件每轉(zhuǎn)或每一個(gè)工作行程時(shí)砂8 輪的軸向位移量。 因此 磨輪寬度 B=63 mm 砂輪直徑sd=500 mm 進(jìn)給吃刀量 rmmbasf 1211.0 磨削吃刀量 mmap 01.0 砂輪線速度 1000 sss ndv （ 3 1） 根據(jù)已知砂輪轉(zhuǎn)速 min2850 Rns 所以smndv sss 575.741000 5.4750014.31000 工件速度 10002 tw Lnv （ 3 2） L 工作臺(tái)行程長(zhǎng)度 mmL 530 tn 工作臺(tái)往復(fù)頻率 min10tn 所以m i n6.101000 10530210002 mLnv tw 表 3 1 切削用量 磨 輪 寬度 B 進(jìn)給吃刀 量fa 砂 輪 線速度sv 砂 輪 直徑sd 磨 削 吃刀量pa 工 件 速度wv 63mm 12 rmm 74.57 sm 500 mm 0.01 mm 10.6 minm 9 2.切削力的計(jì)算 選取工件材料為淬火鋼 由機(jī)械工程手冊(cè) 1查得公式 wspFc vvaGF c （ 3 3） 49.0pc FF （ 3 4） 其中 pa 磨削吃刀量，取 mmap 01.0 sv 砂輪線速度，由計(jì)算得 smvs 575.74 wv 工件速度，由計(jì)算得 min6.10 mvw 由機(jī)械工程手冊(cè)表 1.2 9 查得 22PG 84.0 49.0pc FF 將上述參數(shù)帶入式 （ 3 3）解得磨削力 NF c 46.001.022 84.0 知背向吃刀力： NFp 94.049.0 46.0 3. 磨削功率mP 由機(jī)械工程手冊(cè) 1查得磨削功率公式 scm vFP 310 （ 3 5） 其中 cF 磨削力，由計(jì)算得 NFc 46.0 sv 砂輪線速度，由計(jì)算得 smvs 575.74 由公式 （ 3 5）計(jì)算得 10 kWvFP scm 034.0575.7446.01010 33 3.1.2 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.滾珠絲杠副設(shè)計(jì)和使用注意事項(xiàng) 主要尺寸參數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)機(jī)床使用要求全面綜合考慮，因?yàn)榻z杠副的公稱直徑、基本導(dǎo)程、預(yù)緊力、負(fù)載滾珠的有效圈數(shù)與絲杠的壽命、位 移精度、剛度、驅(qū)動(dòng)力矩等有密切關(guān)系。如果某一項(xiàng)特性不能滿足時(shí)，可以重新選擇絲杠直徑、導(dǎo)程、有效圈數(shù)等，直到完全滿足。 為使?jié)L珠絲杠受力均勻，提高耐用度和精度保持性，螺母不應(yīng)受徑向力和傾覆力矩，并應(yīng)盡量使作用在螺母上的軸向合力通過(guò)絲杠軸心。 以螺母 手動(dòng)平面磨床 柱面和凸緣面為安裝基面，螺母安裝直徑和座孔的配合為67gH，應(yīng)保持螺母座孔與絲杠支撐軸承孔同心且螺母座孔端面與軸心線垂直。 設(shè)計(jì)單螺母的滾珠絲杠副時(shí)，應(yīng)使絲杠和螺母同時(shí)受拉應(yīng)力壓應(yīng)力，而不要一個(gè)受拉一個(gè)受壓，以使?jié)L珠 受力均勻。 如果絲杠不轉(zhuǎn)，螺母旋轉(zhuǎn)，則應(yīng)將螺母和齒輪安裝在套筒上，套筒由軸承支撐以承受軸向和徑向力，這就可以避免螺母承受徑向載荷。 如果要使?jié)L珠絲杠和螺母分開(kāi)，可在絲杠軸徑上套一個(gè)輔助套筒，套的外徑略小于絲杠螺紋滾道的前徑，這樣在擰出螺母時(shí)，滾珠不致失落。 支撐滾珠絲杠軸的兩軸承座孔與滾珠螺母座孔應(yīng)保證同軸。同軸度公差建議取 6 7 級(jí)或高于 6 級(jí)。螺母座軸線與導(dǎo)軌面軸線要保證平行，平行度公差可取為 mm100002.0，當(dāng)插管式滾珠絲杠副水平安裝時(shí)，應(yīng)將螺母上的插管，置于滾珠絲杠副軸線的 下方。這樣的安裝方式可使?jié)L珠易于進(jìn)入插管，滾珠絲杠副的摩擦力矩較小。 11 要注意螺母座、軸承座及其緊固螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)保證有足夠的剛度。 有恒溫要求的高精度滾珠絲杠可將絲杠軸做成中空，通過(guò)恒溫油，以降低絲杠軸的溫升。 為了減少滾珠之間的相互摩擦可以采用間隔滾珠或在閉合回路內(nèi)減少幾個(gè)滾珠的方法，采用間隔滾珠時(shí)，間隔滾珠的直徑比負(fù)載滾珠小數(shù) m10 ，可消除滾珠之間的摩擦，對(duì)提高滾珠絲杠副的靈敏度有非常明顯的效果。但負(fù)載滾珠數(shù)只剩了一半，因此剛度和承載能力也都相應(yīng)降低。 滾珠絲杠副的承 載能力用額定負(fù)載荷表示，其定義、計(jì)算和選用方法與滾動(dòng)軸承基本相同。一般根據(jù)額定動(dòng)載荷選用滾珠絲杠副，只有當(dāng) min10 rn 時(shí)按額定靜載荷選用。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)承受壓縮的滾珠絲杠副需作壓桿穩(wěn)定性計(jì)算，對(duì)轉(zhuǎn)速高、支撐跨距大的滾珠絲杠副作臨界轉(zhuǎn)速的校核，對(duì)精度要求高的傳動(dòng)進(jìn)行剛度驗(yàn)算，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量校核，對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)還要進(jìn)行諧振頻率的驗(yàn)算。 2.絲杠的導(dǎo)程和轉(zhuǎn)速 由額定壽命公式 mwkahtmah nf ffffFCL 6010)( 63 （ 3 6） 其中 L 、hL 修正后的額定壽命 aC 額定軸向動(dòng)負(fù)荷 N mF 絲杠的軸向當(dāng)量負(fù)荷 N mn 絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速 tf 溫度系數(shù) hf 硬度系 數(shù)，常取 1hf 12 af 精度系數(shù) wf 負(fù)荷性質(zhì)系數(shù) kf 可靠性系數(shù) 知 kahtmhwma ffffnLfFC3 61060 （ 3 7） 由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 15查得（取機(jī)床精度為 5 級(jí)） 1tf 1hf 9.0af 1kf 2.1wf 初 選 電 動(dòng) 機(jī) 型 號(hào) 為 Y90S 4 型 異 步 電 動(dòng) 機(jī) ， 額 定 轉(zhuǎn) 速min1400 rn N ，取使用時(shí)最高轉(zhuǎn)速為 min1000 r ，電動(dòng)機(jī)與絲杠通過(guò)減速器連接。工作臺(tái)最大進(jìn)給速度 min6.10m ax mv ，故絲杠導(dǎo)程應(yīng)為mmPh 10 。絲杠轉(zhuǎn)速：磨削時(shí)取 min90 rnm ， 快 速 移 動(dòng) 時(shí) 取min1000m ax rn 。 由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 15查得絲杠所受總的軸向力由公式 )( WFfKFP Pc （ 3 8） 式中 K 載荷系數(shù) ，取 15.1K f 摩擦系數(shù)，取 16.0f W 工作臺(tái)重量，設(shè)工作臺(tái)重量為 NkgfW 80080 將參數(shù)帶入公式 （ 3 8）得 13 NWFfKFP Pc 73.128)80094.0(16.046.015.1)( 所以， NCa 6.7419.011110901 5 0 0 0602.173.128 36 初 選 絲 杠 為 內(nèi) 循 環(huán) 浮 動(dòng) 反 向 器 雙 螺 母 墊 片 預(yù) 緊 滾 珠 絲 杠mmd 400 mmPh 10 144.7wD ， 5 列，型號(hào)為 FFZD4010，額定動(dòng)負(fù)載 KNCa 56，大于算出的aC值。預(yù)緊力 NFFap 1 4 0 0 025.0 ，大于最大軸向載荷的 31 ，這種絲杠可用。 3.絲杠螺紋部分長(zhǎng)度ul ul等于 工 作 臺(tái)最 大 行 程 )530( mm 加螺 母 長(zhǎng)度 )193( mm 加 兩 端余 程)40( mm mml u 803240193530 支撐跨距 1L 應(yīng)略大于ul，取為 mmL 8501 4.臨界轉(zhuǎn)速 2 2229910crc Ldfn （ 3 9） 式中w02 2.1 Ddd 2f 絲杠支撐方式系數(shù)，查實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)16表 3.7 37 cL 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度，查實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 16表 3.7 37 mmDdd w 4.31144.72.1402.102 14 查實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 15表 3.7 37 73.42 f （兩端固定） mmL c 6902 803850405302193 m a x2332m i n1 4 6 2 3)106 9 0( 104.3173.49 9 1 0 nrn rc 兩端固定，絲杠一般不會(huì)受壓，故不需進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 5.預(yù)拉伸計(jì)算 （ 1）溫升引起的伸長(zhǎng)量t 設(shè)溫升為 C5.3 ，則螺紋部分伸長(zhǎng)量為 mtlutH 31803.05.31011 6 （ 3 10） 絲杠全長(zhǎng)的伸長(zhǎng)量t為 mtLt 3385.05.31011 61 ，為此，絲杠的目標(biāo)行程可定為比公稱行程小 mm85.0031.0 。絲杠在安裝時(shí)，進(jìn)行預(yù)拉伸，伸長(zhǎng)量為 mm033.0 。 （ 2）預(yù)拉伸力tF 根據(jù)學(xué)歐拉公式 u0lAEtF （ 3 11） 6 6 8 0 N803.0101.20 3 1 4.04103.3lAE 1122u0 tF 6.潤(rùn)滑、防護(hù)和密封 潤(rùn)滑 滾珠絲杠必須潤(rùn)滑。滾珠軸承用的各種潤(rùn)滑劑原則上都可用。主軸用的各種潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式都可用于緊密滾珠絲杠。一般情況下采用鋰基潤(rùn)滑脂，高速和需要嚴(yán)格控制溫升時(shí)，可用汽輪機(jī)油，循環(huán)潤(rùn)滑或噴霧潤(rùn)滑。 15 防護(hù)和密封 絲杠防護(hù)套有伸縮套管式、折疊套管式和螺旋鋼帶保護(hù)套。后者有專業(yè)廠生產(chǎn)，應(yīng)用較大。 3.1.3 軸承的選擇 根 據(jù) 實(shí) 用 機(jī) 床 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 15表 3.7 46 軸 承 型 號(hào) 采 用7603030TVP 300 dmm 72D mm 19B mm 動(dòng) 負(fù) 載NC a 34500 ，預(yù)負(fù)荷 NFao 4300 表 3 2 軸承參數(shù) 型號(hào) 0d (mm) D (mm) B (mm) 動(dòng)負(fù)載aC( N ) 預(yù)負(fù)荷aoF(N ) 7603030TVP 30 72 19 34500 4300 1.預(yù)負(fù)荷 軸承的預(yù)負(fù)荷不應(yīng)小于軸承最大載荷的 31 ，絲杠兩端固定，故軸承的最大載荷等于拉伸力tF加最大外載荷的一半。 NFFF t 7050371668021 m a x ，故符合要求。 2.疲勞壽命計(jì)算 軸承要求的動(dòng)負(fù)荷可按公式計(jì)算 Pf KKKKfCnnNFnc 1 （ 3 12） 考慮到機(jī)床特點(diǎn)，上式中系數(shù) 1K 、NK、 FK 、nK均取 1，進(jìn)給力的方向是可變的軸承負(fù)荷可能是mFP，也可能是mt FFP 21。 16 兩者機(jī)會(huì)均等，故取其平均值tFP，當(dāng)量轉(zhuǎn)速 min90 rnm ，故718.0903 1003100 3 cn nf，如壽命為 1500 h ，則 11.3hf，NC c 2 8 9 3 56680718.0 11.3 ， 可 以 看 出 NNC c 3450028935 所 以 軸 承 可用。 3.1.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的是工作臺(tái)的縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它連續(xù)運(yùn)行，負(fù)載 平衡，對(duì)于啟動(dòng)制動(dòng)沒(méi)有特殊要求，所以優(yōu)先選用三相異步電動(dòng)機(jī)。并且采用變頻調(diào)速方式。 初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90S 4 型異步電動(dòng)機(jī)。其主要參數(shù)：額定功率為 KWPN 1.1，效率 %78 ，額定電流 AIN 7.2， 功 率 因 數(shù)78.0cos ，額定轉(zhuǎn)矩 NmTN 2.2 ，額定轉(zhuǎn)速 min1400 rn N ，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量20021.0 kgmJ 。 3.1.5 減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.基本尺寸的計(jì)算 材料的選擇 選擇小齒輪材料為 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，二者材料硬度差為 40HBS。傳動(dòng)比 4.110001400 i 取小齒輪齒數(shù) 351 Z 4912 iZZ 。 17 模數(shù) mmm 2 齒高 mmh 5.4225.2 20 mmmZd 7035211 mmmZd 9849222 mmmhddaa 74470211 mmmhddaa 102498222 mmdda 842 98702 21 2.強(qiáng)度校核計(jì)算 齒根危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件 FSaFatF bm YYKF （ 3 13） 式中 tF 圓周力，112 dTFt ，單位為 N K 載荷系數(shù)， HHvA KKKKK FaY 齒形系數(shù)，可由機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè) 16表10 5 查得 SaY 應(yīng)力校正系數(shù) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 HtEH iibdKFZ 15.21 （ 3 14） 式中 EZ 彈性影響系數(shù)，單位為 21MPa i 傳動(dòng)比 H 齒輪的許用應(yīng)力 18 SK NH lim （ 3 15） 式中 NK 壽命系數(shù) lim 齒輪的疲勞極限 S 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) （ 1）按 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度校核 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 6001lim 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 5502lim 計(jì)算循環(huán)次數(shù) hjLnN 11 60 （ 3 16） 式中 1n 齒輪轉(zhuǎn)速，單位為 minr j 齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面嚙合的次數(shù) hL 齒輪的工作壽命，單位 h 由公式（ 3 16）計(jì)算得 911 1005.61530082114006060 hjLnN 9912 1032.44.1 1005.6 iNN 由 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè) 16圖 10 19 查得，接觸疲勞壽命系數(shù) 90.01 HNK 95.02 HNK 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 10%，安全系數(shù) 1S MP aMP aSK HHNH 54060090.01l i m11 （ 3 17） 19 MP aMP aSK HHNH 5.52255095.02l i m22 取彈性模量 MPaZ E 5.189 由電動(dòng)機(jī)的參數(shù)知 mmNmNT 31 102.22.2 由上述計(jì)算得齒輪的分度圓直徑為 mmd 701 為了使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，且金屬切削機(jī)床的齒輪傳動(dòng)，若傳遞的功率不大時(shí)d可小到 0.2 所以，取齒寬系數(shù) 28.0d 由公式1db d計(jì)算得 mmb 20 4.1i KKKKK vA 由 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè) 16表 10 2 查得，使用系數(shù) 1AK 根據(jù)smndv 129.5100060 14007014.3100060 11 ， 7 級(jí)精度 由圖 10 816查得動(dòng)載荷系數(shù) 12.1vK 假設(shè) mNbFK tA 100 ，由 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè) 16表 10 3 查得2.1 FH KK 由表 10 4， 7 級(jí)精度小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置 查得 bKddH 322 1023.06.0118.012.1 145.1201023.028.03.06.0118.012.1 322 HK 54.11 HHvA KKKKK 20 12 31 1.4754.1 14.17020 102.2254.18.1895.2 HH MP a 所以，齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。 （ 2） 按齒根彎曲強(qiáng)度校核 由 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè) 16圖 10 20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 5001 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 3802 由圖 10 1816查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 85.02 FNK 88.02 FNK 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) 4.1S ， MP aMP aSK FEFNF 57.3034.1 50085.0111 （ 3 18） MP aMP aSK FEFNF 86.2384.1 38088.0222 由 4.4225.220 hb ， 145.1HK查圖 10 1316得 09.1FK 計(jì)算載荷系數(shù) K 12.11 FFvA KKKKK 查取齒形系數(shù) 由表 10 516查得 45.21 FaY 326.22 FaY 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 516查得 65.11 SaY 696.12 SaY 齒根彎曲強(qiáng)度校核 由公式（ 3 13） 21 得 1311112.75.22065.145.270 102.2246.12FSaFaF MP abmYYd TK 所以，滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 3.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 （ 1）齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 121411 1077.0 LDJ Z （ 3 19） 其中 1D 齒輪 1Z 分度圓直徑 mmD 701 1L 齒厚 2131241 1037.010207077.0 k g mJ Z 23124122422 1042.110209877.01077.0 k g mLDJ Z （ 2）絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 124 1077.0 PPP LDJ （ 3 20） 其中 PD 絲杠直徑 PL 絲杠長(zhǎng)度 23124124 1058.1108034077.01077.0 k g mLDJ PPP （ 3）絲杠傳動(dòng)，一級(jí)齒輪降 速時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2221 21 MPJJiJJ Pr （ 3 21） 233323 8014.3210101058.11042.14.111037.0 22 223 0021.010965.1 kg mkg m 4.功率的計(jì)算 kWWWmNFvP 1.17.2260 6.1073.128m i n6.1073.128 mNmNr WnPT 2.2217.0m i n10007.2255.955.9 ， 所 以 選 用 電 機(jī)合適。 3.1.6 手動(dòng)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.錐齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù) 縱向進(jìn)給傳動(dòng)的行程大，為了提高效率所以在進(jìn)行手動(dòng)進(jìn)給的時(shí)候提高速 度，手輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)絲杠行程兩個(gè)導(dǎo)程即 20 mm 。由此知，錐齒輪的傳動(dòng)比為 2i 。 即， 212 ZZi，取 351 Z ， 5.2m 7012 iZZ 分錐角： 57.261arc tan1 i， 43.6357.26902 齒寬系數(shù)： 3.0R 分度圓直徑： mmmZd 5.87355.211 mmmZd 175705.222 外錐距： mmdR 8.9757.26s in2 5.87s in2 11 中錐距： mmRRRm 13.833.05.018.975.01 23 齒寬： mmRb R 34.298.973.0 齒輪中點(diǎn)分度圓直徑： mmddd Rmm 375.743.05.015.875.01121 齒頂高： mmmhhaa 5.221 齒根高： mmmhhff 32.121 頂圓直徑： mmhdddaaa 9257.26co s5.225.87co s2 11121 齒根角： 76.18.97 3121 a r c tgRha r c tg fff 齒頂角： 46.18.97 5.2121 a r c tgRha r c tg aaa 頂錐角： 03.2846.157.261121 aaa 根錐角： 81.2476.157.261121 fff 冠頂距： mmhdAAakk 38.8657.26s i n5.22175s i n2 11221 2.手動(dòng)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)及其工作原理 進(jìn)行手動(dòng)進(jìn)給時(shí)將電機(jī)前的電磁離合器脫開(kāi)嚙合，并且牙嵌式離合器有一半固定，另一半可以隨時(shí)活動(dòng)使得離合器可以靈活的實(shí)現(xiàn)脫開(kāi)以及嚙合，半離合器的活動(dòng)由緊固在離合器上的緊定螺釘進(jìn)行導(dǎo)向并且起到限位的作用。推動(dòng)手輪使 牙嵌式離合器嚙合，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄進(jìn)行進(jìn)給。當(dāng)不需要手動(dòng)進(jìn)給時(shí)，手柄處的彈簧可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位的功能。常態(tài)下牙嵌式離合器是脫開(kāi)嚙合的狀態(tài)。 手動(dòng)裝置是個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，它與縱向進(jìn)給的聯(lián)結(jié)是依靠螺栓，并且為了安裝方便采用上下箱封裝。 24 12345 1 緊定螺釘 2 進(jìn)給手輪 3 錐齒輪 4 牙嵌式離合器 5 彈簧 圖 3 1 縱向手動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖 3.2 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 切削力的計(jì)算 根據(jù)查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè) 16知，橫向進(jìn)給時(shí)的切削力 遠(yuǎn)小于縱向進(jìn)給時(shí)切削力，可以忽略不計(jì)，但是在橫向移動(dòng)時(shí)要克服工作臺(tái)產(chǎn)生的摩擦力，所以橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的主要計(jì)算力為： 25 WFfF pf （ 3 22） 式中 f 摩擦系數(shù)，取 16.0f pF 背向磨削力，單位 N W 機(jī)床總重，單位 N 因此由前計(jì)算結(jié)果計(jì)算得 NWFfF pf 2.12880094.016.0 3.2.2 滾珠絲杠的計(jì)算 由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 15查得 (取機(jī)床精度為 5 級(jí) ) 1tf 1hf 9.0af 1kf 2.1wf 精磨取 sf ba 3.01.0，取 rmmaf 3.6631.0 m in41.41 0 0 0 m in7003.61 0 0 0 mrrmmnav wff 1.絲杠的導(dǎo)程和轉(zhuǎn)速 初 選 電 動(dòng) 機(jī) 最 大 速 度 為 min1000 r ， 取 使 用 時(shí) 最 高 轉(zhuǎn) 速 為min700 r ， 電 動(dòng) 機(jī) 與 絲 杠 通 過(guò) 減 速 器 連 接 。 工 作 臺(tái) 最 大 進(jìn) 給 速 度min41.4m ax mv ，故絲杠導(dǎo)程應(yīng)為 mmPh 6 。絲杠轉(zhuǎn)速： min401 rn min602 rn 快 速 進(jìn) 給 時(shí) min700max rn ， 所 以 當(dāng) 量 轉(zhuǎn) 速26 m in502 6040 rn m 。 所以將參代入公式（ 3 7）得 NC a 99.6079.0111 10501 5 0 0 0602.12.128 36 初 選 絲 杠 為 內(nèi) 循 環(huán) 浮 動(dòng) 反 向 器 雙 螺 母 墊 片 預(yù) 緊 滾 珠 絲 杠mmd 400 mmPh 6 ， 4wD ， 5 列，型號(hào)為 FFZD4006，額定動(dòng)負(fù)載KNCa 26 ，大于算出的 aC 值。預(yù)緊力 NFF ap 650025.0 ，大于最大軸向載荷的 31 ，這種絲杠可用。 2.絲杠螺紋部分長(zhǎng)度ul ul等于工作 臺(tái)最大 行 程 )220( mm 加螺母 長(zhǎng)度 )128( mm 加兩 端余程)24( mm mml u 396224128220 支撐跨距 1L 應(yīng)略大于ul，取為 mmL 4501 3.臨界轉(zhuǎn)速 2 2229910crc Ldfn mmDdd w 2.3542.1402.102 查實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 15表 3.7 37 73.42 f （兩端固定） mmL c 3 3 52 3 9 64 5 0242 2 021 2 8 27 m a x2332m in661837)10335( 102.3573.49910 nrn rc 兩端固定，絲杠一般不會(huì)受壓，故不需進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 4.預(yù)拉伸計(jì)算 （ 1）溫升引起的伸長(zhǎng)量t 設(shè)溫升為 C5.3 ，則螺紋部分伸長(zhǎng)量為 mtl utH 25.15396.05.31011 6 絲杠全長(zhǎng)的伸長(zhǎng)量t為， mtLt 33.1745.05.31011 61 為此，絲杠的目標(biāo)行程可定為比公稱行程小 mm45.01525.0 。絲杠在安裝時(shí)，進(jìn)行預(yù) 拉伸，伸長(zhǎng)量為 01733.0 。 （ 2）預(yù)拉伸力tF 根據(jù)材料力學(xué)歐拉公式 NF t 9398396.0101.203522.0414.310733.1lAE 1122u0 3.2.3 軸承的選擇 根據(jù)實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 15表 3.7 46 選取軸承型號(hào)。 表 3 3 軸承參數(shù) 型號(hào) 0d (mm) D (mm) B (mm) 動(dòng)負(fù)載aC(N ) 預(yù)負(fù)荷 aoF(N ) 7603030TVP 30 72 19 34500 4300 28 1.預(yù)負(fù)荷 軸承的預(yù)負(fù)荷不應(yīng)小于軸承最大載荷的 31 ，絲杠兩端固定，故軸承的最大載荷等于拉伸力tF加最大外載荷的一半。 NFFF t 9 1 4 399.607218 9 3 921 m a x ，故符合要 求。 2.疲勞壽命計(jì)算 軸承要求的動(dòng)負(fù)荷可按公式計(jì)算 Pf KKKKfC n nNFnc 1，考慮到機(jī)床特點(diǎn)，上式中系數(shù) 1K 、NK、 FK 、nK均取 1，進(jìn)給力的方向是可變的，軸承負(fù)荷可能是mFP，也可能是mt FFP 21。兩者機(jī)會(huì)均等， 故 取 其 平 均 值tFP， 當(dāng) 量 轉(zhuǎn) 速 min50 rnm ，故874.0503 1003100 3 cn nf，如壽命為 1500h ，則 11.3hf NC c 3 1 8 0 88 9 3 97 1 8.0 11.3 ，可以看出 NNC c 3 4 5 0 03 1 8 0 8 所以軸承可用 3.2.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 1.電機(jī)的初選 初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Z2 32 型直流電動(dòng)機(jī)，額定功率 1.1KW ，額 定 電 流 6.58 A ， 效 率 76 ， 最 高 轉(zhuǎn) 速 2000 minr ， 額 定 轉(zhuǎn) 速1000 minr ，飛輪轉(zhuǎn)矩 22 05.1 NmGD 。 2.功率的驗(yàn)算 29 kWWWmNFvP 1.14.960 41.42.128m i n41.42.128 mNr WnPT 013.0m in7004.955.955.9 ，所以選用電機(jī)合適。 3.2.5 減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.基本尺寸的計(jì)算 材料的選擇 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)制），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。傳動(dòng)比 43.17001000 i 取小齒輪齒數(shù) 281 Z 4012 iZZ 。 模數(shù) mmm 5.2 齒高 mmh 20 mmmZd 70285.211 mmmZd 100405.222 mmmhddaa 75570211 mmmhddaa 1 0 551 0 0222 mmdda 852 100702 21 2.強(qiáng)度校核計(jì)算 （ 1）按齒面疲勞強(qiáng)度校核 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 6001lim 30 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 5502lim 由公式（ 3 16）計(jì)算循環(huán)次數(shù) 911 1032.4153008211 0 0 06060 hjLnN 9912 1002.343.1 1032.4 iNN 由 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè) 16圖 10 19 查得，接觸疲勞壽命系數(shù) 95.01 HNK 97.02 HNK 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 10%，安全系數(shù) 1S MP aMP aSK HHNH 57060095.01l i m11 MP aMP aSK HHNH 5.53355097.02l i m22 彈性模量取 MPaZ E 5.189 112 dTFt mmNmmNT 451 10051.11 0 0 01.1105.95 為了使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，且金屬切削機(jī)床的齒輪傳動(dòng)，若傳遞的功率不大時(shí)d可小到 0.2 所以，取齒寬系數(shù) 28.0d 由公式1db d計(jì)算得 mmb 20 43.1i KKKKK vA 由 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè) 16表 10 2 查得，使用系數(shù) 1AK 31 根據(jù)smndv 66.3100060 10007014.3100060 11 ， 7 級(jí)精度 由圖 10 8 查得動(dòng)載荷系數(shù) 11.1vK 假設(shè) mNbFK tA 100 ，由表 10 316 查得 2.1 FH KK 由表 10 4， 7 級(jí)精度小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置 查得 bKddH 322 1023.06.0118.012.1 145.1201023.028.03.06.0118.012.1 322 HK 53.11 HHvA KKKKK 12 41 25.47543.1 143.17020 10051.1253.18.1895.2 HH MP a 所 以，齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。 （ 2）按齒根彎曲強(qiáng)度校核 由圖 10 20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 5001 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 3802 由圖 10 1816查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 85.02 FNK 88.02 FNK 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) 4.1S MP aMP aSK FEFNF 57.3034.1 50085.0111 MP aMP aSK FEFNF 86.2384.1 38088.0222 由 20 hb ， 145.1HK查圖 10 1316得 32 08.1FK 計(jì)算載荷系數(shù) K 11.11 FFvA KKKKK 查取齒形系數(shù) 由表 10 516查得 55.21 FaY 4.22 FaY 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 516查得 61.11 SaY 67.12 SaY 齒根彎曲強(qiáng)度校核 由公式bm YYKF SaFatF得 1411115.355.22061.155.270 10051.1244.12FSaFaF MP abmYYd TK 所以，滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 3.2.6 手動(dòng)進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.手動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與計(jì)算 設(shè)計(jì)的橫向進(jìn)給系統(tǒng)中通過(guò)手輪裝置能夠?qū)崿F(xiàn)的最小進(jìn)給量為手輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) mm3 ，通過(guò)上面計(jì) 算知絲杠的導(dǎo)程為 mm6 ， 所 以 手 動(dòng) 裝 置 的 降 速 比 為 236 i， 331 Z 712 Z 5.2m 。 2.手動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)及其工作原理 （ 1） 工作原理 橫 向 進(jìn) 給 手 動(dòng) 裝 置 的 工 作 原 理 與 縱 向 進(jìn) 給 裝 置 的 工 作 原 理 相似，為了提高加工范圍，使得裝置適應(yīng)精加工，減小進(jìn)給量，所以在設(shè)計(jì)傳動(dòng)的過(guò)程中設(shè)計(jì)了齒輪降速，以齒輪作為傳動(dòng)件帶動(dòng)滾珠33 絲 杠進(jìn)行進(jìn)給。 （ 2） 手動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu) 1 23456 1 進(jìn)給手輪 2 緊定螺釘 3 牙嵌式離合器 4 蝸輪 5 蝸桿 6 彈簧 圖 3 2 橫向進(jìn)給手動(dòng)裝置 3.微量進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算 微量進(jìn)給裝置由蝸輪蝸桿傳動(dòng)。因?yàn)樵谖仐U傳動(dòng)中，當(dāng)使用單頭蝸桿時(shí)，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比。在動(dòng)力傳動(dòng)中，一般傳動(dòng)比 805i ；在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)中，傳動(dòng)比可達(dá) 300；若只 傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá) 1000。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。 （ 1）選擇蝸桿傳動(dòng)類型 根據(jù) GB/T10085 1988 的推薦采用漸開(kāi)線蝸桿 （ 2）選擇材料 考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45 55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅 110 PZCnSn ，金屬模鑄造。為了34 節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅鑄造，而輪芯用灰鑄鐵 HT100制造。 （ 3）尺寸計(jì)算 規(guī)定微量進(jìn)給裝置的進(jìn)給量為每一轉(zhuǎn) mm1.0 ，在通過(guò)上級(jí)傳動(dòng)所以蝸桿傳動(dòng)的降速比為 40i ，所以選取蝸桿的頭數(shù) 11Z 392 Z 5.2m 由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)15查得mma 63 mmd 281 變位系數(shù) 1.02x mmmZd 5.9722 蝸桿直徑系數(shù) 2.115.2281 mdq 蝸桿軸向齒距 mpa 蝸桿導(dǎo)程 85.71 mZp z 蝸桿齒頂圓直徑 mmmhddaa 332 *11 蝸桿齒根圓直徑 mmcmhddaf 222 *11 頂隙 mmmcc 5.05.22.0 蝸桿齒頂高 mmmhhaa 5.21 蝸桿齒根高 mmmchhaf 31 蝸 桿齒高 mmhhhfa 5.5111 蝸桿齒寬 mmb 381 蝸輪分度圓直徑 mmmZd 5.975.23922 蝸輪齒頂圓直徑 mmmhddaa 5.1022 *22 35 蝸輪齒根圓直徑 mmmhddaf 5.922 *22 蝸輪齒頂高 mmxhmhaa 75.22*2 蝸輪齒根高 mmcxhmhaf 75.2*2*2 蝸輪齒寬 mmdba 75.2475.0 12 4.微量進(jìn)給裝置的結(jié)構(gòu)及其工作原理 （ 1）微 量進(jìn)給裝置的結(jié)構(gòu) 圖 3 3 偏心套工作原理圖 1 2 345 1 蝸輪 2 蝸桿 3 偏心套 36 4 微量進(jìn)給手柄 5 彈簧 6 調(diào)整手柄 圖 3 4 橫向微量進(jìn)給裝置 （ 2）微量進(jìn)給裝置的工作原理 微量進(jìn)給裝置由蝸輪蝸桿組成，因?yàn)槲佪單仐U可以達(dá)到很大的傳動(dòng)比，所以可以實(shí)現(xiàn)很小的進(jìn)給量。 在常態(tài)下蝸輪與蝸桿保持脫開(kāi)嚙合的狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行微量進(jìn)給時(shí)調(diào)整手柄 6，使得蝸輪與蝸桿嚙合， 在轉(zhuǎn)動(dòng)微量進(jìn)給手柄 5 進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，穿透偏心套的螺釘起一個(gè)導(dǎo)向的作用，實(shí)現(xiàn)蝸輪與蝸桿嚙合與脫開(kāi)嚙合的運(yùn)動(dòng)。 偏心套的結(jié)構(gòu)是 手動(dòng)平面磨床 與安裝孔同心，內(nèi)圓相對(duì) 手動(dòng)平面磨床 偏心。本設(shè)計(jì)偏心套的工作原理是，偏心套與調(diào)整手柄一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)需要調(diào)整偏心套實(shí)現(xiàn)蝸輪與蝸桿的嚙合或脫開(kāi)嚙合時(shí)搬動(dòng)調(diào)整手柄使得偏心套在安裝孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于是偏心套在做整體運(yùn)動(dòng)因此安裝在偏心套內(nèi)圓的蝸桿實(shí)現(xiàn)偏心運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)蝸輪蝸桿嚙合脫開(kāi)嚙合的運(yùn)動(dòng)，為了準(zhǔn)確的控制偏心套的運(yùn)動(dòng)位置，在偏心套的安裝面上開(kāi)四分之一的環(huán)形槽，由螺釘導(dǎo)向。 3.3 小結(jié) 依據(jù)傳 動(dòng)關(guān)系確定設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算確定各個(gè)部分尺寸。由尺寸確定具體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。 37 4 其他零部件的選取 4.1 導(dǎo)軌的選取 按運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，所謂導(dǎo)軌就是將運(yùn)動(dòng)構(gòu)件約束到只有一個(gè)自由度的裝置。這一個(gè)自由度可以是直線運(yùn)動(dòng)或者是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 導(dǎo)軌裝置，在機(jī)械中是使用頻率較高的零部件之一。沒(méi)有不使用導(dǎo)軌的金屬切削機(jī)床；在測(cè)量機(jī)、繪圖機(jī)上，導(dǎo)軌是它們的工作基準(zhǔn)；在其他機(jī)械中，例如軋機(jī)、壓力機(jī)、紡織機(jī)等也都離不開(kāi)導(dǎo)軌的導(dǎo)向。由此可見(jiàn)，導(dǎo)軌的精度、承載能力和使用壽命等都將直接影響機(jī)械的工作原理。 1.導(dǎo)軌類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 見(jiàn)表。 2.導(dǎo)軌形式的選擇 磨床理想的進(jìn)給機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌應(yīng)為液靜壓導(dǎo)軌，但是這種導(dǎo)軌加工難度大，需要配備專門(mén)的恒溫油箱，使用維護(hù)復(fù)雜。 通過(guò)對(duì)經(jīng)濟(jì)性和制造難易程度的考慮，選用燕尾形滑導(dǎo)軌動(dòng)。選用燕尾形導(dǎo)軌還考慮到整體結(jié)構(gòu)的，由于橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和縱向進(jìn)給結(jié)構(gòu)的安裝位置不是在正中，為了避免在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)床產(chǎn)生傾斜影響精度，所以最終確定選用燕尾形滑動(dòng)導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌間隙調(diào)整裝置廣泛采用鑲條和壓板，結(jié)構(gòu)形式很多，設(shè)計(jì)時(shí)一般要求如下：調(diào)整方便，保證剛性，接觸良好；鑲條一般應(yīng)放在受力較小一側(cè)、如要求調(diào)整后中心位置不變，可在導(dǎo)軌兩側(cè)各放一根鑲條 ；導(dǎo)軌長(zhǎng)度較長(zhǎng)（ 120mm）時(shí) ,可采用兩根鑲條在兩端調(diào)節(jié)，使結(jié)