X-Y數(shù)控運動工作臺設計[答辯畢業(yè)論文資料]

1、畢業(yè)設計（論文）x-y數(shù)控運動工作臺設計設計（論文）題目：x-y數(shù)控運動工作臺設計學 院名 稱：專業(yè)：學生姓名：學號：指 導 教 師：2013年 月曰x-y數(shù)控工作臺是許多機電一體化設備的基本部件，如數(shù)控車床的縱一橫向 進刀機構、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的x-y工作臺、激光加工設備的工作臺、電子元 件表面貼裝設備等。模塊化的x-y數(shù)控工作臺，通常由導軌座、移動滑塊、工作、 滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動機等部件構成。其中伺服電動機做執(zhí)行元件用來 驅動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導軌上運動，完成工作臺在 x、y方向的直線移動。導軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機等均以標準化， 由專門廠家生產(chǎn)

2、，設計時只需根據(jù)工作載荷選取即可。關鍵詞：x-y數(shù)控工作臺；設計；過程；功能abstractx-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 tab

3、le，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 motio

4、n on the guide rail，straight mobile work station in x， y direction. guide，ball screw and servo motor arc based on standard, by the specialized manufacturers， only when the design work load to select.keywords: x-y nc worktable ;design ;process function摘要*iiabstractilla錄iv1$ 雜11 1 fijt j u a±a 11

5、.2x-y數(shù)控運動工作臺應用第2章x-y數(shù)控運動工作臺設計要求2.1設計主要要求22.2綜合作業(yè)內容2第 3 早 x*y 數(shù)jhl動 i:作 ii 械系統(tǒng)計3.1脈沖當量選擇3.2工作臺外形尺寸及重量估算 3.3滾動導軌副的計算與選擇.3.4滾珠絲杠副的載荷汁算3.52 一 千' "v | .n83.6穩(wěn)定性驗算83.6剛度驗算83.7滾珠絲杠精度等級確定93.8滾動導軌副的防護113.9直線動導軌田ij的計算、選擇113.10電機至絲杠之間齒輪減速傳動設計133.11等效轉動慣量計算（不計傳動效率）163.12電機的計算選型173.13聯(lián)軸器選擇17*吉i侖18sc 192

6、0參考文獻第1章緒論1.1課題研究意義制造業(yè)是國家重要的基礎工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎是是眾多機械制造的母機，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系，關系到國家機械工業(yè)以至整 個制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進制造技術的基木單元載體，機械產(chǎn)品的質量、更新速度、 對市場的應變能力、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w內市場也面臨著嚴峻的形勢：一方面國內市場對各類 產(chǎn)品有著大量

7、的需求，而另一方而卻有不少國產(chǎn)滯銷積壓，國外產(chǎn)品充斥市場。1.2 x-丫數(shù)控運動工作臺應用現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域 的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向 機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術結構、產(chǎn)品機構、功能與構成、 生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生y巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了 “機電一體 化”為特征的發(fā)展階段。x-y數(shù)控工作臺是許多機電一體化設備的基木部件，如數(shù)控車床的縱一橫向進刀機 構、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的x-y工作臺、激光加工設備的工作臺、電子元件表面貼裝設 備等。模塊化的x-y

8、數(shù)控工作臺，通常由導軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副， 以及伺服電動機等部件構成。其屮伺服電動機做執(zhí)行元件用來驅動滾珠絲杠，滾珠絲杠 螺母帶動滑塊和工作平臺在導軌上運動，完成工作臺在x、y方向的直線移動。導軌副、 滾珠絲杠螺母副和伺服電動機等均以標準化，由專門廠家生產(chǎn)，設計時只需根據(jù)工作載 荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標準的工作控制計算機，也可以設計專用 的微機控制系統(tǒng)。第2章x-y數(shù)控運動工作臺設計要求2.1設計主要要求1、設計可實現(xiàn)x/y向數(shù)控運動工作臺2、數(shù)控運動驅動力源采用交流伺服電機.但所選電機必須與該電機生產(chǎn)廠所列技術數(shù)據(jù) 一致3、工作臺尺寸 450x350mm （

9、x/y）4、工作臺（x/y）工作行徑400/3005、脈沖當量x/y 0.004mm/脈沖6、x向最高工作進給速度200mm/min7、x向最高空載快進速度300mm/min8、工件最大重量（包括夾具）為400kg9、工作壽命每天8小時，連續(xù)工作5年，250/年10、進給機械系統(tǒng)均采用滾動絲杠和滾動導軌副2.2綜合作業(yè)內容1、數(shù)控十字工作臺裝配圖一張（提供打印并簽名）2、設計說明書一份（主要內容1電機選型計算（脈沖當量2滾動絲杠選型與計算3滾 動導軌選型計算數(shù)控運動工作臺機械系統(tǒng)設計3.1脈沖當量選擇脈沖當量5p是一個進給指令時工作臺的位移量，應小于等于工作臺的位置精度，由 t脈沖當s x/y

10、 0.004mm/脈沖由己知設計參數(shù)初定脈沖當量s =0.004mm/p3.2工作臺外形尺寸及重量估算t i r-）1 +唐）vif13-1工作臺簡圖已知題設要求：工作臺尺寸450x350mm （x/y）取x向導軌支撐鋼球的屮心距為350mm，y向導軌支撐鋼球的屮心距為230mm，設計 工作臺簡圖如下：x向拖板（上拖板）尺寸：長寬 高 350x230x50重量.按重量=體積x材料比重估算= 350x230x50x10'3x7.8x10_2 -314n y向拖板（下拖板）尺寸：350x230x50= 350x230x50x10-3x7.8x10-2 -314n 上導軌座（連電機）重量：(

11、220x 140x38 +2x155xx82)x7.8xlo2xio-3 +1.1x10-107 (n)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載和估算的和計算導軌的靜安全系數(shù)l=co/p,式中：c0為導軌的基本靜額定載荷;工作載荷p=0.5（f2+w）； &=1.03.0（般運 行狀況），3.05.0 （運動時受沖擊、振動）。根據(jù)計算結來查有關資料初選導軌：因系統(tǒng)受中等沖擊，因此取= 4735（7v）co= fslx,y 心=0.5(fz+dpx = 0.5（fz +wv） =

12、 0.5（4735 + 314） = 2524.5（7v） py = 0.5（fz +wy） = 0.5（4735 + 314）= 2524.5（a） cox = fslpx =4x2524.5 = 10098（77）c0y = fslpy = 4x2524.5 = 10098（7v）根據(jù)計算額定靜裁荷初選導軌：（1）、導軌型式：圓形截ifif滾珠導軌 、導軌長度.絲紅有效行程巾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上導軌（x向）取動導軌長度lb = 450動導軌行程/ = 400l = lb + /+20 = 4

13、50 + 400+20=870下導軌（y向）取動導軌長度/ = 350動導軌行程 lh = 300支承導軌長度l = lb + /+20 = 350 + 300+20=670選擇導軌的型號：gta16、直線滾動軸承的選型、直線滾動軸承的選型 上導軌gx =4000+314=4314(/7) 下導軌的gy =4735(27)由于本系統(tǒng)負載相對較小，查表后得出lm10uuop型直線滾動軸承的額定動載荷為， 大于實際動負載;但考慮到經(jīng)濟性等因素最后選擇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。(4)、滾動導軌剛度及預緊方法當工作臺往復移動時，工作臺壓在兩端

14、滾動體上的壓力會發(fā)生變化，受力人的滾動體變 形大，受力小的滾動體變形小。當導軌在位置i時，兩端滾動體受力相等，工作 臺保持水平；當導軌移動到位置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。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)方式由樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉w、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指導 樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指導書 表5-1查得，選擇外循環(huán)插管式(2) .軸

15、向間隙預緊方式預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.由樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉w、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指導 樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指導書 表5-2查得，采用雙螺母墊片預緊方式。2)滾珠絲杠副直徑和基本導程系列由樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指導樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指異書工作負載是指機床工作時，實際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力，他的數(shù)值用進給牽 引力的實驗公式計算。選定導軌為滑動導軌，取摩擦系數(shù)為0.03, k為顛覆力矩

16、影 響系數(shù)，一般取1.11.5，本課題中取1.3。、最大動負載q的計算q=沉 fjhp式中：為載荷系數(shù)，中等沖擊時為1.21.5; a為硬度系數(shù),hrc彡58時為1.0。查表得系數(shù) = 1，幾=、壽命值：z 6 0 nt l = :1 06查表得使用壽命時間t=5x250x8=10000h,初選絲杠螺距得絲杠轉速1000vmax1000x300x104(x向最高空載快進速度300mm/min)rrh ,60x75x10000.所以 l =;= 45106x向絲杠牽引力px=a4fgx（4 當量摩擦系數(shù)）= 1.414x0.01x4314 = 61(/v)y向絲杠牽引力py=la4fgy一一當量

17、摩擦系數(shù))py =1.4144gr = 1.414x0.01x4735 = 67(n)所以最大動負荷x 向qx =v45xlxlx61 = 216.97（n）y 向qy =v45xlxlx67 = 238.31（n）根據(jù)使用情況選擇滾球絲杠螺母的結構形式，并根裾最人動載荷的數(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：7 of 18滾珠絲杠副詳細參數(shù)說明cm系列滾珠絲扛副（滾珠外循環(huán)插管埋入式反向器單螺母）銓杠代號公稱直徑基本導程諡杠外徑tt杠底徑循環(huán)敷額定栽m度n/ym鰾母安裝尺寸油杯孔doph(1,山n動蒙萑（,靜ft荷kdlbd,d,010

18、2hmcm2004-2.520419.517.302.56017134393706639ii40535.8106m6cm2oo4-520419.5i7j059775268796996655ii40535.h106m6cm2oo5-2.520519.516.762.57417153313767040ii45565.8106m6cm2oo5-520519.516.76514205382447307062ii45565)106m6cm200w.520619.516.572.58007162573787044ii45565.8106m6cm2006-520619.516.575130073251574

19、07064ii45565)106m6cm2 504-2.525424.522.302.56638168263807639ii50635.8106m6cm2 504-525424.522.3051078533652too7656ii5063106m6cm2 505-2.525524.521.572.59023207934107640ii50635.8106m6cm2 505-525524.521.57514658415877737662ii50635.8106m6其額走動載荷為14205n足夠用.滾珠循環(huán)方式為外循環(huán)螺旋槽式，預緊方式采用雙螺母螺紋預緊形式.滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計算如下表名

20、稱計算公式結果公稱直徑20mm螺距r5 nun接觸角夕45°鋼球直徑4. 175mm螺紋滾道法向半徑r 0.52dh1. 651mm偏心距e = (r-dh-i-2)sin/30. 04489mm螺紋升角/ty= urctg兀4°33'螺桿外徑dd = do-(o.2o.25)db19.365mm螺桿內徑4dx = d0 + 2e 2/i16. 788mm螺桿接觸直徑4d2=dq- dh cos /317.755mm螺母螺紋外徑d = d( 2e + 2r24. 212mm螺母內徑(外循環(huán))md' =d0 +(0.2 0.255)420. 7mm3.5傳動效

21、率計算絲杠螺母副的傳動效率為:n = - tg(n)式巾：沙二10，力摩擦角；z7 =-r為絲杠螺旋升角4°33'(4°33' + 10')0.963.6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載引起的導程變化量為：/，(cm)1 esy向所受牽引力大，故用y向參數(shù)計算:1252.6217v zo = 0.5cm£ = 20.6xl06(/v/cm2)s = nr2 = 3.14()2= 2a4cm2a£, =± 1251s，.5 =6.12x10 一6 cm120.6x106x2

22、.14絲杠受扭矩引起的導程變化量很小，可忽略不計。導程變形總誤差為a = al,= 6.12x 1 o'6 g = 12.24xlo-4 =12.24wm < ae 級精度絲杠允許的3.7滾珠絲杠精度等級確定(1) .絲杠有效行程由樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指導樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程 專業(yè)課程設計指導書表5-4查得le=20 mm導軌總長 lu=210+120+20=350mm 所以絲杠總長 lv =350-20=330mm(2) .精度等級根據(jù)有效行程內的平均行程允許偏差 ep=0.01/300x350xl

23、03=11.7查樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指導書表5-5得：精度等級為t34) 滾珠絲杠副支承形式選擇滾珠絲杠主要承受軸向載荷，應選用運轉精度高，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，其次是徑向約束。由樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指導 書表5-6査得，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速情況按額定動負荷c之caj選擇滾珠絲杠副caj=(fefw)/(fhftfafk)x (60lhne)/( 106)1/3式屮caj-滾珠絲杠副的計算軸向動

24、負荷(n)fe-絲杠軸向當量負荷(n),取進給抗力和摩檫力之和的一半.fe=(120+0.06xl20)/2=63.6nne絲杠當量轉速(r/min). nc=250r/min.u-絲杠工作壽命(h).查考樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工 程專業(yè)課程設計指導樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工 程專業(yè)課程設計指導書表5-7得lh=15000 h.ft-溫度系數(shù).查樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課 程設計指導樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課 程設計指導書表5-8,得ft=0.70.fa-精度系數(shù).查樓應侯

25、、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課 程設計指導樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課 程設計指導書表5-9得fa=1.0fw-負載性質系數(shù).查2表5-10得么=0.95fh-硬度系數(shù).查2表5-11得fh=1.0fk-可靠性系數(shù).査2表5-12得fk=0.21.計算得caj=2.5n表3-1-1各類機械預期工作時間lh機械類型u（小時）備注齊通機械5000-10000普通機床ioooo-201xx)數(shù)控機床200u0lb=25o(7x )x16(4)精密機床20000xl0(年)x0.5(幵機率測示機尿15000航空機械1000表3-1-2精度系數(shù)fa

26、祜度等級1，2，34，571()1.00.90.80.7表3-1-3可靠性系數(shù)fk可靠性909596979899fclo0.620.530.440.330.21表3-1-4負載性質系數(shù)fw負荷性質無沖擊（很平穩(wěn)）較微沖擊作t/沖ik或報動fw卜1.21.2,1.51.526）滾珠絲杠副校核（1）.臨界壓縮負荷對于一端軸向閬定受壓縮的滾珠絲杠，應進行壓杠穩(wěn)定性校核計 算.不發(fā)生失穩(wěn)的最人壓縮負荷稱為臨界壓縮負荷，用fn表示 fn=3.4xlolo（fid24hlo2） xk,式中l(wèi)e-最長受壓長度.取400 mm fr-絲杠支承方式系數(shù)，f-s取2 d2-絲杠螺紋底徑，查43-32取17.6 m

27、m kj安全系數(shù)，取1/3fn=13593n>fnlax(2) .臨界轉速 ncr=9910(f22d2)/lc2式中f2-絲杠支承方式系數(shù)，f-s取3.927.lc -臨時轉速計算長度.le =0.5m. d2-絲杠螺紋底徑，取17.6mmncr= 10758.9r/min>nmax 取，同時驗算絲杠另一個臨界值 d()n=20x833=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滾動導軌副的防護(1) .滾珠絲杠副的防護裝置，采用專業(yè)生產(chǎn)的伸縮式螺旋彈簧鋼套管。(2) .滾珠絲杠

28、副的密封滾珠絲杠副兩端的密封圈如裝配閣所示.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直線滾動導軌副的計算、選擇根據(jù)給定的工作載荷匕和估算的和wy計算導軌的靜安全系數(shù)7sl=co/p,式中：cq 為導軌的基本靜額定載荷，kn;工作載荷p=0.5(fz+w); /sl = l.(f3.0(般運行狀況)， 3.ct5.0 (運動時受沖擊、振動)。根據(jù)計算結果査有關資料初選導軌：(1) 選br直線滾動導軌導軌，e級精度.查得，fh=l，ft=l，fe=0.81，fa=l，fw=l.(2) 工作壽命每天8小時，連續(xù)工作5年，250/年，

29、額定壽命為：lh=5x250><8=10000 h，每分鐘往復次數(shù) nz=8l=(21snz60lh)/(103)=(2x0.31x8x60x38400)/(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c。p=110/4=27.5nca=( fwp)-(fh ft fc fa)x(l/50)1/3=208n由樓應侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機械電子工程專業(yè)課程設計指導書表3-20中選用ly15al直線滾動導軌副，其ca=606n，coa=745n.基本參數(shù)如下：導軌的額定動載荷cn = 17500n如何選用 interchange

30、abilitynoticeuna*l11嘯一j- 11人七jl1檜查組合離h足否相間2檢資組合褰u2)足否相同3檢斉滑®ifl合長度，丄足否與旁物友1千涉4檢費滑座金厲本體l足否接近5拾番滑塊上之孔數(shù)及孔路什是否相閡6檢費滑軌之寬是否相同7檢査漘軌之孔距(f)是否相mq檢s滑軌之孔尺寸進否可使用相同的閎定蟪絲1 to2 to3 to4 to 5.to6 to7 to8 tocheck the mounting height(h) check ihe mounting width(w) chock the length of block(l)checkcheckcheckcheckch

31、eckthe block* s body si:e<l)the hole dia and pitches on the block(bxj)the width of the rail(w1)the pitch of the rail(f)the hole dia and size of the raihdxdxh)線性滑軌br系列型號m(關)滑座尺1 brbloci(mm)modelno.hww2elbxjmqxll1油孔oil holet1nw1h1fdxdxhbrh 15a2447b4 66638x30m5x8403*4 35151480a 5x75x5 38rh 20a306321

32、 5577 853x40msxd48 8m6x|56520io60«x9 5x8 5brh 20al92 463 4iobrh 25a3623 578857x4557m6x|56523607xnxdbrh 25alr u110 1iw q a 179 1 brh 30a90o10972x52mi0xt272ua乂會78526909x14x12brh 30alw 19131 394 3raw brh 35atoo3395119m 1a v 180ma v會865xa29809x14x12brh 35al144 8q八 o*m iu * 1 j105 8two八 |8rh 45a1203

33、7 5111482f nn 'z o am *> z 1 之105mo 雪| 20x17brh 45alou1,173i uu m129 8mo a |iubrh 55a14043 51 cno傭 t a * ckc12111134412018x23x20brh 55alruip205 1110 99m i*!156 1mo 11依據(jù)使用速度r (m/min)和初選導軌的基木動額定載荷cw (kn)驗算導軌的工作壽 命ln:額定行程長度壽命：ts=尺(ff = = = 500fr = l，zv = 2，/c = 0.81，/w = 1， k = - =

34、50dots = at(-)3 = 50(lxlf81 1755o°o0)3 = 142409.58hn導軌的額定工作時間壽命：nn _ g x1031h 2lonrsxio?2ln142409.58x10th w 2x0.6x4x60導軌的工作壽命足夠.= 494477/z>r = 15000/z(3) 滾動導軌間隙調整預緊可以明顯提高滾動導軌的剛度，預緊采用過盈配合，裝配吋，滾動體、滾道及導軌 之間有一定的過盈量。(4) 潤滑與防護潤滑:采用脂潤滑，使用方便，但應注意防塵。防護裝置的功能主要是防止灰塵、切屑、冷卻液進入導軌，以提高導軌壽命。 防護方式用蓋板式。3.10電機至

35、絲杠之間齒輪減速傳動設計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 (調質)，硬度為280hbs,大齒輪材料為45鋼(調質)，硬度 為240hbs,兩者硬度差為40hbs(3) .選擇齒數(shù) zl=24, z2=zlxi=24xl.25 = 30(4) .選取螺旋角，初選p=14°2) .a)、按齒面接觸疲勞強度設計dlt>=2ktxtlx (u+1) x(zhze)2/odxeaxuxah2(1 /3)(1) .試選kt=1.6,(由1表10-6)得材料彈性影響系數(shù)ze=189.8mpal/2(2) .(由1圖10-30得)選取區(qū)

36、域系數(shù)zh=2.433,(由1表10-7)選取齒寬系數(shù)(dd=0.3,(3) .(由1圖 10-26)查得 sal =0.78, sa2 =0.8,則 sa=sal+sa2 =1.58(4) .應力循環(huán)系數(shù)取j=l己知v=1.0m/min,滾珠絲杠的基木導程p=5mm，則nmax=( vmax/s) x (a/3 60°)=(1000/0.004) x(0.36/360)=250 r/min所以 nl=60njlh=60x250xl x(2x8x300x 15)=1.08x109 n2=nl/i= 1.08x109/1.25 = 8.64x108(5) .(由1圖10-19)查得接觸

37、疲勞壽命系數(shù)khnl=0.86，khn2=0.87(6) .(由1圖10-21d)査得小齒輪接觸疲勞強度極限cyhliml=600mpa 人齒輪的接觸疲勞強度極限ohlim2=550mpa(7) .計算疲勞強度許用應力，取安全系數(shù)s=1crh 1 = khn1 xghliml/s=0.86x600/l = 516mpaah2 = khn2xahlim2/s=0.87x550/l=478.5mpaah= (ohl+ah2) /2 =497.25mpa(8) .計算小齒輪傳遞的轉矩tl=9.55xl06px/nx=77.9n.mm b)、計算(1) .試算小齒輪分度圓直徑dlt>=2ktxt

38、lx (u+1) x(zhze)2/<pdx8axuxah2(l/3)=2x1.6x77.9x2.25/ (0.3x1.58x1.25) x (2.433x189.8/494.25) 2 (1/3)=9.38mm(2) .計算圓周速度 v=jidltnl/(60xl000) = 0.123 m/s(3) .計算齒寬 b 及模數(shù) mnt，b=oddlt=0.3x9.38=2.81mm mnt=d 1 tcosp/z 1 =9.3 8 x cos 14°/24=0.3 8mm h=2.25mnt=2.25><0.38mm = 0.855mmb/h=2.81/0.855=

39、3.3(4) .計算縱向重合度邙= 0.318x(ddxzlxtanp=0.318x0.3x24xtanl4o=0.57(5) .計算載荷系數(shù)k，斉1表10-2,得使用系數(shù)ka=1.25,根據(jù)v=0.123m/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khp的計算公式： khp= 1.12+0.18(1 +0.67<dd2)od2+0.23 x 10-3 xb = 1.14由 b/h=3.3,(由書圖 10-13)查得 kfp=1.o8,由(1表 10-3)查得 kha=kfa=1.2,故載荷系 數(shù) k=kakvkhakhp=1.25x 1.01x1

40、.2x1.08=1.6362(6) .按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 dl=dlt(k/kt)(l/3)=9.38x (1.6362/1.6) (1/3) =9.45mm(7) .計算模數(shù) mn=d 1 xcosp/z 1 =9.45xcos 14724=0.382mm3) 、a).按齒輪彎曲強度設計mn>=(2ktlypcos2p/(ddz12sa)x(yfaysa/af)(l/3)(1) .計算載荷系數(shù)，k=kaxkvxkfaxkfp=l.25x 1.01 x 1.2x 1.04=1.6263(2) .根據(jù)縱向重合度邙=0.57,由(1圖10-28)查得螺旋角影響系數(shù)yp=0

41、.87(3) .計算當量齒數(shù) zvl=zl/cos3p=24/cos314°=26.27zv2=z2/cos3p=30/cos314°=32.8(4) .由(1表 10-5)査出，yfal=2.592，ysal=1.596，yfa2=2.49，ysa2=1.629,因為(書圖10-20c)小齒輪彎曲極限強度ofel=500mpa，大齒輪ofe2 = 380mpa，(書圖10-18)得彎曲疲勞壽命系數(shù)kfnl=0.85kfn2=0.88,取安全系數(shù)s=l.l gf 1 = kfn1 xgfel/s=386.36mpa af2 = kfn2xqfe1 /s=304mpa(5)

42、.計算大、小齒輪 yfalysal/<yfl、yfa2 ysa2/of2 并加以比較 yfal ysal/afl=2.592xl.596/386.36=0.0107yfa2 ysa2/af2=2.49xl .629/304=0.013取大齒輪數(shù)據(jù)b).設計計算 mn>= (2kt 1 ypcos2p/odz 12sa)x (yfaysa/af) (1/3)= 2xl.6263x77.9x0.0133x(cosl4°)2/ (0.3x242x1.58) (1/3)=0.23mm對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算得法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強度計算得 法面模數(shù)，取nan

43、= 2mni,己可滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接 觸疲勞強度計算得的分度圓直徑dl=48mm，來計算應有的齒數(shù)，于是有z1 =d 1 cosp/mn=48xcos 1472=23.28,取 zl=24，則 z2 = ixzl = 1.25><24 = 30 4.幾何尺寸計算(1) .中心距 a=(zl+z2)mn/(2><cosp)=(24+30)x2/ (2><cosl4°) =55.65 mm 所以圓整為 56 mm(2) .按圓整后的中心距修正螺旋角 p=arccos(z 1 +z2)mn/2a=arccos(24+30)

44、x2/(2x56) =15.395°,因p值改變不多，故參數(shù)sa、kp、zh等不必修正(3) .計算大、小齒輪分度圓直徑 dl=zlmn/cosp=24x2/cos 15.359°=49.78 mm d2=z2mn/cosp=30x2/cos 15.359° =62.22 mm(4) .計算齒輪寬度b=oddl=0.3x49.78= 14.934mm所以取b2=15mm，為易于補償齒輪軸 向位置誤差，應使小齒輪寬度人于人齒輪寬度，所以小齒輪約為bl=16mm3.11等效轉動慣量計算(不計傳動效率)小齒輪轉動慣量 lfoup) /32= ji 44x 1.4x7.

45、85x 10 3 / 32 =0. 276x 104 kg. m2式中鋼密度 p =7. 85x 10 3 kg/cm3同理，大齒輪轉動慣量jg2=0. 498x io'4 kg. m2查設計手冊初選滾珠絲杠cdm2005-3,得到d0=20 mm , 1=430 mm滾珠絲杠轉動慣量 js=( d04l p ) /32:n (2)4x 43x7. 85x 10-3 / 32 x io-4 kg. m2=0. 53x 10 4 kg. m2工作重物為12kg丄=(w/g) x (tsl> / 2 jt ) 2 +i2 =12x (0. 5/2jt) 2 +2. l2x10'4 kg. m2 =1. 71x10-6 kg. m2 因此,折算到電機軸上的等效轉動慣量j。je= j,i+ j<+(+i2 =0. 807 x 10-4 kg. m23.12電機的計算選型查設計指導書(4-7)(4-9)可知:mt=(fx+pfy) tsp/(27nii)= (180+0.06x14o)xo.oo5/(2 兀 x0.8><2.1 )=0.089n.mm(= (fftsp)/(27rni)= (pw tsp)/(27crii)=(0.06x 12x10x0.005)/ (27rx0.8x2.1)=0.00341n.m 上述式屮n絲杠預緊時