簡易數(shù)控銑床零部件設(shè)計最終版

1、 本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）題目（中文）簡易數(shù)控銑床零部件設(shè)計（英文）Simple CNC Milling Machine Parts Design學 院信息與機電工程學院年級專業(yè) 姓名 學號 指導老師 XXX大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計），題目簡易數(shù)控銑床零部件設(shè)計是本人在指導教師的指導下，進行研究工作所取得的成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明。除此之外，本論文（設(shè)計）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。本人完全意識到本聲明應承擔的法律責任。 作者簽名： 日期： 年 月 日上海師范大學本科畢業(yè)論文

2、（設(shè)計）選題登記表學生姓名學號專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化學 院信息與機電工程學院指導教師姓名/職稱/副教授題 目簡易數(shù)控銑床機械部件設(shè)計本選題的意義及國內(nèi)外發(fā)展簡況：機床作為機械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計算機技術(shù)的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導致了應用數(shù)字化技術(shù)進行柔性自動化控制的新一代機床數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。計算機的出現(xiàn)和應用，為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，

3、并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。數(shù)控機床與普通機床相比，其主要有以下的優(yōu)點：1.適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數(shù)控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。2.加工精度高；3.生產(chǎn)效率高；4.減輕勞動強度，改善勞動條件；

4、5.良好的經(jīng)濟效益；6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設(shè)的需要。我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預定的加工工藝目標。隨著數(shù)控機床越來越多的普及應用，數(shù)控機床的技術(shù)經(jīng)

5、濟效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。1984年，我國開始生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。可以預料，今后，機床的經(jīng)濟型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。隨著社會生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨精密

6、復雜，且需頻繁改型。特別是在宇航、造船、軍事等領(lǐng)域所需的零件，精度要求高，形狀復雜，批量小。普通機床已不能適應這些需求。為了滿足上述要求，一種新型的機床數(shù)字程序控制機床（簡稱數(shù)控機床）應運而生。 最早進行數(shù)控機床研制的是美國人。1952年，美國麻省理工學院成功地研制出一套三坐標聯(lián)動，利用脈沖乘法器原理的數(shù)控機床。但這臺數(shù)控機床僅是一臺試驗性的機床，當時用的電子元件是電子管。直到1954年11月，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床才生產(chǎn)出來。從此以后，世界上其他一些工業(yè)國家也多開始開發(fā)、生產(chǎn)及應用數(shù)控機床。我國數(shù)控機床的研制是從1958年起步的。1965年國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。從70年代開始

7、，數(shù)控技術(shù)廣泛應用于車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、點加工等領(lǐng)域，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。在這一時期，數(shù)控線切割機床由于結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格低廉，在模具加工中得到了推廣。80年代，我國從日本及美國、德國引進一些新技術(shù)。這使我國的數(shù)控機床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍。1985年，我國數(shù)控機床品種有了新的發(fā)展。 早期的數(shù)控機床控制系統(tǒng)采用電子管，體積大、功耗高，只在軍事部門應用。只有在微處理機用于數(shù)控機床后，才真正使數(shù)控機床得到了普及。目前數(shù)控技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是：實現(xiàn)高速度，搞可靠性，高精度，大功率，多功能；采用微處理機和微型計算機，向著增強功能、降低造價、方便使用的目

8、標進展；積極應用計算技術(shù)、系統(tǒng)工程理論和控制技術(shù)的最新成果，像這綜合自動化方向變革。研究內(nèi)容：1)機構(gòu)功能;2)結(jié)構(gòu)的強度和剛度;3)結(jié)構(gòu)的工藝;支承部件設(shè)計;4)主傳動部件設(shè)計;5)進給運動部件設(shè)計研究方法、手段及步驟：研究方法及手段：從理論出發(fā)，在掌握基礎(chǔ)知識的前提下借助各種工具書以及實驗器材完成研究。步驟：1)課題分析;2)方案擬定,系統(tǒng)總體方案設(shè)計;3)機械部件結(jié)構(gòu)設(shè)計;4)電器部件邏輯設(shè)計;5)整理資料,編寫設(shè)計說明書。主要參考文獻：數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)與設(shè)計作者:張耀滿等編著 頁數(shù):167 出版社:東北大學出版社；數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)與維修作者:韓鴻鸞主編 

9、頁數(shù):281 出版社:山東科學技術(shù)出版社；數(shù)控機床原理維護維修技術(shù) 數(shù)控及機械制造專業(yè)作者:楊波主編；技能型緊缺人才培養(yǎng)規(guī)劃教材編寫委員會編  出版社:海軍出版社 等時間進度：1月10號1月29號 查閱及收集相關(guān)資料1月30號2月29號 機械部件結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)分析2月30號3月29號 主傳動運動部件設(shè)計3月30號4月29號 進給運動部件設(shè)計4月30號5月7號 機械裝配圖的繪制和完成論文初稿學生 （簽名） 年 月 日指導教師意見： 指導教師 （簽名） 年 月 日專業(yè)負責人意見： 專業(yè)負責人 （簽名） 年 月 日 注：本表與畢業(yè)論文（設(shè)計）一起存檔，保存期為四年。上海師

10、范大學畢業(yè)論文（設(shè)計）指導記錄表學院： 專業(yè)指導教師學生姓名學號畢業(yè)論文（設(shè)計）題目日期指導內(nèi)容存在問題與進一步改進意見教師簽名學生簽名注：本表由指導教師根據(jù)畢業(yè)論文（設(shè)計）指導工作方案和實際指導情況填寫，在指導工作完成后交學院存檔，保存期四年。摘要如今機械加工行業(yè)已經(jīng)得到了快速發(fā)展，在機床設(shè)備要求方面也是越來越高,并得到了廣泛的應用。1、在機床傳動系統(tǒng)中，應用較廣泛的傳動是同步帶傳動。它把摩擦傳動轉(zhuǎn)換為嚙合傳動，防止了打滑現(xiàn)象，傳動精度高，效率大大提高，傳動比大，功率大。2、絲杠的應用是將旋轉(zhuǎn)運動通過絲母轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動,由普通絲杠或滾珠絲杠傳動，可獲得很高的精度和平穩(wěn)的運動。滾珠絲杠的傳動是

11、指絲杠和螺母之間加入適量的滾珠，使絲杠和螺母之間的摩擦由普通絲杠的滑動摩擦改善為滾動摩擦的一種螺旋傳動裝置。其目的是使旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，滾珠絲杠傳動是由滾珠絲杠、滾珠、螺母、滾珠循環(huán)返回裝置等零件組成。它的特點是：摩擦力小，逆正效率高；磨損低，壽命長；通過預緊作用可以除去軸向間隙，提高傳動精度，也不會自鎖。不過，它的缺點是結(jié)構(gòu)較為復雜，工藝性差，成本非常高。3、軸一般用來支承回轉(zhuǎn)零件，同時也可以傳遞運動和動力。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計即確定它的外形和整個結(jié)構(gòu)尺寸。對軸結(jié)構(gòu)影響的因素有很多，比如在機器中安裝位置的不同；作用在軸上的載荷性質(zhì)和大小的不同；其他零件在軸上的位置和它們之間的聯(lián)接方式不同；或者

12、是加工工藝和裝配工藝的不同等，所以設(shè)計軸時，一般沒有標準的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計時，應由具體情況具體分析。一般對軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：1）軸上各零件應有可靠的相對固定； 2）軸和軸上零件有準確的工作位置；3）形狀、尺寸應有利于減少應力集中；4）良好的制造和安裝工藝性。4、零件的加工應該遵循機械基本的加工順序：先粗后精，先面后孔，先主后次，基面先行。零件的檢驗應按照所需安排，完善的加工工藝體系，可以保證和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，并且會大大提高勞動生產(chǎn)率，降低成本。關(guān)鍵詞：滾珠絲杠傳動；同步帶傳動；軸；粗糙度；結(jié)構(gòu)設(shè)計AbstractThe machining industry has been rapid deve

13、lopment of the requirements of machine tool equipment is becoming more and more high, and has been widely used.1、Machine drive system, the widely used transmission is a belt drive. It converted to a friction drive gear transmission, to prevent skidding, driving accuracy, efficiency is greatly improv

14、ed, transmission and large power.2、Screw the application of the rotary motion to linear motion through changes in the wire mother, by ordinary screw or ball screw drive, the availability of high precision and smooth motion. The ball screw drive to add the right amount of ball screw and nut so that t

15、he friction between the screw and nut to improve the rolling friction of a helical gear by the sliding friction of the ordinary screw. Its purpose is to make the rotary motion into linear motion, the ball screw drive consists of ball screw, ball nut, ball circulation to return devices and other part

16、s. Other features are: the friction is small, the inverse is high efficiency and low; wear, long life; axial clearance can be removed by the pretension role to improve the transmission accuracy, it will not self-locking. However, its drawback is that the more complex structure, poor technology, the

17、cost is very high.3、Axis is generally used to support the rotating parts, but also can transmit motion and power. Its structural design, to determine its shape and size of the entire structure. Axis structural factors that affect a lot of different positions, such as installed in the machine; differ

18、ent role of the nature and size of the load on the shaft; other parts in the position of the axis and the join between them; or processing and assembly process different design axes, generally there is no standard structure. The design should be specific conditions. General requirements for the stru

19、ctural design of the shaft: 1) axis of each part should be a reliable and relatively fixed; 2) axis and the axis parts accurate location; 3) Shape, size should be conducive to reducing stress concentration; 4) manufacture and installation of the craft.4、Parts of the process should follow the basic m

20、echanical processing sequence: first rough after fine surface after the first hole, the first primary after the first base surface. The inspection of the parts should be arranged in accordance with the desired sound processing system, to ensure and improve the quality of the product, and will greatl

21、y improve labor productivity and reduce costs.Keywords:Ball; screw; drive; Belt; drive; Axis; Roughness; Structural design目錄上海師范大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明 I上海師范大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計）選題登記表II上海師范大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計）指導記錄表中文摘要及關(guān)鍵詞英文摘要及關(guān)鍵詞 1 設(shè)計目的和意義 12 設(shè)計內(nèi)容、方法和步驟 33 整體設(shè)計結(jié)構(gòu)3.1設(shè)計技術(shù)條件33.2 設(shè)備要求34 電機選擇及其參數(shù)4.1SPM132XL主軸電機主要特性和參數(shù)34.2 FXM無

22、刷AC伺服電機特性和參數(shù)35 主傳動帶輪設(shè)計過程5.1同步帶輪傳動簡介35.2 同步帶輪計算和選擇36 電機調(diào)整墊和支座設(shè)計7 隔墊設(shè)計8 絲杠計算過程8.1概述38.2 材料的選擇38.3耐磨性計算48.4基本參數(shù)48.5設(shè)計過程48.5.1確定滾珠絲杠副的導程48.5.2滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計算88.5.3確定預期額定動載荷4傳動剛度預緊計算89 主軸設(shè)計過程9.1主軸是主傳動系統(tǒng)的組成部件49.2估計軸的最細部位直徑49.3軸承的選用49.4彈簧擋圈選擇49.5脹套選用410滑枕箱體設(shè)計11軸承座設(shè)計12總結(jié)參考文獻 131 設(shè)計的目的和意義機床作為機械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一

23、直引起人們的關(guān)注，由于計算機技術(shù)的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導致了應用數(shù)字化技術(shù)進行柔性自動化控制的新一代機床數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。計算機的出現(xiàn)和應用，為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序

24、動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。數(shù)控機床與普通機床相比，其主要有以下的優(yōu)點：1.適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數(shù)控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。2.加工精度高；3.生產(chǎn)效率高；4.減輕勞動強度，改善勞動條件；5.良好的經(jīng)濟效益；6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進

25、步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設(shè)的需要。我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預定的加工工藝目標。隨著數(shù)控機床越來越多的普及應用，數(shù)控機床的技術(shù)經(jīng)濟效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，

26、因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。1984年，我國開始生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。可以預料，今后，機床的經(jīng)濟型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。隨著社會生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨精密復雜，且需頻繁改型。特別是在宇航、造船、軍事等領(lǐng)域所需的零件，精度要求高，形狀復雜，批量小。普通機床已不能適應這些需求。為了滿足上述要求，一種新型的機床數(shù)字程序控制機床（簡稱數(shù)控機床）應運而生。  最

27、早進行數(shù)控機床研制的是美國人。1952年，美國麻省理工學院成功地研制出一套三坐標聯(lián)動，利用脈沖乘法器原理的數(shù)控機床。但這臺數(shù)控機床僅是一臺試驗性的機床，當時用的電子元件是電子管。直到1954年11月，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床才生產(chǎn)出來。從此以后，世界上其他一些工業(yè)國家也多開始開發(fā)、生產(chǎn)及應用數(shù)控機床。我國數(shù)控機床的研制是從1958年起步的。1965年國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。從70年代開始，數(shù)控技術(shù)廣泛應用于車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、點加工等領(lǐng)域，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。在這一時期，數(shù)控線切割機床由于結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格低廉，在模具加工中得到了推廣。80年代，我國從日本及美國

28、、德國引進一些新技術(shù)。這使我國的數(shù)控機床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍。1985年，我國數(shù)控機床品種有了新的發(fā)展。  早期的數(shù)控機床控制系統(tǒng)采用電子管，體積大、功耗高，只在軍事部門應用。只有在微處理機用于數(shù)控機床后，才真正使數(shù)控機床得到了普及。目前數(shù)控技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是：實現(xiàn)高速度，搞可靠性，高精度，大功率，多功能；采用微處理機和微型計算機，向著增強功能、降低造價、方便使用的目標進展；積極應用計算技術(shù)、系統(tǒng)工程理論和控制技術(shù)的最新成果，像這綜合自動化方向變革。2 設(shè)計的內(nèi)容、方法和步驟2.1內(nèi)容1)機構(gòu)功能;2)結(jié)構(gòu)的強度和剛度;3)支承部件設(shè)計;4)主傳動部件設(shè)計;5)進給運動

29、部件設(shè)計2.2 方法及步驟從理論出發(fā)，在掌握基礎(chǔ)知識的前提下借助各種工具書以及實驗器材完成研究。步驟：1)課題分析;2)方案擬定,系統(tǒng)總體方案設(shè)計;3)機械部件結(jié)構(gòu)設(shè)計;4)電器部件邏輯設(shè)計;5)整理資料,編寫設(shè)計說明書。3 整體設(shè)計結(jié)構(gòu)3.1設(shè)計技術(shù)條件1、西班牙FAGOR SPM132XL主電機：22KW；2、主傳動比：1：4；3、西班牙FAGORFXM74伺服電機：26KN；4、滾珠絲杠用軸承：德國IBC60°推力接觸軸承；5、同步帶及帶輪：HTD-8M；6、脹套: 由武漢正通ZI 型改用德國CLAMPEX KTR150型；7、滾珠絲杠副：由南京FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動式改用日本T

30、HK BNFN型6310-5RRG0+1300 C3；8、鎖緊螺母用臺灣YINSH YSK型。3.2設(shè)計要求1、部件裝配圖；2、主要零件圖；3、主要零件工藝規(guī)程；4、計算過程。4 電機的選擇及其參數(shù)4.1 SPM132XL主軸電機主要特性和參數(shù)表1SPM132XL參數(shù)S1額定功率S6-40%額定功率S1額定扭矩S6-40%額定扭矩額定電壓S1電流S6-40%額定電流額定轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)速慣量重量推薦的SPD主軸驅(qū)動推薦的SCD主軸驅(qū)動單位KwKwNmNmVrmsArmsArmsrpmrpm10-3Kgm2Kg數(shù)值222814017827062.379.3150075000.071193.15表2尺寸

31、（mm）參數(shù)HABCKVWDxEbxhMNPQFXSTSPM132XL132216332891279020542x11012x826523030041426465754.2 FXM無刷AC伺服電機特性和參數(shù)表3特性靜態(tài)扭矩Nm峰值扭矩Nm各種電機額定轉(zhuǎn)速的靜態(tài)電流慣量Kgcm2重量Kg1200 rpm2000 rpm3000 rpm4000rpmlo（Amps）FXM74261306.210.415.420.612031.6表4尺寸（mm）型號AC1AC2LBBRDEFGDGARFXM741851853235332k6581083550型號MNP1P2STLVSTACVLPFXM7421518

32、0i624524515494.5M10x222053035 主傳動帶輪的設(shè)計過程5.1 同步帶輪傳動簡介同步帶亦稱同步齒形傳動，如圖所示：（P104）。它由梯形同步帶與齒輪帶組成，有時也附加緊輪，（本設(shè)計不帶有張緊輪）它是帶傳動的改進與發(fā)展。從摩擦傳動改變嚙合傳動，避免了打滑，常用做較精密的傳動，具有如下特點：a、傳動較精密；傳動平穩(wěn)，能吸震，噪聲小。b、預張緊力小，輪軸上所承受的負荷亦相對較?。籧、同步帶可用復合材料制作；d、傳動中心距要求較嚴、安裝精度要求較高，對兩帶輪軸線，平行度及中心距要求嚴格；維護保養(yǎng)方便，能在高溫，灰塵，水及腐蝕介質(zhì)中工作，不需潤滑；e、同步帶為預制件，已趨于標準化

33、，由專業(yè)廠生產(chǎn)。同時，同步帶所傳遞的線速度可達到50m/s、功率可達到300kw、傳動比I可達到1/10（極限允許1/20）、效率可達0.98左右。f、同步帶有強力層和基體兩部分組成，強力層由鋼絲繩和玻璃纖維制作，基體由聚氨酯或氯丁橡膠制成。g、帶輪可以自行設(shè)計也可采購，為了保證齒形帶和帶輪的正確嚙合，它們的周節(jié)應相等，帶的齒形角與帶輪的齒槽角相等且為14度，帶與帶輪制造工藝復雜。5.2同步帶輪計算和選擇（1）帶輪結(jié)構(gòu)分無邊和有邊兩種，如中心距大于小輪直徑8倍，選用有邊結(jié)構(gòu)，如線速度大于25 m/s帶輪應進行平衡檢驗；（2）小帶輪設(shè)計為BF型，大帶輪為BS型，傳動輪中心距要求較嚴，安裝精度要求

34、較高；（3）求計算功率：根據(jù)工作條件依參考文獻1中表2.4-6查處工作情況系數(shù)KS，PiKs x P=1.4×22=30.8KW；（4）求模數(shù)m：依計算功率Pj=30.8Kw小帶輪轉(zhuǎn)速n1=7000prs，查圖得出m=2.5；（5）求小輪齒數(shù)z1：根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速n1，查表得出zmin20；按z1> zmin的條件確定z1或按下式計算：z1=zk×zmin（zk為大于1的小帶輪增齒系數(shù)，設(shè)計時自定）取23。則z2=I×z1。因由題意傳動比1：3則z2=92，按表中的標準圓取整到90。（6）查表-帶輪節(jié)圓直徑： D158.57；D2229.18；（7）驗算傳動帶

35、線速度v（cm/s）：V=D1n1/60×103=3.14×58.57×1500/60×1000=4.60cm/s<Vmax(Vmax=2530m/s)（8）確定并協(xié)調(diào)Zn：若模數(shù)m<=2，取Zn>=4；若m>2取Zn>6；并滿足如下近似等式：Zn (1/2-(D2-D1)/6a)z1（0.5-（225-75）/6×400）×3013.12。a值可在amin=201.4mm與amax=575.5mm之間取。（9）確定標準齒形帶長度Lp：對于開口傳動（本設(shè)計采用開口傳動）；可按照下式計算L0：L0=2a0+

36、(/2)×(D01+D02)+(D02-D01)2/4a0=1309.57mm取整至Lp=1310。（10）計算帶寬b：依Zn查表得出kz=1,Ki=0.085;F=9.8N/mm;q=29N/(mm.m);按下式計算b：Fc=qv2/g=0.15N/mm; b=102×Pj/(Kz Kj(F-Fc)V=84.49mm; （11）驗算切應力r： r=Ft/(1.44mbzn)<=r=0.490.78Mpa; Ft =102Pj/V0.40Mpa<0.49 Mpa（12）驗算壓強P：按下式驗算PFt /0.6mbZn=0.46Mpa 查表得P5.9 Mpa(13)

37、 帶輪的幾何尺寸的確定：（表格）計算項目代號計算公式輔助公式或說明小帶輪大帶輪周節(jié)tt=m=9.42t=m=9.42節(jié)線到齒根間距：=0.75mm齒頂厚：Sa=2mm齒高：h=0.6mmC1查表得0.6mmb為帶寬Cd查表得0.82mm節(jié)圓直徑DD1=mZ1=66D2=mZ2=231頂圓直徑DD01= D12=64.5D02= D22=229.5頂圓周節(jié)tata1 =D01/ Z1=9.2ta2 =D02/ Z2=9.31齒槽深Hh=h+Cd=2.62h=h+Cd=2.62根圓直徑DfDf1= D012h=59.26Df2= D022h=223.26根圓齒槽寬WfWf=sa=m=3Wf=sa=

38、m=3齒根圓角半徑r1r11=0.1m=0.3r12=0.1m=0.3r2r21=0.15m=0.45r22=0.15m=0.45齒頂圓角半徑BB1=b+(310)=52B2=b+(310)=52Cd0.82mm0.82mm輪齒寬Br2mm2mm徑向間隙擋邊寬2mm（14）由于同步帶及同步帶帶輪已經(jīng)標準化，可以直接從網(wǎng)上和最新設(shè)計資料中獲得詳細的標準參數(shù)，具體數(shù)據(jù)如下：表5 HTD-8M同步帶輪齒型尺寸節(jié)距型號type節(jié)距pb齒高ht底圓半徑R齒槽寬S齒頂圓半徑r齒形角angle8M83.542.575.350.814°齒輪圖：表6 8M型同步帶輪尺寸規(guī)格齒數(shù)Z節(jié)徑d外徑DO擋邊直徑

39、df擋邊外徑db擋邊厚度h23-8M2358.5757.2064481.530-8M3076.3975.028261.556-8M56142.6141.2390-8M90229.18227.81表7，8，9 同步帶輪精度要求表7帶輪外徑(mm)公差25.4050.800-+0.085.80101.600-+0.08101.70177.800-+0.13177.80304.800-+0.15表8帶輪外徑(mm)端面允許跳動量(mm)101.600.1101-254外徑×0.001>2540.25+（外徑-254）×0.005表9帶輪外徑(mm)徑向允許跳動量(mm)20

40、3.200.13>203.200.13+（外徑-203.20）×0.005HTD-8M圓弧同步帶齒型尺寸如下圖所示：表10 HTD-8M同步帶規(guī)格、型號、尺寸規(guī)格節(jié)線長(mm)齒數(shù)840-8M8401051304-8M13041636 電機調(diào)整墊和支座的設(shè)計電機調(diào)整墊的作用是用于調(diào)整兩帶輪中心距，使同步帶和帶輪保持一定松緊關(guān)系便于正常工作。于是調(diào)整墊要與電機和支座聯(lián)接，對其設(shè)計要求比較嚴格，特別是起定位作用的接觸部位經(jīng)濟精度和表面粗糙度要求更嚴，設(shè)計過程要充分考慮電機固定板和支座的結(jié)構(gòu)，具體形狀和參數(shù)見圖。支座用來支撐電機，要求有足夠的剛度和強度，為了節(jié)約成本可選用灰鑄鐵，其主

41、要接觸表面要有一定的經(jīng)濟精度和表面粗糙度，具體形狀和參數(shù)見圖。7 隔墊的設(shè)計為了使小帶輪在電機輸出軸上可以固定，必須限制其軸向自由度；并由于電機輸出軸有一個M16-H6的螺紋孔。于是可以設(shè)計一個“T”隔墊，再用內(nèi)六角圓柱螺釘來擰緊。根據(jù)帶輪內(nèi)孔和外圓尺寸，螺釘直徑，帶輪總長求出一些主要參數(shù)如：外徑32h6，54，端面四個通孔所在圓的直徑為53，內(nèi)孔分別為18，28。隔墊的具體形狀和參數(shù)見零件圖。8 絲杠設(shè)計過程8.1概述滾珠絲杠傳動:在螺母和絲杠之間放入適量的滾珠，使螺母和絲杠之間的摩擦阻力由滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦的螺旋傳動裝置。它的作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，它由滾珠、螺母、滾珠絲杠、滾

42、珠循環(huán)返回裝置等零件組成。有以下特點： 1）定位精度高：滾珠絲杠副發(fā)熱率低，溫升小以及在加工過程中對伺服采取預拉伸并拉緊消除軸向間隙等措施，使絲杠副具有高的定位精度和重復定位精度。2）傳動效率高：在滾珠絲杠副中，自由滾動的滾珠與運動在絲杠與螺母之間傳遞。這一傳動方式取代了傳統(tǒng)螺紋絲杠副的絲杠與螺母直接作用方式，因而以極小滾動摩擦代替了傳統(tǒng)絲杠的滑動摩擦，使?jié)L珠絲杠傳動率達到90%以上，整個傳動副的驅(qū)動力矩減少至滑動絲杠的1/3左右，發(fā)熱率也因此得到幅度降低。3）傳動可逆性：滾珠絲杠副沒有滑動絲杠粘帶磨擦，消除了在傳動過程中可能出現(xiàn)的爬行現(xiàn)象，滾珠絲杠副能實現(xiàn)兩種傳動方式將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動

43、或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動并傳遞動力。4）同步性能好：由于滾珠絲杠副運轉(zhuǎn)順滑、消除軸向間隙以及制造的一致性，采用多套滾珠絲杠副方案驅(qū)動同一裝置或多個相同部件時，可獲得很好的同步工作。5）磨損小壽命長： 由于對絲杠滾道形狀的準確性、表面硬度、材料的選擇等方面加以嚴格控制，滾珠絲杠副的實際壽命遠高于活動絲杠。此外摩擦力小，逆正效率高；通過預緊可消除軸向間隙，提高傳動精度；不會自鎖；缺點是結(jié)構(gòu)較復雜，工藝性差，成本高。滾珠絲杠副因優(yōu)越的摩擦特性使其廣泛應用于各中工業(yè)設(shè)備、精密儀器當中。尤其是近年滾珠絲杠副作為數(shù)控機床直線驅(qū)動執(zhí)行單元，在機床行業(yè)得到廣泛的運用。8.2材料的選擇7級和7級以上精度等級的

44、絲杠需淬硬的可選用合金工具鋼9Mn2V和CrW-Mn等，不淬硬的可選用高碳工具鋼調(diào)質(zhì)。8級和8級以上精度等級的絲杠需淬硬的可選用合金鋼40Cr等，不淬硬的可選用45鋼等。8.3耐磨性計算螺紋工作面上單位壓力P的大小直接影響絲杠磨損的速度，應限制工作面上的單位壓力，以確保絲杠的耐磨性。由耐磨性決定絲杠中徑d的公式為: 式中，d為絲杠的中徑（cm），P為絲杠所受的最大軸向力（N）；為螺母長徑比；=L/d，L為螺母的長度（mm），一般取1.24；P為許用單位壓力（N/cm2）。螺母的螺紋圈數(shù)一般不超過10，因為圈數(shù)越多，載荷分布越不均勻，第10圈以后的螺紋，實際上起不到分擔載荷的作用了。8.4基本參

45、數(shù)工作臺重量：W1=15000N；工件和夾具重量最大值：W2=30000N；工作臺行程最大值:LK=2000mm；工作臺導軌動摩擦系數(shù)：=0.1，靜摩擦系數(shù)：0=0.2；快速進給速度：Vmax=8m/min；定位精度為20m/300mm；全行程25m；重復定位精度為20m；要求壽命25000小時.表11其他狀況切削方式縱向切削力Pxl(N)垂直切削力Pzi(N)進給速度Vi(m/min)工作時間百分比t%絲杠軸向載荷（N）絲杠轉(zhuǎn)速r/min強力切削300015000.610292060普通切削15008000.830185080精切削8003001501320100快速進給0081080080

46、08.4設(shè)計過程使用條件、負載、速度、加速度、最大行程、位置精度、壽命 P類T類算出滾珠絲杠副的最大導程滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計算確定預期額定動載荷Cam按精度要求確定滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m由強度計算確定滾珠絲杠副的最小螺紋底徑確定滾珠絲杠副的螺母型式代號確定預緊力基本額定靜載荷驗算對預拉伸滾珠絲杠，計算行程補償值C和預拉伸力Ft確定滾珠絲杠副支承所用軸承的型號、規(guī)格滾珠絲杠副工作圖設(shè)計各種傳動力矩的計算，電機選擇傳動系統(tǒng)剛度計算傳動系統(tǒng)剛度驗算及滾珠絲杠副的精度選擇、訂貨代號滾珠絲杠副精度經(jīng)驗選擇滾珠絲杠副臨界壓縮載荷Fc的校驗滾珠絲杠副的極限轉(zhuǎn)速nc的校驗滾珠絲杠副Dn的校驗滾珠絲杠

47、副形位公差的標注確定滾珠絲杠副的導程Ph由傳動關(guān)系圖，工作臺最高移動速度vmax，電機最高轉(zhuǎn)速nmax，傳動比i等確定Ph。工作臺最高移動速度Vmax=8m/min,電機最高轉(zhuǎn)速nmax=800r/min,傳動比I等確定Ph 計算出的Ph按規(guī)定的公稱值的較大值取整，故Ph=10。8.4.2滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計算 1）最小載荷Fmin:機器空載時滾珠絲杠副的傳動力，如工作臺重量引起的摩擦力。 2）最大載荷Fmax：選機器承受最大負載時滾珠絲杠副的傳動力。如機床切削時，切削力在滾珠絲杠軸向的分力與導軌摩擦力之和即為Fmax（這時導軌摩擦力是由工作臺、工件、夾具三者總的重量以及切削力在垂直導軌方

48、向的分量共同引起）。3)滾珠絲杠副的當量轉(zhuǎn)速nm及當量載荷Fm：滾珠絲杠副在n1、n2、n3nn各轉(zhuǎn)速下，各轉(zhuǎn)速工作時間占總時間的百分比分別為t1%、t2%、t3%tn%,所受載荷分別是F1、F2、F3Fn 。 得 則：8.4.3確定預期額定動載荷 1）按滾珠絲杠副的預期工作時間Lh（小時）計算由表16得：輕微沖擊時 取=1.3、表17查得：13級取=1、表18查得：可靠性97%取=0.44，已知=20000 則：表12負荷性系數(shù)負荷性質(zhì)無沖擊（很平穩(wěn)）輕微沖擊伴有成績或震動fw11.21.21.51.52表13精度系數(shù)精度等級1，2，34，5710fa1.00.90.80.7表14可靠性系數(shù)

49、可靠性%909596979899fc10.620.530.440.330.21表15預加負荷系數(shù)預加負荷類型重預緊中預緊輕預緊fe3.44.56.7 2）有預加負荷的滾珠絲杠副需要按最大軸向負載Fmax計算：式中fe由表19得：fe=4.5 Fmax=F1=49500N 則以上結(jié)果中選則較大的作為滾珠絲杠副的值，則：Cam=222750(N)3）由精度要求確定允許滾珠絲杠的最小螺紋底面直徑d2m 估算滾珠絲杠的最大允許軸向變型量m，一般情況下影響死區(qū)間隙的主要因素程序自小到大排列順序是：a、螺母座、軸承座的剛度kh；b、滾珠絲杠副的扭轉(zhuǎn)剛度kk; c、聯(lián)軸節(jié)的剛度kt; d、折合到滾珠械副的伺

50、服系統(tǒng)的剛度kR; e、滾珠絲杠副中滾珠與滾道的接觸剛度kc; f、支承軸承的軸向剛度kb;g、滾珠絲杠本身的拉壓剛度K。所以滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的剛度K可按下式計算：1/K1/ ks+1/ kb+1/ kc+1/ kR+1/ kt+1/ kk+1/ kh其中前三項最主要，而ks又占總量的（1/31/2）。一般情況下可按照下式進行計算：1/K1/ ks+1/ kb+1/ kc在機械裝配中，移動部件處在不同的位置時系統(tǒng)各處的剛度K一般是不同的，剛度最小的地方用kmin表示。當滾珠絲杠副軸向受到工作載荷用作時，整個的傳動系統(tǒng)便會產(chǎn)生彈性形變，且F/K。則會影響系統(tǒng)的傳動精度，而系統(tǒng)受影響最大的是km

51、in處。機械裝置或機床的伺服系統(tǒng)的精度一般是在空載的情況下檢驗的。空載時，作用在滾珠絲杠副上的最大軸向工作載荷是靜摩擦力F0。移動部件在kmin（又稱摩擦死區(qū)誤差），它是影響重復定位精度的最主要因素。一般占重復定位的1/2到1/3。所以規(guī)定滾珠絲杠副允許的最大軸向變形為：mF0/ kmin（1/31/4）·重復定位精度3。滾珠絲杠副的精度是影響定位精度最主要的因素，其次是滾珠絲杠本身的拉壓彈性變形（因這種彈性變形隨滾珠螺母在滾珠絲杠上的位置變化而變化）。以及滾珠絲杠副摩擦力矩的變化等。一般估算以m<=（1/41/5）的定位精度，m6.25。以上兩種方法估算出的最小值取為m值（單

52、位m）。即取m3。4）估算滾珠絲杠副的底徑d2m。（滾珠絲杠安裝方式為兩端固定）又故L（1.11.2）2000+（1014）10=3500F0=0W1 已知0=0.2 ，W1=15000N 。故F0=0.215000=3000N， 則5)確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號根據(jù)傳動方式及事業(yè)情況，按照樣本可以確定滾珠螺母形式。按照已估算出的Ph，Cam可在樣本中查出對應的滾珠絲杠底徑d2，額定動載荷Ca應主要d2>= d2m， Ca >= Cam，但不宜過大，否則會使?jié)L珠絲杠副的轉(zhuǎn)動慣量偏大，結(jié)果尺寸也偏大。然后再確定公稱直徑。循環(huán)圈數(shù)，滾珠螺母的規(guī)格代號有關(guān)的安裝連接尺寸。在樣本中查表得絲杠

53、底徑57.3mm，則可確定公稱直徑d063mm，循環(huán)圈數(shù)n5，絲杠外徑d162.5mm，鋼球直徑DW70.144mm；剛度K2505N/m；動載荷Ca =62.4KN，靜載荷Coa =258KN，由此確定規(guī)格代號為：（查樣本可得到）BNFN 6310-5RRG0+1539 C3。8.4.5對預緊滾珠絲杠副確定其預緊力Fp當選擇預緊螺母形式的滾珠軸承絲杠副時需定預緊力。當最大軸向工作載荷Fmax能確定時，因為Fmax=F1=495000N能確定，所以6）對預緊拉伸的滾珠絲杠副，計算行程補償值C和預拉伸力Ft，對于兩端固定支承，需要預拉伸的滾珠絲杠副應規(guī)定目標行程補償C，并計算預拉伸力：Ca×t&#