龍門式數(shù)控鉆床設(shè)計(jì)說明書

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）龍門式數(shù)控鉆床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)The Mechanical Structural Design For Gantry CNC Drilling Machine學(xué)生姓名所在院系所學(xué)專業(yè)所在班級(jí)指導(dǎo)教師教師職稱完成時(shí)間： 周 海 東 ： 機(jī) 電 學(xué) 院 ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 ： 機(jī)制0545 ： 杜 華 ： 教 授 ： 2009年6月18日 長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院摘 要近些年來，國內(nèi)外機(jī)床工業(yè)的發(fā)展十分迅速，以數(shù)控為特征的現(xiàn)代化機(jī)床在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)碰到一些大型回轉(zhuǎn)體類零件，其上需加工很多孔。用普通機(jī)床對(duì)其加工往往會(huì)遺漏，而小型數(shù)控加工中心則難以對(duì)其進(jìn)行加工

2、。本課題就是針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)一臺(tái)龍門式數(shù)控鉆床，專門適合對(duì)這一類零件進(jìn)行鉆削加工。它不僅大大減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。本次設(shè)計(jì)包括了數(shù)控鉆床的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)，其中包括：主軸箱中的主傳動(dòng)系裝配；進(jìn)給系統(tǒng)中的工作臺(tái)裝配和傳動(dòng)系統(tǒng)中的絲杠螺母等設(shè)計(jì)。同時(shí)，將各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)合理運(yùn)用，以達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。機(jī)械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。機(jī)床工業(yè)則是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)，它在國民經(jīng)濟(jì)中起著至關(guān)重要的作用，但我國機(jī)床工業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距，我們必須奮發(fā)圖強(qiáng)，努力工作，以便早日趕上世界先進(jìn)水平。關(guān)鍵詞數(shù)控鉆床 主軸箱 工作臺(tái) 絲杠螺母AbstractIn recent years

3、, domestic machine tool industry developed rapidly, to a modern CNC machine tool is characterized by widely used in the production. In the industrial and agricultural production, often encounter a number of large-scale rotating body parts, its a lot of holes to be processed. Ordinary machine tools a

4、re often left out of its processing, and small-scale CNC machining center is difficult to carry out its processing. The subject is a response to this problem, the design of a gantry CNC Drilling Machine, specifically suited for this type of drilling parts. It not only greatly reduces the operator

5、9;s labor intensity and labor productivity increased significantly. The design includes a CNC drilling machine of the main mechanical structure, including: the main spindle box powertrain assembly; feeding system table in the assembly and the lead screw nut drive system design. At the same time, the

6、 related technology will be used in a reasonable manner, so as to achieve the purpose of optimum design. Machinery manufacturing industry is the foundation of the national economy. Machine tool industry is the basis of mechanical manufacturing industry, which in the national economy plays a vital ro

7、le, but China's machine tool industry and still a wide gap between developed countries, we must work hard, work hard in order to catch up with the world at an early date advanced level.Keywords:CNC drilling machine headstock worktable leadscrew and nut. 目 錄一 緒論11.1 金屬切削機(jī)床及其重要地位11.2 問題的提出11.3國內(nèi)外發(fā)

8、展?fàn)顩r1二 方案論證22.1 總體布局方案論證2數(shù)控立式鉆床2鉆削中心2 印刷線路板數(shù)控鉆床3其它大型數(shù)控鉆床32.2 數(shù)控鉆床功能組成及各部件方案論證32.2.1 數(shù)控系統(tǒng)總體方案確定3 主機(jī)部分總體方案確定4三 橫梁滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算53.1 動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算53.2 滾珠絲杠軸向負(fù)荷F的計(jì)算63.3 確定滾珠絲杠型號(hào)73.4 珠絲杠副的幾何參數(shù)73.5 傳動(dòng)效率計(jì)算73.6 剛度檢驗(yàn)8四 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算84.1主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)計(jì)算8 動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算84.2 主軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算144.2.1 選擇軸的材料144.2.2 估算軸的直徑144.2.3 按彎扭軸上合成強(qiáng)度條件計(jì)算15 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核

9、計(jì)算164.3 軸承的選擇與校核184.4 主軸上鍵的選擇與校核20擠壓強(qiáng)度校核204.4.2 耐磨條件校核20五 工作臺(tái)設(shè)計(jì)與計(jì)算205.1 工作臺(tái)電機(jī)的選擇215.1.1 確定脈沖當(dāng)量215.1.3 等效力矩計(jì)算225.1.4 確定蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比22確定電機(jī)型號(hào)225.2 工作臺(tái)蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算235.2.1 確定蝸輪蝸桿模數(shù)23蝸桿軸的剛度驗(yàn)算24蝸桿蝸輪幾何尺寸計(jì)算245.2.4 蝸桿傳動(dòng)的效率和散熱計(jì)算275.3 工作臺(tái)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算285.4 工作臺(tái)滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算28滾動(dòng)體的尺寸要求及確定29滾動(dòng)體數(shù)目確定295.4.3 保持架樣式29總結(jié)30致謝31參考文獻(xiàn)32一 緒論1.

10、1 金屬切削機(jī)床及其重要地位 金屬切削機(jī)床（Metal cutting machine tools）是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)械零件的機(jī)器。它是制造機(jī)器的機(jī)器，所以稱它為“工作母機(jī)”。習(xí)慣上簡(jiǎn)稱為機(jī)床。機(jī)床的母機(jī)屬性決定了它在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。機(jī)械制造業(yè)肩負(fù)著為國民經(jīng)濟(jì)各部分提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備的任務(wù)。機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，而機(jī)床工業(yè)則是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)，一個(gè)國家的機(jī)床工業(yè)技術(shù)水平在很大程度標(biāo)志著這個(gè)國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。1.2 問題的提出在生產(chǎn)活動(dòng)中，經(jīng)常會(huì)遇到需要在大型回轉(zhuǎn)體零件上加工出許多孔。如用普通機(jī)床，往往會(huì)遺漏加工，故需設(shè)計(jì)一臺(tái)大型數(shù)控鉆床來對(duì)其進(jìn)行加工

11、。這不僅減輕了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。1.3 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r（一）國內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀 近年來我國企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。 2001年，我國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第5名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位，達(dá)47.39億美元，僅次于美國的53.67億美元，消費(fèi)額比上一年增長(zhǎng)25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求，使我國機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)，2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位，

12、達(dá)24.06億美元，比上年增長(zhǎng)27.3%。 （二）國外數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀況 1、國際機(jī)床市場(chǎng)的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床。 1998年世界機(jī)床進(jìn)口額中大部分是數(shù)控機(jī)床，美國進(jìn)口機(jī)床的數(shù)控化率達(dá)70%，我國為60%。目前世界數(shù)控機(jī)床消費(fèi)趨勢(shì)已從初期以數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉(zhuǎn)向以加工中心、專用數(shù)控機(jī)床、成套設(shè)備為主。 2、國外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普遍運(yùn)用，數(shù)控機(jī)床走向網(wǎng)絡(luò)化、集成化已成為必然的趨勢(shì)和方向，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入制造工廠的車間只是時(shí)間的問題。從另一角度來看，目前流行的ERP即工廠信息化對(duì)于制造業(yè)來說，僅僅局限于通常的管理部門（人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷）或設(shè)計(jì)、開發(fā)等等

13、上層部分的信息化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，工廠、車間的最底層加工設(shè)備數(shù)控機(jī)床不能夠連成網(wǎng)絡(luò)或信息化就必然成為制造業(yè)工廠信息化的制約瓶頸，所謂的ERP就比較“虛”沒有能夠真正地解決制造工廠的最關(guān)鍵的問題。所以，對(duì)于面臨日益全球化競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)代制造工廠來說，第一是要大大提高機(jī)床的數(shù)控化率，即數(shù)控機(jī)床必須達(dá)到起碼的數(shù)量或比例；第二就是所擁有的數(shù)控機(jī)床必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無阻。 以西門子為代表的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商已在幾年前推出了具有網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)控系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的RS232接口外，還備有以太網(wǎng)接口，為數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)提供了基本條件。由于國

14、外企業(yè)的發(fā)展水平，數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)接口功能被定義為用于遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷。二 方案論證2.1 總體布局方案論證數(shù)控鉆床是數(shù)字控制為主的孔加工機(jī)床。在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程中，數(shù)控鉆床的出現(xiàn)是比較早的。50年代末，我國已有幾種數(shù)控鉆床的雛形。美國普拉特惠特尼公司在1961年就成批生產(chǎn)Tape-O-Matic數(shù)控鉆床。它也是數(shù)控鉆床的最早產(chǎn)品。此后，美國、日本等國家的公司也陸續(xù)生產(chǎn)數(shù)控鉆床，數(shù)控轉(zhuǎn)塔鉆床等產(chǎn)品。數(shù)控鉆床按其布局形式及功能特點(diǎn)可分為數(shù)控立式鉆床、鉆削中心、印刷線路板數(shù)控鉆床，數(shù)控深孔鉆床及其它大型數(shù)控鉆床等。2.1.1 數(shù)控立式鉆床數(shù)控立式鉆床是在普通立式鉆床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以完成鉆

15、，擴(kuò)，鉸，攻絲等多道工序。適用于孔間距離有一定精度要求的零件的中小批量生產(chǎn)。它一般帶有兩坐標(biāo)數(shù)控十字型工作臺(tái)，被加工零件裝夾在工作臺(tái)上可進(jìn)行兩坐標(biāo)移動(dòng)，其控制系統(tǒng)一般是點(diǎn)位控制系統(tǒng)。屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控，價(jià)格便宜。2.1.2 鉆削中心鉆削中心是在3坐標(biāo)數(shù)控立式鉆床的基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)塔刀庫及自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)而成的采用無級(jí)調(diào)速的主軸電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變換主軸轉(zhuǎn)速，可以進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻絲等加工工序，而且，可以完成具有直線和圓弧插補(bǔ)的輪廓控制銑削。由于一般中小型零件大多需要幾把刀具來加工，故增加自動(dòng)換刀裝置并同時(shí)自動(dòng)變換主軸轉(zhuǎn)速?？蓽p輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少換刀時(shí)間，既提高了機(jī)床的自動(dòng)化程度，又提高了生產(chǎn)率。由于用輪

16、廓控制數(shù)控系統(tǒng)代替了點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)?？蛇M(jìn)行具有直線和圓弧插補(bǔ)功能的銑削加工，更適合于鉆銑聯(lián)合加工的零件。根據(jù)換刀原理及機(jī)床結(jié)構(gòu)的不同，目前鉆削中心分為單立柱式玉雙立柱式兩種。多立柱式的換刀方式是在磚塔中徑布置6或8根主軸，由轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)換及自動(dòng)換刀。由于轉(zhuǎn)塔中需要布置多根主機(jī)，并由主軸主傳動(dòng)，分度，定位等機(jī)構(gòu)。由于轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，還有尺寸限制，主軸剛性受到一定影響，各主軸間的位置精度也不理想，因此多主軸式鉆削中心存在上述一些問題，很多廠家開發(fā)了單軸式鉆削中心，它是在同一根主軸上自動(dòng)換裝有各種刀具的刀柄實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，并采用轉(zhuǎn)塔式刀庫，克服了多軸式的缺點(diǎn)。 印刷線路板數(shù)控鉆床印刷

17、線路板數(shù)控鉆床是一種專門用來加工印刷線路板的專用鉆孔機(jī)床。2.1.4 其它大型數(shù)控鉆床對(duì)于某些大型零件，在一般數(shù)控鉆床，鉆削中心上無法加工。故使用大型數(shù)控鉆床。由于該設(shè)計(jì)的鉆床是要求鉆妃的最大直徑為，且工件為的盤形零件，工件高度為，屬大型多孔零件，加工所需刀雎較少，且不頻繁換刀，孔距精度要求不太高，故設(shè)計(jì)成龍門式數(shù)控 鉆床，其也可完成鉆、擴(kuò)、鉸、攻絲等多道工序。2.2 數(shù)控鉆床功能組成及各部件方案論證數(shù)控鉆床一般包括以下幾個(gè)部分：（1）、主機(jī) 包括床身，立柱，工作臺(tái)，和主軸箱等機(jī)械部件（2）、數(shù)控系統(tǒng)（3）、驅(qū)動(dòng)裝置（4）、其它輔助裝置，如冷卻系統(tǒng)，防護(hù)罩，排屑器。 數(shù)控系統(tǒng)總體方案確定.1

18、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)，點(diǎn)們直線系統(tǒng)，連續(xù)控制系統(tǒng)。點(diǎn)位控罅系統(tǒng)只能夠?qū)崿F(xiàn)由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確移動(dòng)，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。連續(xù)控制系統(tǒng)要求工作臺(tái)或刀具沿各個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有精確的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。數(shù)控鉆床在工作臺(tái)移動(dòng)過程中鉆頭并不進(jìn)行鉆孔加工，回此數(shù)控裝置可采用點(diǎn)位控制方式。點(diǎn)位系統(tǒng)的要求是快速定位，保證定位精度。.2 伺服系統(tǒng)的選擇開環(huán)控制系統(tǒng)沒有檢測(cè)反饋部件，不能糾正系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差。但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整維修方便，在速度和精度要求不太高的場(chǎng)合廣泛應(yīng)用。閉環(huán)控制系統(tǒng)在機(jī)床移動(dòng)部件上裝有檢測(cè)反饋元件來檢測(cè)實(shí)際位移，能補(bǔ)償系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差，伺服控制精度高，調(diào)試復(fù)雜，

19、系統(tǒng)造價(jià)高。由于該機(jī)床是加工敢距精度有要求但不太高的零件，采用開環(huán)控制系統(tǒng)。精度要求滿足，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整維修容易，可降低機(jī)床造價(jià)。并采用步進(jìn)電機(jī)作為伺服電機(jī)。.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式確定 為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作臺(tái)平穩(wěn)性，通常提出低摩擦，低質(zhì)量，高剛度，無間隙，高諧振，以及由適宜阻尼比的要求。為滿足低摩擦，盡量消除傳動(dòng)間隙的要求。本設(shè)計(jì)橫梁采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。為提高系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度，保證加工精度，絲杠支撐設(shè)計(jì)成兩端軸向固定，并加預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)。 主機(jī)部分總體方案確定.1 工作臺(tái)工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床的重要部件，其形式尺寸往往表現(xiàn)機(jī)床的規(guī)格和性能。工作臺(tái)有矩形，回轉(zhuǎn)形式，以及傾斜成各種角度的萬能工

20、作臺(tái)等三種。由于該機(jī)床是加工大型盤形零件。故采用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。并采用開環(huán)控制。其定們精度由控制系統(tǒng)決定。開環(huán)系統(tǒng)中的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)由傳動(dòng)系統(tǒng)，間隙消除裝置，及蝸輪夾緊裝置等組成。.2 床身采用龍門式結(jié)構(gòu)。由兩立柱，頂梁，橫梁，工作臺(tái)，主軸箱等組成。其鉆孔的位置定們分別由主軸箱沿橫梁的橫向移動(dòng)和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。橫梁可沿兩個(gè)立柱的導(dǎo)軌上下調(diào)整位置，以適應(yīng)不同高度的加式需要。這種布局形式由兩個(gè)立柱，頂梁和床身構(gòu)成龍門框架式結(jié)構(gòu)，主軸中心線的懸身距離也很小，所以剛度較高，可提高加工精度。.3 主軸箱 帶有刀具的主軸箱的垂直移動(dòng)為Z坐標(biāo)。采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。其旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可變換主軸轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)

21、鉆孔直徑改變的需要。各主要參數(shù)工件為的盤形零件鉆孔大小為工件高度為查表：最大鉆孔直徑確定主軸圓錐孔莫氏號(hào)數(shù)為4主軸端面到工作臺(tái)的最大距離主軸端面到底座工作臺(tái)面的最大距離三 橫梁滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算 額定動(dòng)負(fù)荷是指當(dāng)一批規(guī)格相同的滾珠絲杠螺母副，在一負(fù)荷力的測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)下，能通過運(yùn)動(dòng)，而有不產(chǎn)生疲勞損傷時(shí)所能承受的最大軸向載荷。當(dāng)時(shí)，滾珠絲杠螺母的主要破壞形式是工作表面的疲勞點(diǎn)蝕，因此要進(jìn)行動(dòng)載荷強(qiáng)度計(jì)算，其計(jì)算動(dòng)載荷應(yīng)小于或等于滾珠絲杠螺母副的額定動(dòng)負(fù)荷，有公式：式中，動(dòng)載荷系數(shù)，從數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)15表5-1可查得：硬度影響系數(shù)，同上，表5-2可查得：當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，單位N滾珠絲杠螺

22、母副的額定動(dòng)負(fù)荷，單位N壽命，以為1個(gè)單位。式中，使用壽命，h;循環(huán)次數(shù)；滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速，。式中，、滾珠絲杠螺母副所承受的軸向載荷，N；、與、相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，；、相對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間，3.2 滾珠絲杠軸向負(fù)荷F的計(jì)算（1）摩擦力的計(jì)算初估算主軸箱重量為1000N， 知；（2）慣性力計(jì)算有公式： 顯然慣性力很小，可忽略，所以。軸向負(fù)荷（3）絲杠螺母長(zhǎng)度估算由公式： 查表得，使用推薦壽命，初選絲杠螺距由此可以算出絲杠轉(zhuǎn)速：所以： （4）確定最大動(dòng)負(fù)荷：式中，滾珠絲杠軸向負(fù)荷；負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)；查數(shù)控機(jī)床機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)6中表4-2得=1.2溫度系數(shù)；同上書中在表4-3中可得：=1;硬度系數(shù)；同上書

23、中表4-4中得到：=1;精度系數(shù)；同上書中表4-5中得到：=1;可靠性系數(shù)；同上在表4-6中可得：=1；將查得數(shù)值：=1.2; =1; =1; =1; =1;代入公式得：3.3 確定滾珠絲杠型號(hào)額定動(dòng)負(fù)荷應(yīng)滿足的條件為：額定動(dòng)負(fù)荷最大動(dòng)負(fù)荷查書數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南7表F-8可得：取公稱直徑 滾珠絲杠螺母副的型號(hào)為：FF3204-3；其基本額定動(dòng)負(fù)荷為96000N，足夠用。3.4 珠絲杠副的幾何參數(shù)公稱直徑 螺距 螺旋升角 滾珠直徑 滾道半徑 偏心距 絲杠外徑 絲杠內(nèi)徑 螺母配合外徑 螺母裝配總長(zhǎng)度 3.5 傳動(dòng)效率計(jì)算式中，為摩擦角；為絲杠螺旋升角。3.6 剛度檢驗(yàn)滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程

24、L的變化量P=100N； L=0.45cm;E= (材料為鋼)所以絲杠因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。所以導(dǎo)程總誤差為：查標(biāo)志B級(jí)精度的絲杠允許誤差為50故剛度足夠。四 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)計(jì)算在主傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體機(jī)床進(jìn)行具體分析，一般應(yīng)滿足以下幾個(gè)基本要求：a) 滿足機(jī)床使用性能的要求b) 滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求c) 滿足機(jī)床工作性能的要求d) 滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的要求e) 調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、便于加工和裝配。防護(hù)性能好，使用壽命長(zhǎng)。而且在設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)按照主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則來設(shè)計(jì)：即傳動(dòng)副前多后少原則；傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相致的原則；變速組的降

25、速要前慢后快，中間軸的轉(zhuǎn)速不宜超過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1.1 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定鉆頭采用高速鋼鉆頭，同切削加工手冊(cè)查得：（P516）頁取切削速度，進(jìn)給量取。4.1.1.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定采用ZK9350型龍門式數(shù)控鉆床主軸轉(zhuǎn)速范圍。取由機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)11表3-10（P97）頁得：由切削用量手冊(cè)10查得：（P61）切削功率 由此可以選取主軸電動(dòng)機(jī)。4.1.1.3 主軸電動(dòng)機(jī)型號(hào)由切削功率選取Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（P167-表12-1）。其參數(shù)如下：Y132M1-6電機(jī)：極數(shù)為6極，額定功率4KW,滿載轉(zhuǎn)速960r/min,額定轉(zhuǎn)矩2，質(zhì)量73kg，同步轉(zhuǎn)速為60

26、2530.由上面可以確定:主軸: ,電動(dòng)機(jī): ,， ，,通常，無級(jí)變速裝置作為傳動(dòng)系中的基本組，而分級(jí)變速作為擴(kuò)大組，其公比理論上應(yīng)等于無級(jí)變速裝置的變速范圍。實(shí)際上，由于機(jī)械無級(jí)變速裝置屬于摩擦傳動(dòng)，有相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象，可能得不到理論上的轉(zhuǎn)速。為了得到連續(xù)的無級(jí)變速，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使分級(jí)變速箱的公比略小于無級(jí)變速的變速范圍，即取。使轉(zhuǎn)速之間有一小段重疊，保證轉(zhuǎn)速連續(xù)。 由上面的已知條件可以知道： 主軸要求的恒功率調(diào)速范圍為： 電動(dòng)機(jī)可達(dá)到的恒功率調(diào)速范圍為：取，由機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)11中式（3-19）(P105)頁可算出變速箱的變速級(jí)數(shù)，取。由于主軸要求恒功率變速范圍遠(yuǎn)大于電機(jī)恒功率變速范圍。因此在電動(dòng)

27、機(jī)與主軸間串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱.其總體布局如下圖1：圖1 主軸箱總體布局 在設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免從動(dòng)輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，限制降速最小傳動(dòng)比；為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少振動(dòng)噪聲，直齒圓柱齒輪最大升速比；在滿足主軸恒功率輸出時(shí)的最大傳動(dòng)比為?？梢詫⑵浞纸鉃椤６硪唤M的最大傳動(dòng)比為?？梢詫⑵浞纸鉃?。所以。在軸I-II間的變速組中的兩個(gè)傳動(dòng)副中的傳動(dòng)比為：； ；在軸II-III間的變速組中的兩個(gè)傳動(dòng)副中的傳動(dòng)比為；設(shè)計(jì)中，變速組中所有齒輪的模數(shù)相同，并是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，所以這4對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)和相同。查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)11可得：表3-9（P94頁） 取則： 同上面的方法可得到II-III軸傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)

28、和：各傳動(dòng)齒輪的參數(shù)如表1：表1 主軸箱內(nèi)各傳動(dòng)齒輪參數(shù)序號(hào)齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑模數(shù)1Z=3614415213442Z=3614415213443Z=24961048644Z=4819220018245Z=251001089046Z=6726827625847Z=1664725448Z=763043122944由上面的傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù)可以得到轉(zhuǎn)速圖如圖2：圖2 轉(zhuǎn)速圖.4齒輪模數(shù)的估算初步計(jì)算齒輪的模數(shù)，由于是初步估算，傳動(dòng)鏈中傳動(dòng)副的機(jī)械效率可以可以忽略，可用主電動(dòng)機(jī)的額功率直接代入。而且齒輪材料為45鋼，齒部高頻淬火，當(dāng)計(jì)算轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于時(shí)，所得模數(shù)值可能對(duì)于接觸疲勞強(qiáng)度是不夠的

29、，可以按下公式計(jì)算：在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中推薦齒寬系數(shù) 從中可以得到： 確定中心距：同理可得： 由于在設(shè)計(jì)中采用的是滑移齒輪。從現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)8中可以查得：齒寬： .5 齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核校核主軸上的嚙合齒輪其 ；查機(jī)械設(shè)計(jì)12圖6-19、6-20(P129頁)可得：，從上面可得： ， 從圖6-22c,按小齒輪齒面硬度均值235HBS，在ML線上查得；同理，在圖6-22b上，查得： ；取 ，得：將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入彎曲強(qiáng)度校核公式，得：所以齒輪齒根彎曲疲勞足夠。 .6 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核從機(jī)械設(shè)計(jì)12查表6-5（P-122頁）得： 由圖6-14查得： 由圖6-13查得： 由圖6-1

30、5，按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕,查得： ,由圖6-16e,按齒面硬度均值51HRC,在MQ和ML線中間查出:則：將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得：所以，接觸強(qiáng)度滿足。主軸箱中的其它齒輪也是通過上述方法進(jìn)行校核。在此不再展開。4.2 主軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 選擇軸的材料軸的材料選為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能可查得：， ，由于主軸為空心軸，根據(jù)公式求得其最小直徑：，式中；，即空心軸的內(nèi)徑與外徑之比，通常取。對(duì)于直徑mm的軸，有鍵槽時(shí)，軸徑增大；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大。 估算軸的直徑在主軸箱結(jié)構(gòu)中，聯(lián)軸器的效率、齒輪傳動(dòng)效率和滾動(dòng)軸承的效率都比較高，因此在計(jì)算主軸的轉(zhuǎn)矩時(shí)可以忽略。由公式可以得出：由公式可

31、求：考慮到鍵槽對(duì)主軸強(qiáng)度的影響取主軸的直徑為：在主軸上的兩傳動(dòng)齒輪依靠套筒定位。齒輪的周向定位采用A型普通平鍵連接。根據(jù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)14可以查得平面鍵截面，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合具有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。 按彎扭軸上合成強(qiáng)度條件計(jì)算由所確定的結(jié)構(gòu)圖可確定出簡(jiǎn)支梁的支承距離，據(jù)此求出齒輪寬度中心所在截面的、及的值。計(jì)算軸上的外力：齒輪的圓周力齒輪的徑向力：軸上的支反力：水平面內(nèi)支反力：垂直面內(nèi)的支反力：計(jì)算軸的彎矩：水平面彎矩： 垂直面彎矩：合成彎矩： 計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩：轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取： 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面的強(qiáng)度。由機(jī)械設(shè)計(jì)

32、12中式8-4得 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算.1 判斷危險(xiǎn)截面危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大及截面面積較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在同一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸可知，在齒輪配合和鍵槽引起的應(yīng)力集中。所以按此處截面進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算。.2 危險(xiǎn)截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：合成彎矩： 轉(zhuǎn)矩 彎曲應(yīng)力幅（按對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算）：彎曲平均應(yīng)力： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅（按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算）：扭轉(zhuǎn)平均切應(yīng)力： 由機(jī)械設(shè)計(jì)12中的。附圖1a、附圖2a可以查得，有效應(yīng)力集中系數(shù)：由，按附表5查得尺寸系數(shù)同軸精車加工，按附圖8查得表

33、面質(zhì)量系數(shù)按機(jī)械設(shè)計(jì)12書中公式（2-7a）和式（2-7b）計(jì)算可得綜合影響系數(shù)值為：截面附近由于鍵槽引起的有效應(yīng)力集中系數(shù)是和，按附表3、附表4查得：故得綜合影響系數(shù)值為：截面上由于齒輪輪轂與軸的過盈配合產(chǎn)生的有效應(yīng)力集中系數(shù)與尺寸系數(shù)之比值由附圖6b、附圖7b查得：故得綜合影響系數(shù)值為：取上面綜合影響系數(shù)、中的較大值，故取，。軸的材料是45鋼，查表8-1取彎曲等效系數(shù)，扭轉(zhuǎn)等效系數(shù)。只考慮彎矩作用的安全系數(shù)，由式（8-7）得：只考慮轉(zhuǎn)矩作用的安全系數(shù)，由式（8-8）得：同式（8-6）計(jì)算安全系數(shù)：取，所以截面安全。主軸箱中其它軸也可由上面的校核方法進(jìn)行校核。在此不在展開。4.3 軸承的選擇

34、與校核由上面軸的設(shè)計(jì)中可知，軸承處的軸頸，轉(zhuǎn)速，兩支承的徑向載荷，。軸向外載荷（切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)10表2-19查得）試選角接觸球軸承7211AC，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)可知：，。對(duì)于70000AC型軸承，按機(jī)械設(shè)計(jì)12表9-9，軸承內(nèi)部軸向力，并由表9-7可知判斷系數(shù)。因?yàn)樗?，軸承的軸向載荷為：計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷和，由于在該結(jié)構(gòu)中，用的是3個(gè)軸承支承則受力按均分計(jì)算，各力除以3得：由表9-7可查得徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)對(duì)于軸承1 對(duì)于軸承2 由于載荷平穩(wěn)，查機(jī)械設(shè)計(jì)12表9-8，取則由于按計(jì)算軸承應(yīng)具有的額定動(dòng)載荷根據(jù)公式（9-5） 由于機(jī)床在一般工作條件下工作，取，則它比所選軸承的額

35、定動(dòng)載荷小。因此所選軸承強(qiáng)度滿足。其余也可以按上述方法進(jìn)行校核。4.4 主軸上鍵的選擇與校核鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的截面尺寸（鍵寬和鍵高）按軸的直徑由標(biāo)準(zhǔn)中選定；鍵的長(zhǎng)度可根據(jù)輪轂的長(zhǎng)度確定，可使鍵長(zhǎng)等于或略短于輪轂的寬度；導(dǎo)向平鍵應(yīng)按輪轂的長(zhǎng)度及滑動(dòng)距離而定。鍵的長(zhǎng)度還須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。由于安裝鍵處的軸徑為。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)14中表4-1可以確定。取鍵為A型普通平鍵。其基本尺寸為：。由于平鍵連接的可能失效形式有：較弱零件工作面被壓潰（靜連接）、磨損（動(dòng)連接）、鍵的剪斷（一般極少出現(xiàn)）。因此，對(duì)于普通平鍵連接只需要進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計(jì)算；而對(duì)于導(dǎo)向平鍵或滑鍵連接需

36、要進(jìn)行耐磨性條件的計(jì)算。4.4.1 擠壓強(qiáng)度校核式中：表示鍵與輪轂的接觸高度。為鍵的工作長(zhǎng)度，A型平鍵，B型鍵，C型鍵將值代入上式進(jìn)行校核：所以擠壓強(qiáng)度滿足。 耐磨條件校核代入數(shù)值可得：（說明：與鍵有相對(duì)滑動(dòng)的被連接件表面經(jīng)過淬火處理）五 工作臺(tái)設(shè)計(jì)與計(jì)算數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要有兩個(gè)功能：一是實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的進(jìn)給分度運(yùn)動(dòng)，即在非切削時(shí)裝有工件的工作臺(tái)在整個(gè)圓周進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn)；二是實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)圓周方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即在運(yùn)動(dòng)切削時(shí)，與X，Y，Z三個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，加式復(fù)雜空間曲面。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)功能的結(jié)構(gòu)形式多樣，但需要數(shù)控機(jī)床具有復(fù)雜的曲線和曲面的加工能力時(shí)必須配備回轉(zhuǎn)軸，而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是在數(shù)控機(jī)床

37、上完成回轉(zhuǎn)進(jìn)給功能的直接部件。采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)副的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，減速比大，可以提高電機(jī)扭矩，并且具有“自鎖”功能，可以在電機(jī)失電后保持工件的位置，因此，在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。工作原理：在工作臺(tái)接受到數(shù)控系統(tǒng)指令后，首先把蝸輪松開，然后啟動(dòng)電液脈沖馬達(dá)，按指令脈沖來確定工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)方向、回轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)角度等參數(shù)。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)由電液脈沖馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)齒輪和帶動(dòng)蝸桿，通過蝸輪使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)必須處于鎖緊狀態(tài)。工作臺(tái)面圓周方向分布八個(gè)夾緊液壓缸進(jìn)行夾緊。當(dāng)工作臺(tái)不回轉(zhuǎn)時(shí)，夾緊液壓缸的上腔進(jìn)壓力油，使活塞向下運(yùn)動(dòng)，通過鋼球、夾緊瓦及將蝸輪夾緊；當(dāng)工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，使夾緊液

38、壓缸上腔的油流回油箱。在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦松開蝸輪，然后由電液脈沖馬達(dá)通過傳動(dòng)裝置，使蝸輪和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)按照控制系統(tǒng)的指令作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了盡量消除傳動(dòng)間隙和反向間隙，圖示中齒輪和齒輪的嚙合的側(cè)隙是靠偏心環(huán)來消除的。與蝸桿相連接的齒輪是靠楔形拉緊圓柱銷來聯(lián)接的，這種聯(lián)接方式可以消除軸與套的配合間隙。5.1 工作臺(tái)電機(jī)的選擇5.1.1 確定脈沖當(dāng)量 脈沖當(dāng)量是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)指令脈沖，工作臺(tái)移動(dòng)的距離或轉(zhuǎn)過的角度。它決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最高工作頻率。對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)而言，脈沖當(dāng)量可由下式計(jì)算：，式中，蝸桿頭數(shù)，為蝸輪齒數(shù)。在步進(jìn)電機(jī)數(shù)控開環(huán)系統(tǒng)中的脈沖當(dāng)量一般取為或，也有選

39、用或者。這時(shí)脈沖位移的分辨率和精度較高。初取滿足加工要發(fā)求。5.1.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步的步距角，按理論設(shè)計(jì)是圓周的等分值。但是實(shí)際的步距角與理論值有誤差。在數(shù)控機(jī)床中常見的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角一般為。步距角越小，數(shù)控機(jī)床的控制精度越高。但是，必須保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載所需要的轉(zhuǎn)矩。通常。其中為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。初取5.1.3 等效力矩計(jì)算 由公式：式中：為轉(zhuǎn)動(dòng)件所受力矩（Nm） , 轉(zhuǎn)動(dòng)件的速度 為移動(dòng)件所受力（N） 移動(dòng)件的速度 轉(zhuǎn)動(dòng)件所受力矩為蝸桿磨擦力距，潤(rùn)滑良好可忽略。 移動(dòng)件所受力，無切削力，可忽略。 故工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)所克服的轉(zhuǎn)矩很小，但

40、考慮到工件較大，故取電機(jī)轉(zhuǎn)矩。5.1.4 確定蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比蝸桿為 工作臺(tái)為 則蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為 確定傳動(dòng)比為 5.1.5 確定電機(jī)型號(hào)由數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南7表F-9（P154）可以查得：110BF003型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。相數(shù)為三相，最大靜轉(zhuǎn)矩7.84N.m，最大啟動(dòng)頻率1500Hz,最大運(yùn)行頻率7000Hz。步距角。外形尺寸：外徑，長(zhǎng)度 軸徑，質(zhì)量。5.2 工作臺(tái)蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)一般的龍門鉆床中回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為。蝸輪蝸桿傳動(dòng)比，由于傳動(dòng)比過大，蝸桿頭數(shù)取，則蝸輪齒數(shù)。蝸桿材料選為40Cr,表面淬火，硬度；蝸輪齒圈材料為，金屬模鑄造。5.2.1 確定蝸輪蝸桿模數(shù)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

41、：從機(jī)械設(shè)計(jì)12表7-8查得 ；由于較低，估計(jì)，?。灰蜉d荷平穩(wěn)，通過跑合可以改善偏載程度，取；載荷系數(shù)； 由表7-7查得 將以上數(shù)值代入接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式，有： 按接觸強(qiáng)度要求，查表7-1，選出， 中心距： 由于工作臺(tái)結(jié)構(gòu)要求，取中心距：5.2.1.1 檢驗(yàn)初設(shè)參數(shù) 蝸輪圓周速度 原估計(jì)，選值，相符。 滑動(dòng)速度：。較大，選用錫青銅為蝸輪材料合適。 蝸桿傳動(dòng)效率 根據(jù)，查表7-9，得， ，初選與之相符。5.2.1.2 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 蝸輪當(dāng)量齒數(shù)，由圖6-19查得時(shí)，齒形系數(shù)；，滿足彎曲強(qiáng)度。5.2.2 蝸桿軸的剛度驗(yàn)算 因?yàn)楣ぷ髋_(tái)在回轉(zhuǎn)時(shí)不克服任何切削力，只克服極小的滾動(dòng)摩擦與慣性力。因此

42、可以忽略。5.2.3 蝸桿蝸輪幾何尺寸計(jì)算 蝸桿軸向齒距 蝸桿軸向齒厚 蝸桿法向齒厚 蝸桿齒頂圓直徑 蝸桿齒根圓直徑 蝸桿齒寬 取 蝸輪喉圓直徑： 蝸輪齒根圓直徑： 蝸輪咽喉母圓半徑： 蝸輪齒寬 取 選蝸輪輪齒端面為錐面結(jié)構(gòu)。 蝸輪輪緣寬度 取 為切去頂圓齒尖，蝸輪頂圓直徑： 為不損傷齒，蝸輪頂圓直徑： 取注：為了消除蝸輪副的傳動(dòng)隙，采用雙螺距漸厚蝸桿，通過移動(dòng)蝸桿的軸向位置來調(diào)整間隙。蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。由上面的數(shù)據(jù)可以得到蝸桿蝸輪參數(shù)見表2：表2 蝸輪蝸桿各參數(shù)名稱符號(hào)結(jié)論中心距650蝸桿頭數(shù)1蝸輪齒數(shù)83壓力角模數(shù)10傳動(dòng)比83蝸桿直徑系數(shù)10蝸桿軸向齒距31.4蝸桿導(dǎo)程31.4蝸

43、桿分度圓直徑160蝸桿齒頂圓直徑180蝸桿齒根圓直徑136頂隙0.2蝸桿齒頂高10蝸桿齒根高12蝸桿齒高22蝸桿導(dǎo)程角蝸桿齒寬230蝸輪分度圓直徑830蝸輪喉圓直徑850蝸輪齒根圓直徑806蝸輪齒頂高20蝸輪齒根高24蝸輪咽喉母圓半徑75蝸輪齒寬210蝸桿軸向齒距31.4蝸桿法向齒厚15.67蝸輪軸向齒厚15.75.2.4 蝸桿傳動(dòng)的效率和散熱計(jì)算4.3 傳動(dòng)效率： 嚙合效率 攪油效率 軸承效率 所以 Ø 散熱計(jì)算：由現(xiàn)代機(jī)床實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)8公式（3-6-14）可得： 自然冷卻 滿足要求。5.3 工作臺(tái)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)彈簧時(shí)的方法很多，通常有三個(gè)方法。一是公式計(jì)算法；二是已知彈簧直徑

44、時(shí)的設(shè)計(jì)方法；三是查表法。因彈簧直徑已知，故采用第二種設(shè)計(jì)方法。查表可知，確定彈簧中徑為由公式：式中：為許用應(yīng)力；為最大工作負(fù)荷；為彈簧直徑。最大工作負(fù)荷計(jì)算：因彈簧工作時(shí)只需克服活塞，少量油液，圓柱體，與托柱體的自重：則由公式所以： 查表可知：所以，查表對(duì)應(yīng)A值的C值為7.2。所以。查表，工作極限負(fù)荷324116N。滿足要求。有效圈數(shù)的選取范圍為，取圈。則最大心軸直徑，最小套筒直徑。驗(yàn)算彈簧剛度：由公式：。故為保證彈簧彈開116N重量，應(yīng)使彈簧至少預(yù)先壓縮。自由高度的選取范圍為取彈簧壓縮狀態(tài)高度為。足夠用。5.4 工作臺(tái)滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算在機(jī)床設(shè)計(jì)中，導(dǎo)軌設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足導(dǎo)軌的基本要求，即導(dǎo)向性，

45、耐磨性，剛度，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等要求。其按摩擦性質(zhì)分類可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。由于滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦小，允許轉(zhuǎn)速高，壽命長(zhǎng)，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，故選用滾動(dòng)導(dǎo)軌。而在導(dǎo)軌之間的滾動(dòng)體又分為滾珠、滾針、滾柱三種。其材料一般為滾動(dòng)軸承鋼，淬火后硬度可達(dá)到60HRC以上。由于本設(shè)計(jì)的工作臺(tái)為大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，加工大型零件，為提高其承載能力，故選用滾動(dòng)體為滾柱的導(dǎo)軌。5.4.1 滾動(dòng)體的尺寸要求及確定滾動(dòng)體的直徑越大，摩擦系數(shù)越小，故在結(jié)構(gòu)允許的情況下，盡量選用較大直徑的滾動(dòng)體，取，由于滾子長(zhǎng)度增加，可提高剛度，但過長(zhǎng)會(huì)使?jié)L子在長(zhǎng)度上的壓力分布不均。查現(xiàn)代機(jī)床實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)8可知：選圓柱滾子的尺寸為：，。5.4.2 滾動(dòng)體數(shù)目確定對(duì)于滾動(dòng)導(dǎo)軌有公式：式中為導(dǎo)軌上的載荷；為滾子長(zhǎng)度；為導(dǎo)軌上的滾動(dòng)體數(shù)目。導(dǎo)軌上載荷估算：所以，載荷估算值為：則取5.4.3 保持架樣式采用整體注射式保持架，它具有以下特點(diǎn)：a) 滾動(dòng)體不會(huì)掉出，保管容