數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)及進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)樣本

__屆畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文題目CK6140數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)及進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名隨筆客指引教師指引教師職稱學(xué)院名稱機(jī)電工程學(xué)院完畢日期：年5月25日CK6140數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)及進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)CK6140CNClathemaindrivesystemandfeedservosystemdesign學(xué)生姓名指引教師摘要本文簡(jiǎn)介了CK6140數(shù)控車床構(gòu)成及工作原理，對(duì)數(shù)控機(jī)床重要構(gòu)成某些：機(jī)床主軸箱，進(jìn)給伺服系統(tǒng)及主軸PLC控制進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)及其詳細(xì)設(shè)計(jì)。數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代機(jī)電一體化典型產(chǎn)品，對(duì)提高零件加工質(zhì)量和加工效率具備較好作用。在本次設(shè)計(jì)中，重要完畢了如下工作：依照給出規(guī)定，一方面擬定設(shè)計(jì)規(guī)定給出已知條件擬定電機(jī)型號(hào)和功率，傳動(dòng)系統(tǒng)布局，變速方式，開(kāi)停方式，換向方式，制動(dòng)方式及齒輪排列與布置。然后依照轉(zhuǎn)速范疇及級(jí)數(shù)擬定它轉(zhuǎn)速圖、各齒輪齒數(shù)和傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。在依照已擬定傳動(dòng)比來(lái)擬定帶傳動(dòng)。通過(guò)軸初步設(shè)計(jì)，進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)和校核。選用相應(yīng)軸承和鍵，進(jìn)行軸詳細(xì)設(shè)計(jì)和校核，鍵和軸承設(shè)計(jì)和校核。最后進(jìn)行裝配圖和各個(gè)零件圖繪制，完畢主軸箱設(shè)計(jì)。然后完畢伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要擬定進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方式及控制系統(tǒng)形式。設(shè)計(jì)中，選取進(jìn)給伺服系統(tǒng)為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。通過(guò)給定參數(shù)選取好步進(jìn)電機(jī)步距角可擬定傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)比及滾珠絲桿導(dǎo)程。設(shè)計(jì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)可以滿足設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定。核心詞：數(shù)控機(jī)床主軸箱進(jìn)給伺服系統(tǒng)AbstractThisthesisintroducedtheconstitutionandworkingprincipleofCK6140machinetool，theprimarilypartsofNCmachinetooldesigned：includingproceedsthetotaldesignanddetaileddesign.NCmachinetoolisamodernmachinetogiveorgetanelectricshocktheintegralwholethetypicalmodeloftechniquetheprocessingofproduct，rightexaltationsparepartsthequantitywithprocesstheefficiencytohavethegoodfunction.Inthisdesign，primarilycompletedfollowingwork.Accordingtothetimetabletodesign.Firstidentifieddesignrequirementsgiventheknownconditionsdeterminethetypeandelectricalpower，drivetrainsystemlayout，speedchange，stopthewayforthewaybrakingandgearconfigurationandthewaylayout.Basedonrotationalspeedandscopeoftheclasstodetermineitsrotationalspeedmaps，thevariousgearanddrivetrainsystemChishusketch.Inaccordancewithestablishedtransmissionbelttransmissionthantodetermine.Throughaxleofthepreliminarydesign，geardesignandverification.Thebearingsandgetusedtoaspecificaxledesignandverification，designandverificationkeysandbearings.Finalassemblyofthevariouspartsandmapping.Completedthedesignofheadstock.Thencompletingthedesignoftheservomechanismsystem.Indesigningofservosystem，wecandeterminedrivingmodeofdrivingsystemandcontrollingmodeofcontrollingsystem,choosingtheservosystemforopeningwreathcontrolthesystem.Passingtheparametertosettlethechoicethegoodstepthestepfortheelectricalengineeringthedistancecapecanmakesuretospreadtomovethespreadingofwheelgeartomovetheradiotherollthebeadsilkthethinkstick'slead.Designofintogivetheservosystemcansatisfytodesigntherequestofthemission.Keywords：NCMachineTool；AxisHousing；Servomechanism目錄TOC\o"1-2"\h\u30755摘要 Ⅰ17462Abstract Ⅱ4773第一章臥式數(shù)控車床簡(jiǎn)介 1248471.1數(shù)控車床簡(jiǎn)介 150231.2CK6140簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)闡明 24381.3設(shè)計(jì)任務(wù) 318575第二章CK6140總體設(shè)計(jì)計(jì)算 664882.1總體設(shè)計(jì)規(guī)定 6278882.2機(jī)床總體布局?jǐn)M定 7160012.3換向方向選取 7189922.4開(kāi)停方式選取 8137462.5制動(dòng)方式選取 8226362.6齒輪布置與排布 8281932.7變速方式選取 97342.8進(jìn)給系統(tǒng)構(gòu)成及選用 1015909第三章主變速箱總體設(shè)計(jì) 12194643.1電機(jī)選用 1278463.2傳動(dòng)方案擬定 15162933.3擬定各級(jí)轉(zhuǎn)速 16105103.4繪制轉(zhuǎn)速圖 1713327第四章主變速箱詳細(xì)設(shè)計(jì) 18208314.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 25306074.2齒輪設(shè)計(jì) 27186464.3軸設(shè)計(jì) 2897864.4軸承選取 28173014.5選取離合器 2867984.6鍵選取 2929814第五章進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30239085.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3021345.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 3523610總結(jié) 3826131致謝 3923772參照文獻(xiàn) 40 第一章臥式數(shù)控車床簡(jiǎn)介1.1數(shù)控車床簡(jiǎn)介[1]1.1.1數(shù)控車床發(fā)展方向隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，產(chǎn)品更新速度越來(lái)越快。多品種、中小批量生產(chǎn)比重明顯增長(zhǎng)。因而老式加工設(shè)備和制造辦法以及難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化與復(fù)雜形狀零件高效、高質(zhì)量加工規(guī)定。數(shù)控機(jī)床因而而誕生。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)基本，當(dāng)代CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上。同步數(shù)控技術(shù)關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位，其水平高低是衡量一種國(guó)家制造業(yè)當(dāng)代化限度核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今一種國(guó)家制造業(yè)發(fā)展方向。下面從數(shù)控系統(tǒng)性能、功能和體系構(gòu)造三方面討論機(jī)床。數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：1.性能方面發(fā)展趨勢(shì)（1）.高速高精度高效（2）.柔性化（3）.工藝復(fù)合和軸化（4）.實(shí)時(shí)智能化2.功能發(fā)展方面（1）.顧客界面圖形化（2）.科學(xué)計(jì)算可視化（3）.插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化（4）.內(nèi)置高性能PLC（5）.多媒體技術(shù)應(yīng)用3.體系構(gòu)造發(fā)展（1）.集成化（2）.模塊化（3）.網(wǎng)絡(luò)化（4）.開(kāi)放式閉環(huán)控制模式1.1.2數(shù)控車床特點(diǎn)數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（Numbercalcontrol，簡(jiǎn)稱NC）機(jī)床，它是20世紀(jì)50年代初發(fā)展起來(lái)一種自動(dòng)控制機(jī)床，而數(shù)控車床四其中一類使用性很強(qiáng)機(jī)床形式。數(shù)控車床是基于數(shù)字控制，它與普通車床不同是，數(shù)控車床主機(jī)構(gòu)造上具備如下特點(diǎn)：（1）.由于大多數(shù)數(shù)控車床采用了高性能主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因而，數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)造得到了簡(jiǎn)化。（2）.為了適應(yīng)數(shù)控車床持續(xù)地自動(dòng)化加工，數(shù)控車床機(jī)械構(gòu)造，具備較高動(dòng)態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。（3）更多地采用高效傳動(dòng)部件，如滾動(dòng)絲桿副，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌高，CNC裝置這是數(shù)控車床核心，用于實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)字化零件程序，并完畢輸入信息存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)變換，插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。1.2CK6140簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)闡明1.2.1CK6140數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介CK6140型數(shù)控車床，可進(jìn)行機(jī)械零件粗加工及精加工，構(gòu)造可靠，操作以便，經(jīng)濟(jì)使用?？刂葡到y(tǒng)功能齊全，可靠性高。該機(jī)床可滿足眾多行業(yè)需要，如：汽車、拖拉機(jī)、軍工、機(jī)械等行業(yè)。本機(jī)床特別適合軸類、盤類零件內(nèi)外圓柱表面、錐面、螺紋、鉆孔、鉸孔及曲面回轉(zhuǎn)體等零件進(jìn)行高效、大批量車削加工。1.采用水平床身，導(dǎo)軌采用山形－平面結(jié)合導(dǎo)軌形式并中頻淬火，淬硬層達(dá)3mm，硬度達(dá)HRC52。2.主軸軸承采用國(guó)產(chǎn)精密主軸軸承；主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)考慮到最小熱變形，采用散熱辦法及相應(yīng)減少主軸熱變形辦法，經(jīng)精心裝配，主軸具備溫升低、熱變形小，精度高特點(diǎn)，使主軸長(zhǎng)期工作時(shí)能保持主軸軸線相對(duì)穩(wěn)定。3.橫向進(jìn)給、縱向進(jìn)給均采用交流伺服電機(jī)與滾珠絲杠用高強(qiáng)度不銹鋼同步軟連接實(shí)現(xiàn)低噪音、無(wú)間隙直線運(yùn)動(dòng)。4.立式四工位數(shù)控電動(dòng)刀架，每工位所用時(shí)間為2～2.5秒，重復(fù)定位精度高達(dá)0.003mm內(nèi)。同步在設(shè)計(jì)制造中采用高精度大直徑齒盤分度定位，具備剛性好，重切削時(shí)變形小等長(zhǎng)處。5.本機(jī)床卡盤采用手動(dòng)卡盤，配備手動(dòng)尾座。6.導(dǎo)軌和滾珠絲杠采用手動(dòng)和自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，周期定量供油，以便、可靠，操作以便，用油省。7.本機(jī)床為半封閉防護(hù)，排屑以便、流暢。冷卻箱與主機(jī)分離，冷卻泵流量大，揚(yáng)程高，工件和刀具都得到充分冷卻，保證工件加工精度，提高刀具使用壽命。1.2.2設(shè)計(jì)關(guān)于闡明①依照設(shè)計(jì)規(guī)定，機(jī)床型號(hào)為CK6140.按照<GB15375-94>金屬切削機(jī)床型號(hào)編制辦法，ck6140含義如下：C：類型號(hào)，車床類；K：數(shù)控6：組別代號(hào)，表式臥式車床；1：系列代號(hào)，代表臥式車床系；40：主參數(shù)，最大加工直徑為400mm。②功能設(shè)計(jì)：CK6140臥式數(shù)控車床功能為加工圓柱面，回轉(zhuǎn)成型面，螺紋及圓柱面1.3設(shè)計(jì)任務(wù)①已知參數(shù)表1-1設(shè)計(jì)參數(shù)床身上最大回轉(zhuǎn)直徑（mm）400拖板上最大削直徑（mm）195最大頂尖行程（mm）750-1000縱向最大行程（mm）800-1050橫向最大行程（mm）220主軸通孔直徑（mm）52主軸孔錐度莫氏6#主軸轉(zhuǎn)速25-1600r/min卡盤公稱直徑250主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式交流變頻主電機(jī)功率5.5kw進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方式交流伺服X,Z辨別率0.01②任務(wù)CK6140型數(shù)控機(jī)床總體設(shè)計(jì)計(jì)算主傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：總體設(shè)計(jì)規(guī)定；主傳動(dòng)形式選??；主軸電機(jī)選取及功率計(jì)算。進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：進(jìn)給伺服系統(tǒng)選??；各構(gòu)成某些選取。機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)（變速系統(tǒng)傳動(dòng)和構(gòu)造設(shè)計(jì)）傳動(dòng)設(shè)計(jì)：擬定主傳動(dòng)參數(shù)、構(gòu)造網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖、擬定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑，主傳動(dòng)轉(zhuǎn)向與制動(dòng)方式，畫出主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)圖。動(dòng)力計(jì)算，其中涉及擬定齒輪模數(shù)，軸尺寸，軸承形式和型號(hào)，以及其她關(guān)于計(jì)算。擬定變速系統(tǒng)零件徑向布置方案并繪制變速系統(tǒng)構(gòu)造圖和零件圖。進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）、選用步進(jìn)電機(jī)：按給定參數(shù)，選取恰當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和滾珠軸承，選取步進(jìn)電機(jī)型號(hào)；2）、繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)構(gòu)造圖和零件圖。4、機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)可編程控制設(shè)計(jì)依照機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)PLC控制：涉及主軸運(yùn)動(dòng)控制梯形圖繪制。規(guī)定設(shè)計(jì)計(jì)算精確，規(guī)范化，圖紙按國(guó)標(biāo)繪制。圖紙工作量：機(jī)床主軸箱裝配圖：0號(hào)零件圖進(jìn)給伺服系統(tǒng)裝配圖：0號(hào)第二章CK6140總體設(shè)計(jì)計(jì)算2.1總體設(shè)計(jì)規(guī)定數(shù)控必要滿足使用部門規(guī)定，也要適應(yīng)制造廠生產(chǎn)條件。要做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，好用，好造，好修。2.1.1一定工藝范疇加工工序種類：數(shù)控加工圓柱面，回轉(zhuǎn)成型面，螺紋及內(nèi)圓柱面。被加工零件類型，材料及尺寸：車，選取構(gòu)造鋼及鑄鋼，最大切削直徑：200mm刀具種類及材料：車刀，選取硬質(zhì)合金鋼加工精度及表面光潔度適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模：多品種小批量生產(chǎn)零件2.1.2保證加工精度和表面光潔度規(guī)定床身必要具備一定幾何精度，傳動(dòng)精度及動(dòng)態(tài)精度，減少機(jī)床零件磨損，在材料選用及熱解決、零件表面光潔度以及潤(rùn)滑等方面。2.1.3提高生產(chǎn)率及自動(dòng)化限度1）縮短機(jī)工時(shí)間（單位時(shí)間內(nèi)金屬切除量要大）2）縮短輔助時(shí)間（提高自動(dòng)化限度）生產(chǎn)率Ｑ＝1/（T總）=1/（T切+T輔+T準(zhǔn)/n）（件/小時(shí)）2.1.4操作維修方面和使用安全標(biāo)牌及操縱板指標(biāo)符號(hào)，應(yīng)采用文獻(xiàn)[11]中規(guī)定象形符號(hào)，應(yīng)考慮裝卸，檢修，調(diào)節(jié)及運(yùn)送，保證安全與健康。2.1.5成本低1）注意品種系列化，部件通用化與零件原則化2）保證性能條件下，機(jī)床重量與功率之比要下，構(gòu)造簡(jiǎn)樸，零部件數(shù)目少及占地面積少。2.2機(jī)床總體布局?jǐn)M定方案一、集中傳動(dòng)式布局集中傳動(dòng)式布局將主軸組件和主傳動(dòng)所有變速機(jī)構(gòu)集中裝于同一種箱體內(nèi)。當(dāng)前，多數(shù)機(jī)床采用這種布局方式。其長(zhǎng)處是：構(gòu)造緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱；箱體數(shù)少，在機(jī)床上安裝、調(diào)節(jié)以便。其缺陷是：傳動(dòng)件振動(dòng)和發(fā)熱會(huì)直接影響主軸工作精度，減少加工質(zhì)量。因而，集中傳動(dòng)式布局普通合用于普通精度中型和大型機(jī)床。方案二、分離傳動(dòng)布局分離傳動(dòng)布局將主軸組件和主傳動(dòng)大某些變速機(jī)構(gòu)分離裝于兩個(gè)箱體內(nèi)。某些高速或精密機(jī)床采用這種傳動(dòng)布局方式。其長(zhǎng)處是：變速箱中產(chǎn)生振動(dòng)和熱量不易傳給主軸，從而減少了主軸振動(dòng)和熱變形；當(dāng)主軸箱采用振回（背輪）傳動(dòng)時(shí)，主軸通過(guò)帶傳動(dòng)直接得到高轉(zhuǎn)速，故運(yùn)作平穩(wěn)，加工表面質(zhì)量高。其缺陷是：箱體數(shù)多，加工、裝配工作量較大，成本較高；位于傳動(dòng)鏈背面帶傳動(dòng)，在低轉(zhuǎn)速時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩較大，容易打滑；更換傳動(dòng)帶不以便等。因而，分離傳動(dòng)布局合用于中小型高速或精密機(jī)床。由于CK6140機(jī)床屬于普通精密中型機(jī)床，故選用集中傳動(dòng)式布局。2.3換向方向選取方案一、電動(dòng)機(jī)換向電動(dòng)機(jī)換向特點(diǎn)與電動(dòng)機(jī)開(kāi)停類似。但因交流異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)速相似，主軸不會(huì)得到較高反向轉(zhuǎn)速。在滿足機(jī)床使用性能前提下，應(yīng)優(yōu)先考慮此種換向方式。方案二、機(jī)械換向在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不變狀況下需要主軸換向時(shí)，可采用此種方式。通過(guò)比較，選用電動(dòng)機(jī)換向方式，換向裝置放在傳動(dòng)鏈前面。2.4開(kāi)停方式選取方案一、電動(dòng)機(jī)開(kāi)停電動(dòng)機(jī)開(kāi)停方式長(zhǎng)處是操縱以便省力，可簡(jiǎn)化機(jī)床機(jī)械構(gòu)造。其缺陷是直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，沖擊較大；頻繁起動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)熱甚至燒損；若電動(dòng)機(jī)功率大且經(jīng)常起動(dòng)時(shí)，因起動(dòng)電流較大會(huì)影響車間電網(wǎng)正常供電。它合用于功率較小或起動(dòng)不頻繁機(jī)床。方案二、機(jī)械開(kāi)停在電動(dòng)機(jī)不斷止運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下，可采用機(jī)械開(kāi)停方式使主軸起動(dòng)或停止。綜合方案一、二，在滿足機(jī)床使用性能前提下，采用電動(dòng)機(jī)開(kāi)停方式。2.5制動(dòng)方式選取方案一、電動(dòng)機(jī)制動(dòng)制動(dòng)時(shí)，讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與其實(shí)際轉(zhuǎn)向相反，使之減速而迅即停轉(zhuǎn)，多采用反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)等。電動(dòng)機(jī)制動(dòng)操縱以便省力，可簡(jiǎn)化機(jī)械構(gòu)造。方案二、機(jī)械制動(dòng)在電動(dòng)機(jī)不斷轉(zhuǎn)狀況下需要制動(dòng)時(shí)，可采用此方式。通過(guò)比較，在滿足車床使用性能前提下，采用電動(dòng)機(jī)制動(dòng)方式。2.6齒輪布置與排布方案一、滑移齒輪布置普通，滑移齒輪可選用較小齒輪，如構(gòu)造需要也可選用較大齒輪。在一種變速組內(nèi)，滑移齒輪必要具備“空檔”位置，即只有當(dāng)一對(duì)齒輪完全脫開(kāi)嚙合之后，才容許另一對(duì)齒輪開(kāi)始進(jìn)入嚙合。方案二、一種變速組內(nèi)齒輪軸向排列1）列與寬排列。普通采用滑移齒輪互相接近窄排列。2）小齒數(shù)差排列。三聯(lián)滑移齒輪窄排列時(shí)相鄰兩齒輪齒數(shù)差不得不大于4。當(dāng)齒數(shù)差不大于4時(shí)，除采用增長(zhǎng)齒數(shù)和或變位齒輪等辦法外，還可采用增長(zhǎng)小齒數(shù)差排列，使最大與最小齒輪齒數(shù)差不不大于4即可，但軸向尺寸增大。3）分組排列。將三聯(lián)或四聯(lián)滑移齒輪拆開(kāi)兩組排列，可縮短軸向尺寸，且對(duì)齒數(shù)差無(wú)規(guī)定，但兩組需有聯(lián)鎖裝置。4）順序變換排列。若規(guī)定轉(zhuǎn)速按大小順序變換時(shí)，可采用此種排列方式，但占有軸向尺寸較大。方案三、兩個(gè)變速組齒輪軸向排列。1）并行排列。2）錯(cuò)排列。3）公用齒輪排列。齒輪布置與排列直接影響到變速箱尺寸大小，構(gòu)造實(shí)現(xiàn)也許性以及變速操縱以便性等。故通過(guò)比較以上三種方案，選取用兩個(gè)滑移齒輪，布置在主傳動(dòng)軸上。2.7變速方式選取方案一、無(wú)級(jí)變速無(wú)級(jí)變速在一定速度（或轉(zhuǎn)速）范疇內(nèi)能持續(xù)、任意地變速。它可選用最合理切削速度，沒(méi)有速度損失，生產(chǎn)率得到提高；可在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，減少輔助時(shí)間；操縱以便；傳動(dòng)平穩(wěn)等。機(jī)床主傳動(dòng)采用無(wú)級(jí)變速裝置重要有兩種：1）無(wú)級(jí)變速器：它是靠摩擦來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，多用鋼球式、寬帶式構(gòu)造。但它普通機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，維修較困難，效率低；由于摩擦所需要正壓力較大，使變速器工作可靠性及壽命受到影響；變速范疇較窄（不超過(guò)10），往往需要與有級(jí)變速箱串聯(lián)使用。它多用于中小型機(jī)床。2）液壓、電氣無(wú)級(jí)變速裝置：機(jī)床主傳動(dòng)所采用液壓馬達(dá)、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速，往往因恒功率變速范疇小，恒轉(zhuǎn)矩變速范疇較大，而不能滿足主傳動(dòng)傳動(dòng)規(guī)定，啊、在主軸低轉(zhuǎn)速時(shí)浮現(xiàn)功率局限性現(xiàn)象，普通也需要與有級(jí)變速箱串聯(lián)使用。它多用于精密、大型機(jī)床或數(shù)控機(jī)床。方案二、有級(jí)變速有級(jí)（或分級(jí)）變速在若干固定速度（或轉(zhuǎn)速）級(jí)內(nèi)不持續(xù)地變速。普通它是由齒輪等變速元件構(gòu)成變速箱來(lái)實(shí)現(xiàn)變速，傳遞功率大，變速范疇大，傳動(dòng)比精確，工作可靠。但速度不能持續(xù)變化，且有速度損失，傳動(dòng)不夠平穩(wěn)。1）滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)：其長(zhǎng)處是變速范疇大，得到轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)多；變速較以便，可傳遞較大功率；非工作齒輪不嚙合，空載功率損失較少。其缺陷是變速箱構(gòu)造復(fù)雜；劃移齒輪多采用直齒圓柱齒輪，承載能力不如斜齒圓柱齒輪；傳動(dòng)不夠平穩(wěn)；不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速。2）互換齒輪變速機(jī)構(gòu)：其長(zhǎng)處是構(gòu)造簡(jiǎn)樸，不需要操縱機(jī)構(gòu)；軸向尺寸小，變速箱構(gòu)造緊湊；積極齒輪與從動(dòng)齒輪可以對(duì)調(diào)使用，齒輪數(shù)量少。其缺陷是更換齒輪時(shí)費(fèi)力；裝于懸臂軸端，剛性差；備換齒輪容易散失等。因而，它合用于不需要經(jīng)常變速或變速時(shí)間長(zhǎng)對(duì)生產(chǎn)率影響不大，但規(guī)定構(gòu)造簡(jiǎn)樸緊湊機(jī)床。3）多速電動(dòng)機(jī)：其長(zhǎng)處是可簡(jiǎn)化變速箱機(jī)械構(gòu)造；在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，使用以便其缺陷是多速電動(dòng)機(jī)在高、低速時(shí)輸出功率不同，設(shè)計(jì)中普通是按低速小功率選定電動(dòng)機(jī)，而使用高速時(shí)大功率就不能完全發(fā)揮其能力；多速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越低，則體積越大，價(jià)格也越高；電氣控制也較復(fù)雜。4）離合器變速機(jī)構(gòu)：齒輪式離合器和牙嵌式離合器構(gòu)造簡(jiǎn)樸，外形尺寸??；傳動(dòng)比精確，工作中不打滑；能傳遞較大轉(zhuǎn)矩；但不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速。片式摩擦離合器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，接合平穩(wěn)，沖擊?。坏珮?gòu)造較復(fù)雜，摩擦片間存在相對(duì)滑動(dòng)，發(fā)熱較大，并能引起噪聲。對(duì)比以上兩種方案，故選取直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速串聯(lián)齒輪有級(jí)變速方式。2.8進(jìn)給系統(tǒng)構(gòu)成及選用縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立傳動(dòng)鏈，她們由步進(jìn)電機(jī)，齒輪副，絲桿螺母副構(gòu)成，它傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床規(guī)定。為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小傳動(dòng)效率改滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒冊(cè)間隙機(jī)構(gòu)采用滾動(dòng)導(dǎo)軌可減少到貴賤摩擦阻力，便于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)和微量移動(dòng)，切潤(rùn)滑以便。圖2.1伺服系統(tǒng)總體方案框圖第三章主變速箱總體設(shè)計(jì)3.1電機(jī)選用[2]3.1.1車刀選取加工材料[3]表3-1加工材料及參數(shù)加工材料刀具材料加工形式主切削刀（,)構(gòu)造鋼及鑄鋼高速鋼外圓縱車橫車及鏜孔14331.00.750刀具材料選取：選取W6Mo5Cr4V2，硬度（HRC）65抗彎強(qiáng)度3800Pa沖擊韌性高溫硬度（HRC）47.5選用理由：雖然此刀具磨削性能稍差，但熱塑性好，合用于制導(dǎo)致形刀具及承受抗沖擊刀具，且在高溫時(shí)尚有較高硬度。擬定刀具重要參數(shù)(查資料[1])表3-2車削碳剛切削速度加工材料硬度高速鋼V（米/分）硬質(zhì)合金剛V（米/分）碳剛175-2752275切深t=3mm，走刀量s=0.3mm/r，當(dāng)取So=0.55時(shí)，k1=0.70取to=5時(shí)，k2=0.91=0.700.9175=47.8m/min3）主切削力FZ=cFZ.apxfz.fyfz.vnfz.kFZ查文獻(xiàn)[1]kFZ=11.1510.750.931=0.8前角為13o，主偏角45o，刃傾角為0o，刀尖圓弧半徑2FZ=143330.450.751=1948.8N其中FZ所消耗功率占總切削功率95%左右，因此只需要計(jì)算FZ主切削力產(chǎn)生功率即可。4）切削功率Pm3.1.2選取電機(jī)1.考慮到機(jī)床傳動(dòng)比效率式中：，普通取0.75~0.85，大值合用于新機(jī)床，小值合用于舊機(jī)床。本次設(shè)計(jì)選用參照文獻(xiàn)[2]，這里選用VFG1600M-750-5.5交流變頻電動(dòng)機(jī)，額定功率5.5KW，額定電壓380W，恒扭矩輸出范疇為30-750r/min,恒功率輸出范疇為750-2250r/min，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為750r/min。主軸規(guī)定恒功率調(diào)速范疇電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)速范疇故可知主軸規(guī)定恒功率調(diào)速范疇遠(yuǎn)不不大于電動(dòng)機(jī)所能提供恒功率調(diào)速范疇，故必要配以分級(jí)變速箱。同步若要簡(jiǎn)化變速箱構(gòu)造，變速級(jí)數(shù)應(yīng)當(dāng)少些，變速箱公比可取不不大于電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)速范疇，即>。故取Z=2，此時(shí)，變速箱公比為：由于>，變速箱每檔內(nèi)有某些低轉(zhuǎn)速只能恒轉(zhuǎn)矩變速，主傳動(dòng)系統(tǒng)功率特性圖浮現(xiàn)“缺口”，稱為功率減少區(qū)。使用“缺口”范疇內(nèi)轉(zhuǎn)速時(shí)，為限制轉(zhuǎn)矩過(guò)大，得不到電動(dòng)機(jī)輸出所有功率。因而為保證缺口處輸出功率，電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)相應(yīng)增大。計(jì)算可知在缺口處功率僅為：故重新選取電動(dòng)機(jī)，選取型號(hào)為VFG1600M-750-7.5交流變頻電動(dòng)機(jī)，其額定功率為7.5kw，恒扭矩輸出范疇為30-750r/min，恒功率輸出范疇為750-2250r/min，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為750r/min。電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)型號(hào)額定功率基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速恒扭矩輸出恒功率輸出VFG1600M-750-7.57.5kwr/min75030-750750-2250圖3.1電動(dòng)機(jī)圖3.2傳動(dòng)方案擬定傳動(dòng)方案：電動(dòng)機(jī)輸出，然后經(jīng)帶輪降速，再通過(guò)二級(jí)齒輪變速進(jìn)行調(diào)速，最后傳給主軸。查文獻(xiàn)[4]可知V帶傳動(dòng)比范疇為2~4，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范疇i=3~6。4.1傳動(dòng)比計(jì)算取帶輪傳動(dòng)比為，并擬定小帶輪與大帶輪原則直徑分別為80mm和160mm、帶型為A型。經(jīng)帶輪降速后，最高轉(zhuǎn)速，最低轉(zhuǎn)速取20以滿足需要，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可取160r/min=,則經(jīng)帶輪后轉(zhuǎn)速為80r/min。額定轉(zhuǎn)速。中間取360r/min以滿足機(jī)床規(guī)定。則降速后轉(zhuǎn)速為180r/min。則可知要達(dá)到機(jī)床規(guī)定，可用傳動(dòng)比為，查[2]擬定原則公比為1.50。同步80/20=查文獻(xiàn)[2]擬定原則公比為3.98。162933.3擬定各級(jí)轉(zhuǎn)速105103.4繪制轉(zhuǎn)速圖故計(jì)算可知：當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2250r/min時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)速為當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為750r/min當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為360r/min當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為160r/min故可知主軸轉(zhuǎn)速范疇為20.1~1687.5r/min，滿足傳動(dòng)規(guī)定。105103.4繪制轉(zhuǎn)速圖最后，在圖上補(bǔ)足各連線，就可以得到如下轉(zhuǎn)速圖。圖3.2主變速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖傳動(dòng)圖如下：圖3.3主變速系統(tǒng)傳動(dòng)圖圖3.4電動(dòng)機(jī)功率圖第四章主變速箱詳細(xì)設(shè)計(jì)4.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)[4]電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=2250r/min，傳遞功率5.5kw，電動(dòng)機(jī)軸與I軸之間降速比為i=2250/1125，即帶傳動(dòng)傳動(dòng)比為2，兩班制工作，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)。4.1.1擬定計(jì)算功率由參照文獻(xiàn)[4]表8-7查得工作狀況系數(shù)取=1.3，故：4.1.2選用V帶型依照小帶輪轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，由文獻(xiàn)[4]圖8-10，選A帶。4.1.3驗(yàn)算帶速和擬定帶輪直徑1）初選小帶輪基準(zhǔn)直徑參照文獻(xiàn)[4]表8-6和表8-8，取小帶輪直徑2）驗(yàn)算帶速其中———小帶輪轉(zhuǎn)速r/min———小帶輪直徑mm由于，故帶速適合。3）計(jì)算大帶輪直徑依照參照文獻(xiàn)[4]式8-15a，計(jì)算大帶輪200mm4.1.4擬定帶傳動(dòng)中心距和帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度設(shè)中心距為，則：于是，初取中心距帶長(zhǎng)：查參照文獻(xiàn)[4]8-2取相近基準(zhǔn)長(zhǎng)度。帶傳動(dòng)實(shí)際中心距：4.1.5驗(yàn)算小帶輪包角普通小帶輪包角不應(yīng)不大于滿足包角4.1.6擬定帶根數(shù)1）計(jì)算單根V帶額定功率Pr由查參照文獻(xiàn)[4]表8-4a得。依照[4]表8-4b得查參照文獻(xiàn)[4]表8-4得查表8-2得。于是：其中————時(shí)傳遞功率增量—————按小帶輪包角，查得包角系數(shù)—————長(zhǎng)度系數(shù)2）計(jì)算V帶根數(shù)Z為了避免V型帶工作時(shí)各跟帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不不不大于10，取。4.1.7計(jì)算單根V帶初拉力最小值由參照文獻(xiàn)[4]表8-3得B型帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m，因此：其中Pca————帶傳動(dòng)功率，KWV—————帶速，m/sq__________每米帶質(zhì)量，kg/mV=1600r/min=11.78m/s4.1.8計(jì)算壓軸力4.1.9帶輪構(gòu)造小帶輪采用腹板式構(gòu)造，詳細(xì)構(gòu)造見(jiàn)略。大帶輪采用孔板式，詳細(xì)構(gòu)造略。4.2齒輪設(shè)計(jì)在傳動(dòng)副a中24/48這一對(duì)齒輪受到轉(zhuǎn)矩最大，就先設(shè)計(jì)校核這一對(duì)齒輪。選用金屬切削機(jī)床精度級(jí)別為7級(jí)精度。材料選取：由[5]表10-1選取小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪為45#鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，兩者材料差為40HBS。試選用小齒輪齒數(shù)為Z1=20,Z2=80.一年按300天計(jì)算，設(shè)計(jì)工作，每天兩班倒。按齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)算擬定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)。計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩由[5]表10-7選用齒寬系數(shù)。由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)。由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪按接觸疲勞極限。由公式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)_由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，。計(jì)算接觸疲勞許用力取失效概率為1%，安全系數(shù)，由式（10-12）得：（2）計(jì)算1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t，帶入中比較小值計(jì)算圓周速度V計(jì)算齒寬b4）計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高齒寬與齒高之比計(jì)算載荷系數(shù)依照，7級(jí)精度由文獻(xiàn)[5]圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.14，直齒輪，由表10-2查得使用系數(shù)KA=1，由表10-4用插值法差得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)1.423，由，查圖（10-13）得。故載荷系數(shù)：按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑由式（10-10a）得：計(jì)算模數(shù)m按齒彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算由[5]式（10-5）得彎曲得設(shè)計(jì)公式為擬定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值由圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞極限，。由圖10-18取彎曲疲勞壽命KFN1=0.84，KFN2=0.87計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得計(jì)算載荷系數(shù)K查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表10-5查得YFa1=2.80，YFa2=2.22查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表10-5查得YSa1=1.55，YSa2=1.77計(jì)算大，小齒輪并加以比較通過(guò)比較，大齒輪數(shù)值較大設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)此設(shè)計(jì)成果，由齒接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)不不大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m大小重要取決于彎曲強(qiáng)度所決定承載能力，而出面接觸疲勞強(qiáng)度所決定承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)乘積）關(guān)于，可取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)2.728mm，就近圓整為原則值m=2.5mm，按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑d1=79.971mm，算出小齒輪齒數(shù)圓整為Z1=35幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算分度圓直徑計(jì)算中心距計(jì)算齒輪寬度取，同理可得配合齒輪參數(shù)取，4.3軸設(shè)計(jì)4.3.1軸初步設(shè)計(jì)軸材料選取（查文獻(xiàn)[6]表15-1）表4-2軸材料及力學(xué)性質(zhì)材料熱解決抗拉強(qiáng)度極限彎曲疲勞極限許用彎曲應(yīng)力45鋼調(diào)制64027560毛坯直徑硬度屈服強(qiáng)度極限剪切疲勞極限—217-255355155—傳動(dòng)軸所傳遞功率參照文獻(xiàn)[7]P7取V帶傳動(dòng)效率=0.95，離合器效率為=0.99，軸承效率，齒輪傳動(dòng)效率為，電機(jī)傳動(dòng)效率為。計(jì)算各軸最小軸徑公式查文獻(xiàn)[4]P370（15-3）查表15-3取取取各軸傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩表4-3軸重要參數(shù)列表軸名計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min傳動(dòng)功率KW傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩最小直徑mmI軸11255.5346.9440II軸3755.26133.95504.4軸承選取[6]選取軸承類型根據(jù)：軸承所受負(fù)載大小，方向及性質(zhì)，軸向固定形式，調(diào)心性能規(guī)定，剛度規(guī)定，轉(zhuǎn)速環(huán)境等等。4.5.1軸I，軸II軸III軸承選取由于軸徑向載荷不不大于軸向載荷，故軸向載荷可以忽視不計(jì)，且轉(zhuǎn)速高，查文獻(xiàn)[4]P145、148表6-1。表4-4軸I軸承型號(hào)dDBdaDaras額功額靜630840902348801.531.222.2主軸由于受軸向力和徑向力，本次設(shè)計(jì)選用角接觸球軸承。表4-5軸II軸承型號(hào)dDBdaDaras額功額靜7210AC5090205783132.826.84.5選取離合器離合器功能離合器是一種可以通過(guò)各種操作方式，實(shí)現(xiàn)主從某些在同軸上傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)具備結(jié)合或分離裝置。離合器可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)啟動(dòng)或停止，以及變化傳動(dòng)件工作狀態(tài)，達(dá)到變化傳動(dòng)比。此外，離合器還可以作為啟動(dòng)或過(guò)載時(shí)控制轉(zhuǎn)矩大小安裝保護(hù)裝置。離合器類型按離合器結(jié)合原件傳動(dòng)工作原理，可分為嵌合式離合器，按實(shí)現(xiàn)離合動(dòng)作過(guò)程可分為操縱式和自控式；按離合器操縱方式，則可分為機(jī)械式、氣壓式、液壓式、和電磁式。離合器選用本數(shù)控車床系采用矩形牙嵌式離合器；作為結(jié)合件。初選圓片摩擦離合器尺寸如下：（參照文獻(xiàn)[8]P6-239）表4-6摩擦離合器尺寸d（mm）D（mm）L（mm）a（mm）b（mm)c(mm）h（mm）4010020070955304.6軸上鍵選取[6]鍵是用來(lái)連接軸及軸上傳動(dòng)件，如齒輪，皮帶輪等，起傳遞扭矩作用。慣用鍵有普通平鍵，半圓鍵和鉤頭楔鍵三種，選用時(shí)可依照軸直徑查鍵原則，得出它尺寸。表4-6各軸上鍵選取軸軸類型規(guī)格連接方式Ⅰ平鍵8*7*56靜連接花鍵6*26*30*6動(dòng)連接Ⅱ平鍵10*8*25靜連接花鍵8*36*40*7動(dòng)連接第五章進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)是以機(jī)械位移為直接控制目的自動(dòng)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱伺服系統(tǒng)。它重要由伺服驅(qū)動(dòng)單元、伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置、執(zhí)行元件和位置檢測(cè)反饋單元等某些構(gòu)成，其中開(kāi)環(huán)控制伺服系統(tǒng)無(wú)位置檢測(cè)反饋單元。伺服系統(tǒng)輸入與數(shù)控插補(bǔ)器相聯(lián)，接受指令信號(hào)控制，其輸出與機(jī)床機(jī)械運(yùn)動(dòng)相聯(lián)，完畢預(yù)定直線或轉(zhuǎn)角位移。伺服進(jìn)給系統(tǒng)按照數(shù)控加工對(duì)軌跡規(guī)定可分為點(diǎn)位控制、點(diǎn)位直線控制和輪廓控制；按照有無(wú)檢測(cè)元件安裝位置可分為開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制；按照反饋信息和比較辦法不同可分為脈沖比較、相位比較和幅值比較。5.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算5.2.1進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮方面1）間隙。間隙是控制系統(tǒng)中非線性因素，引起一種直接時(shí)間滯后，導(dǎo)致隨機(jī)誤差和增長(zhǎng)不穩(wěn)定傾向，應(yīng)盡量減小或消除。2）剛度質(zhì)量比。傳動(dòng)鏈彈性變形會(huì)產(chǎn)生時(shí)間滯后和超越，產(chǎn)生誤差，但增長(zhǎng)構(gòu)造導(dǎo)致慣性大也會(huì)使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能下降，調(diào)節(jié)困難。故應(yīng)設(shè)計(jì)剛度質(zhì)量比大構(gòu)造以滿足規(guī)定。3）摩擦。摩擦?xí)辜铀傩阅芟陆?，特別應(yīng)盡量減小靜摩擦力和動(dòng)摩擦力之差，防止產(chǎn)生自激振動(dòng)或爬行。4）阻尼。阻尼會(huì)增大誤差，但能減小超調(diào)量，有使系統(tǒng)穩(wěn)定作用，故應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)有恰當(dāng)阻尼。5.2.2設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)1）選取控制形式精度規(guī)定高時(shí)，普通采用閉環(huán)控制，但對(duì)于大型機(jī)床，受傳動(dòng)鏈剛度和固有頻率限制，應(yīng)采用半閉環(huán)或開(kāi)環(huán)控制。規(guī)定精度不太高時(shí)，普通采用半閉環(huán)控制。依照以上原則，選用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。2）選取驅(qū)動(dòng)元件重要考慮慣量匹配規(guī)定，電機(jī)慣量過(guò)大時(shí)，其加速性能得不到充分發(fā)揮，太小時(shí)與負(fù)載慣量不匹配，影響整個(gè)系統(tǒng)伺服性能。選用。本設(shè)計(jì)方案選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。已知脈沖當(dāng)量為0.01，最大進(jìn)給速度，則電動(dòng)機(jī)工作頻率選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為90BF004表5-1電機(jī)重要技術(shù)參數(shù)型號(hào)外型尺寸質(zhì)量外徑長(zhǎng)度軸徑90BF0049011893表5-2電機(jī)重要技術(shù)數(shù)據(jù)重要技術(shù)數(shù)據(jù)步距角（）最大靜轉(zhuǎn)矩最高空載啟動(dòng)頻率運(yùn)營(yíng)頻率相數(shù)電壓V電流A0.75/1.52.540001600056073）機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)①選取執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于移動(dòng)行程不大于4，故采用滾珠絲杠傳動(dòng)。滾珠絲杠精密、敏捷、傳動(dòng)效率高，通過(guò)預(yù)加載荷，能消除絲杠和螺母間間隙，提高傳動(dòng)精度。②選取導(dǎo)軌類型要考慮盡量減少摩擦力，故采用滾動(dòng)導(dǎo)軌。為了滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性規(guī)定，應(yīng)恰當(dāng)增長(zhǎng)導(dǎo)軌阻尼比，故選用=0.05。③計(jì)算降速比查[3]P116得降速比公式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與軸直接相連，故由可初步求出絲杠導(dǎo)程則④慣量計(jì)算由[3]P117得工作臺(tái)折算到絲杠上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量工作臺(tái)質(zhì)量則由高速軸向低速軸折算慣量4）滾珠絲杠副設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠副滾珠循環(huán)方式為螺旋槽式，此方式特點(diǎn)是：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)樸，承載能力較高。但回球槽與通孔聯(lián)接處曲率半徑小，鋼球流暢性較差，擋球器端部易磨損。滾珠絲杠副調(diào)隙方式選用墊片式調(diào)隙，其特點(diǎn)是：構(gòu)造簡(jiǎn)樸，裝卸以便，剛度高；但調(diào)節(jié)不便，滾道有磨損時(shí)，不能隨時(shí)消除間隙和預(yù)緊。支承方式采用兩端固定①滾珠絲杠選取依照螺距，選取滾動(dòng)螺旋副尺寸如下表：表5-3滾動(dòng)螺旋副尺寸螺距鋼球直徑圈數(shù)列數(shù)公稱直徑螺紋升角與承載能力14500選取螺紋滾道型面為雙圓弧形式。滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算a.平均載荷由于絲杠控制是縱向進(jìn)給，故軸向切削力可忽視不記，b.平均轉(zhuǎn)矩c.壽命計(jì)算前面已選定，選用工作壽命，則壽命系數(shù)載荷系數(shù)選用硬度影響系數(shù)選用短行程系數(shù)符合壽命條件d.靜載荷計(jì)算前面已選定選用硬度影響系數(shù)符合靜載荷條件e.螺桿強(qiáng)度當(dāng)量應(yīng)力公式為電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩則滿足規(guī)定f.穩(wěn)定性螺桿端部構(gòu)造為兩端固定，長(zhǎng)度系數(shù)螺桿最大工作長(zhǎng)度螺桿危險(xiǎn)截面慣性半徑故得臨界載荷則2.5～4，滿足穩(wěn)定性規(guī)定。g.螺桿系統(tǒng)剛性軸向載荷使導(dǎo)程產(chǎn)生變形轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生變形對(duì)于鋼，螺桿材料彈性模量，切變模量已知工作行程，則軸向載荷使鋼球和螺紋滾道產(chǎn)生軸向變形量依照式，得比較合理取載荷分布不均系數(shù)每圈螺紋內(nèi)滾動(dòng)體數(shù)量取整數(shù)32。工作螺母鋼球數(shù)量則螺桿系統(tǒng)各軸向彈性變形量之和螺桿系統(tǒng)剛性符合。h.橫向振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速依照螺桿端部構(gòu)造為兩端固定，取系數(shù)已知螺桿兩支承間最大距離滿足規(guī)定。i.效率由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)時(shí)符合。由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)符合。通過(guò)以上一系列計(jì)算和校核，可以擬定所選滾珠絲杠適當(dāng)。此外，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意如下問(wèn)題：防止逆轉(zhuǎn)：滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)逆效率高，不能自鎖。為了使螺旋副受力后不逆轉(zhuǎn)，應(yīng)設(shè)立防止逆轉(zhuǎn)裝置，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有可以自鎖機(jī)構(gòu)。防止螺母脫出：在滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)中，特別是垂直傳動(dòng)，容易發(fā)生螺母脫出導(dǎo)致事故，設(shè)計(jì)時(shí)必要考慮防止螺母脫出安全裝