小型立式銑床工作臺(tái)升降和制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)_課程設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧

【正文】 伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式：空載： 10m/mim： 切削： 2m/min； 系統(tǒng)分辨率： 開(kāi)環(huán)模式 ； 半閉環(huán)模式 ； 系統(tǒng)定位精度： 開(kāi)環(huán)模式 ?； 半閉環(huán)模式 ?； 切削負(fù)載： X 向 300N； Y 向 500N； Z 向 800N； 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 圖 21 絲杠螺母副設(shè)計(jì)框圖 計(jì)算進(jìn)給牽引力 作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給 牽 引力主要包括切削時(shí)的走刀抗力以及移動(dòng)件的重量和切削分力在導(dǎo)軌上的摩擦力。因而其數(shù)值的大小與導(dǎo)軌的型式有內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 機(jī)電裝備課程設(shè)計(jì) 6 關(guān)，由于在設(shè)計(jì)中采用的是加有導(dǎo)軌塊的滾動(dòng)導(dǎo)軌，所以選擇的計(jì)算公式為綜合導(dǎo)軌的計(jì)算公式。計(jì)算公式為： yzM FfGFKF 39。)( ??? 式中 ZF Z 向 切削分力（ N）； G 移動(dòng)工作臺(tái)總重 （ N） 39。f 導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，隨導(dǎo)軌型式而不同 ； K 考慮顛復(fù)力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)； 綜合導(dǎo)軌的 ?K , ~39。 ?f ，取 39。 ?f ，式中 NFz 1000? ， NFy 600? ， NG 650? 代入計(jì)算 得 NFM 1902? 計(jì)算最大動(dòng)載荷 C 選用滾珠絲杠副的直徑 0d 時(shí)，必須保證在一定軸向載荷作用下，絲杠在回轉(zhuǎn) 100 萬(wàn)轉(zhuǎn)（ 106 轉(zhuǎn)）后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱(chēng)為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載 C ，用下式計(jì)算選擇： 316 )1060( ehkaht wm nLffff fFC ? 01000L vn se ? 式中 hL 額定 壽命， 15000h en 絲杠轉(zhuǎn)速， ? ?min/r ，用下式計(jì)算 tf 溫度系數(shù)，查表 —— 323，工作溫度小于 100℃ ， 取 tf =1 hf 硬度系數(shù) ， 查表 —— 324， hf =1； af 精度系數(shù)，查表 —— 325，取 af =； wf 負(fù)載性質(zhì)系數(shù)，查表 —— 3— 26， wf = kf 可靠性系數(shù)，查表 —— 3— 27，取 kf =，可靠度為 95℅ 初選導(dǎo)程 0L =6 mm ，由任務(wù)書(shū)可知 最大切削力下的速度 min/2mv? ， 則min/6mvs ? ,代入公式可計(jì)算得 01000L vn s? = 6 21000? = min/r 30010 66 ??????? TnL 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 機(jī)電裝備課程設(shè)計(jì) 7 ???????? ????????9 5 0 010 3 31 5 0 0 060 8 9 9)1060(3166ehkahtwm nLfffffFC 滾珠絲杠螺母副的選型 根據(jù)以上算得的 最大動(dòng)負(fù)載 C 在設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)中的 附錄 A 表 1 中選用型號(hào)為 W2506 的滾珠絲杠，其名義直徑為 mm25 ,滾珠的排列為 圈 1 列，額定動(dòng)載荷為 N13100 ，滿(mǎn)足前面進(jìn)給 方向的要求 。 精度等級(jí)按《機(jī)電裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表 415 選為 3 級(jí)。 傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 ?： ? ??? ?? ?? tg tg 式中 ? 絲杠螺旋升角； ? 摩擦角，滾珠絲杠的滾動(dòng)摩擦系數(shù) ~?f ，其摩擦角約等 于 39。10 。 由選用的 W1L4506 的滾珠死杠的相關(guān)數(shù)據(jù)可知絲杠螺旋升角 39。262??? 代入公式計(jì)算得 %?? 剛度的驗(yàn)算 先 畫(huà) 出 此 進(jìn) 給 滾 珠 絲 杠 支 承 方 式 草 圖 ,如 圖 所 示 .最 大 牽 引 力 為 Fm= , 滾珠絲杠的導(dǎo)程 vl =200mm，滾珠絲杠的余程 el =24mm,絲杠螺紋長(zhǎng)度取 lu = 200+24Ｘ 2+113=361mm,支撐跨度 1l = 560mm,絲杠的全長(zhǎng)L=660mm。 絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊 ,預(yù)緊力為最大軸向負(fù)載的 1/3. 圖 22 Z 向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 機(jī)電裝備課程設(shè)計(jì) 8 滾珠絲杠副的軸向變行會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，因此應(yīng)考慮以下引起軸向變形的因素： 1)、絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 1? 在總的變形量中占的比重較大 ,可以用計(jì)算方法或查圖表的方法決定， 查圖 46，根據(jù) Fm=， ?0D 45mm 查出： 60 ???LL? LLL ?? 01 ?? 式中 L 滾珠絲杠在支 撐間的受力長(zhǎng)度， )(mm . 計(jì)算得 LLL?? 01 ??= mm0 0 7 1 6 ??? ? 由于一端雙向推力球軸承，一端采用深溝球軸承，而且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高 4 倍實(shí)際變形量 mm3139。1 ????? 2)、滾珠與螺紋滾道間接觸變形 2? 查表 48， W 系列 1 列 圈滾珠和螺紋滾道接觸變形量 ?? ? 因進(jìn) 行了預(yù)緊， Q2 ?? ?? G M L 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 機(jī)電裝備課程設(shè)計(jì) 9 根據(jù)以上計(jì)算 ????? ??? ??小于要求的定位精度 合乎設(shè)計(jì)的要求。 穩(wěn)定性驗(yàn)算 對(duì)已選定尺寸的絲杠在給定的支承條件下，承受最大軸向負(fù)載時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其有沒(méi)有產(chǎn)生縱向彎曲（失穩(wěn)）的危險(xiǎn)，產(chǎn)生失穩(wěn)的臨界負(fù)載 kF 用下式計(jì)算： 212l EIfF Zk ?? 式 中 E 絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼 26 / cmNE ?? 。 I 截面慣性矩 )( 4cm ,絲杠截面慣性矩 4164dI ??( 1d 為絲杠螺紋的底徑 )； 1l 絲杠兩支承端距離 )(cm ； Zf 絲杠的支承方式系數(shù)。 根據(jù)前面的相關(guān)數(shù)據(jù)可知上式中的截面慣性矩： 444041 1 9 5)10(64)1022(6464mmkeddI????????????? 絲杠兩支承端距離 cmmml 53530 ?? ，我所選用滾珠絲杠的支承方式是一端固定一端簡(jiǎn)支 ,則查指導(dǎo)書(shū)中的表 413 可知 ?Zf 則代入數(shù)據(jù) 算得 22l EIfF Zk ??= 5 3 153 262 ????? ? 臨界負(fù)載 kF 與最大工作負(fù)載 mF 之比稱(chēng)為穩(wěn)定性安全系數(shù) Kn mkK FFn ? 式中 ][Kn 為許用穩(wěn)定性安全系數(shù) 。 4~][ ?Kn ， 如果 ][ KK nn ? 則絲杠不致失穩(wěn) ,在我所設(shè)計(jì)的方案中最大的 NFm 1902? ，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 機(jī)電裝備課程設(shè)計(jì) 10 則 4~???mkFF 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 滾珠絲杠副的幾何參數(shù) 表 21 滾珠絲杠的幾何參數(shù) 名稱(chēng) 符號(hào) 公式 WD4506 螺 紋 滾 道 公稱(chēng)直徑 0d 45 導(dǎo)程 0L 6 接觸角 ? 22639。? 鋼球直徑 qd 滾道法面半徑 R qdR ? 偏心距 e ?s in2 ?????? ?? qdRe 螺紋升角 ? ???????00 dLarctg ?? 22639。? 螺 桿 螺桿外徑 d ? ? qddd ～ ?? 螺桿內(nèi)徑 1d Redd 2201 ??? 螺桿接觸直徑 zd ?c os0 qz ddd ?? 螺 母 螺紋直徑 D RedD 220 ??? 螺母內(nèi)徑 1D ? ? qddd ～ ?? 滾動(dòng)導(dǎo) 軌的計(jì)算與選擇 目前，滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)槠淠Σ料禂?shù)f = ~ ；動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，幾乎不受運(yùn)動(dòng)速度的變化的影響， 運(yùn)動(dòng)輕便、靈活，所需驅(qū)動(dòng)功率小，摩擦發(fā)熱小，磨損小，精度保持性好；低度運(yùn)動(dòng)時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象 ，因而定位精度內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 機(jī)電裝備課程設(shè)計(jì) 11 高，所以選用滾動(dòng)導(dǎo)軌。 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的額定壽命 (1)、滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷的計(jì)算： 由于要計(jì)算額定動(dòng)載荷首先需要計(jì)算出作用在滾動(dòng) 導(dǎo)軌副上的載荷 ,由資料文獻(xiàn)可知作用在 滾動(dòng) 導(dǎo)軌副上的載荷計(jì)算公式如下： 圖 23 工作臺(tái)及導(dǎo)軌塊的放置 式中的 W為作用于同一平面內(nèi)的若干套導(dǎo)軌副的總載荷在這里我的設(shè)計(jì)任務(wù)中指出了 NFZ 1000? ， NG 650? 。則 NGFW Z 1650??? 式中 1L 、 2L 、 2l 、 3l 分別取 mmL 2020 ? ， mmL 1502 ? , mml 1252 ? ， mml 2020 ? 將上面的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的公式中可得到 1P ?? 2P ?3P NLwlP 7 5 52 0 02 2 0 01 6 5 02134 ?? ??? 對(duì)于全行程還應(yīng)該計(jì)算除載荷 cP NPP c 885m a x ?? (2)、