三坐標銑床的數控化改造設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 合適、潔凈、密封良好，不使灰塵、油、切削液等進入，壽命是很長的。一次充填可用到大修，不需補充，也不要加脂孔。脂潤滑可選用鋰基脂，如SKFLGLT2號（常用于球軸承）。（2） 油氣潤滑如果dn值較大時，還需對軸承進行冷卻。如果用油兼作潤滑和冷卻，則由于油的攪拌作用，溫升反而會增加。最好用油潤滑，用空氣冷卻。油霧潤滑能達到這個目的，但是易污染環境。比較好的方法是油氣潤滑：在吹向軸承的空氣中定期地注入油，油并不霧化，用后可回收，不污染環境。油 用于潤滑，空氣用于冷卻。 主軸系統計算 V帶傳動的設計計算 三角帶的選用應保證有效地傳遞最大功率（不打滑）并有足夠的使用壽命（一定的疲勞強度）。帶傳動設計計算的主要內容包括確定帶的型號、基準長度和根數；確定帶輪的材料、結構尺寸；確定傳動中心距及作用在軸上的力等。 (1) 確定計算功率P kW式中：K—工況系數(工作情況系數)P—電機額定功率 Kw (2) 選擇三角帶型號 根據P、n由圖78選SPA型 窄V帶 (3) 確定帶輪直徑D、D 小帶輪直徑D應滿足：DD，以免帶的彎曲應力過大而導致其壽命降低。 查表74取D,故選擇D (4) 計算膠帶速度 5V 故 D選擇合格 D (5) 確定中心距a和帶長L 得 初選 帶長 查表73，取 中心距 a的調整范圍： (6) 驗算小帶輪包角 小帶輪包角可按公式求得： 得 ， 即滿足條件。 (7) 確定V帶根數z V帶根數Z可按下式計算： 由表76a查得 由表710查得 由表711查得 由表79查得 由表73查得 代入求根公式，得 取z=6,符合表74推薦的輪槽數 (8) 確定初拉力 單根V帶合適的初拉力可按下式計算： 由表75得 (9) 計算作用在軸上的壓力 進給伺服系統的設計 對進給伺服系統的基本要求進給伺服系統不但是數控機床的一個重要組成部分，也是數控機床區別于一般機床的一個特殊部分。數控機床對進給伺服系統的性能指標可歸納為：定位精度高；跟蹤指令信號的響應快；系統的穩定性好。(1) 穩定性 伺服系統的穩定性是指當作用在系統上的擾動信號消失后，系統能夠恢復到原來的穩定狀態下運行,或者在輸入的指令信號作用下，系統能夠達到新的穩定運行狀態的能力。伺服系統的穩定性是系統本身的一種特性，取決于系統的結構及組成元件的參數（如慣性、剛度、阻尼、增益等），與外界的作用信號（包括指令信號或擾動信號）的性質或形式無關。(2) 精度 伺服系統的精度是指系統的輸出量復現輸入量的精確程度。伺服系統工作過程中通常存在三種誤差：動態誤差、穩定性誤差和靜態誤差。實際中只要保證系統的誤差滿足精度指標就行。(3) 快速響應性 快速響應特性是指系統對指令輸入信號的響應速度及瞬態過程結束的迅速程度。它包含系統的響應時間，傳動裝置的加速能力。它直接影響機床的加工精度和生產率。 進給伺服系統的設計要求在靜態設計方面有：(1) 能夠克服摩擦力和負載；(2) 很小的進給位移量；(3) 高的靜態扭轉剛度；(4) 足夠的調速范圍；(5) 進給速度均勻，在速度很低時無爬行現象；在動態設計方面的要求有：(1) 具有足夠的加速和制動轉矩；(2) 具有良好的動態傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿意的表面質量；(3) 負載引起的軌跡誤差盡可能小； 對于數控機床機械傳動部件則有以下要求(1)被加速的運動部件具有較小的慣量；(2)具有較高的剛度；(3)良好的阻尼；(4)傳動部件在拉壓剛度、 扭轉剛度、 摩擦阻尼特性和間隙等方面盡可能小的非線性； 進給伺服系統的動態響應特性及伺服性能分析1．時間響應特性進給伺服系統的動態特性，按其描述方法的不同，分為時間響應特性和頻率響應特性。時間響應特性是用來描述系統對迅速變化的指令能否迅速跟蹤的特性，它由瞬態響應和穩態響應兩部分組成。由于系統包含一些儲能元件，所以當輸入量作用于系統時，系統輸出不能立刻跟隨輸入量變化，而是在系統達到穩定之前表現為瞬態響應過程（或叫過渡過程）。穩定響應是指當時間t趨向無窮大時系統的輸出狀態。若在穩定時，輸出和輸入不能完全吻合，就認為系統有穩態誤差。2. 頻率響應特性時間響應特性是從微分方程出發，研究系統響應隨時間的變化的規律，即在已知傳遞函數的前況下，從系統在階越輸入及斜坡輸入時間應速度及振蕩過程的狀態中來獲得動態特性參數。然而在很多情況下，傳遞函數不清楚，所以只能由試驗的方法來求取動態特性。因此出現頻率響應特性法。所謂頻率響應特性,就是系統對正弦輸入信號的響應，即它通過研究系統對正弦輸入信號的響應規律來獲得啟動態特性。3. 快速性分析所謂快速性分析是指分析系統的快速響應性能，快速性反映了系統的瞬態質量。對于線性進給伺服系統，由于它包含各種電路、機電轉換裝置和機械傳動機構，系統各環節都有時間常數，對高頻信號來不及反應，只是一個地通漏波器。這種系統的通頻寬帶，對高頻信號響應速度快，所以從開環頻率特性圖看，提高系統的截止頻率，則可以提高閉環回路的響應速度。 X軸滾珠絲杠副(1) 精度 要求：進給精度 快速進給精度(2) 疲勞強度 絲杠的最大載荷為最大進給力加摩擦力，最大進給力為1625N,工作臺質量700kg,則：1） 求計算載荷Fc 根據《機電一體化設計基礎》 計算載荷 查表26取 查表28取 查表27取 查表24取D級精度則： 2） 計算額定動載荷計算值 取絲杠的工作壽命為, 3） 選用 ，由表29得絲杠副數據：公稱直徑 導程 滾珠直徑 按表21種尺寸公式計算： 滾道半徑 偏心距 絲杠內徑 4） 穩定性驗算 絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和雙向球軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷。另一端游動，需要徑向約束，采用深溝球軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如下圖。① 由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發生失穩，所以在設計時應驗算其安全系數S,其值應大于絲杠副傳動結構允許安全系數[S]絲杠不會失穩的最大載荷稱為臨界載荷，并按下式計算 式中，E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼,E=206Gpa；l為絲杠工作長度（m）；為絲杠危險截面的軸慣性矩（）；為長度系數，取。 安全系數 查表210，[S]=～ ,S[S],絲杠是安全的，不會失穩。② 高速長絲杠工作時有可能發生共振，因此需驗算其不發生共振的最高轉速——臨界轉速。要求絲杠的最大轉速。 臨界轉速按下式計算： 式中：為臨界轉速系數，見表210，本題取， 即：，所以絲杠工作時不會發生共振。 ③ 此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求 所以該絲杠副工作穩定 5） 剛度驗算 滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉矩T()共同作用下引起每個導程的變形量(m)為： 式中:A絲杠截面積,；為絲杠的極慣性矩，；G為絲杠切變模量，對鋼；T為轉矩。 式中：為摩擦角，其正切函數值為摩擦系數；為平均工作載荷 按最不利的情況?。ㄆ渲校? 則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為： 通常要求絲杠的導程誤差小于其傳動精度的1/2，即 該絲杠的滿足上式，所以其剛度可以滿足要求。 6） 效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率為 要求在90%～95%之間，所以該絲杠副合格。 經上述計算驗算，所以合格。 Y軸滾珠絲杠副 （1） 精度 要求：進給精度 快速進給精度 （2） 疲勞強度 絲杠的最大載荷為最大進給力加摩擦力，最大進給力為1625N,工作臺質量900kg,則： 1）求計算載荷Fc 根據《機電一體化設計基礎》 計算載荷 查表26取 查表28取 查表27取 查表24取D級精度則： 2）計算額定動載荷 取絲杠的工作壽命為, 3）選用 ，由表29得絲杠副數據：公稱直徑 導程 滾珠直徑 按表21種尺寸公式計算： 滾道半徑 偏心距 絲杠內徑 4）穩定性驗算絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和雙向球軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷。另一端游動，需要徑向約束，采用深溝球軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如下圖。 ① 由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發生失穩，所以在設計時應驗算其安全系數S,其值應大于絲杠副傳動結構允許安全系數[S] 絲杠不會失穩的最大載荷稱為臨界載荷,并按下式計算 式中，E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼E=206Gpa；l為絲杠工作長度（m）；為絲杠危險截面的軸慣性矩（）；為長度系數，取。 安全系數 查表210，[S]=～ ,S[S],絲杠是安全的，不會失穩。② 高速絲杠工作時有可能發生共振，因此需驗算其不發生共振的最高轉速——臨界轉速。要求絲杠的最大轉速。 臨界轉速按下式計算： 式中：為臨界轉速系數，見表210，本題取， 即：，所以絲杠工作時不會發生共振。 ③ 此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求 5）剛度驗算 滾珠絲杠在工作負載F(N)和