畢業(yè)論文定稿-X-Y數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）X-Y 數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）題目： X-Y 數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱(chēng)： 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 2013 年 月 日原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763摘 要X-Y 數(shù)控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車(chē)床的縱—橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的 X-Y 工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。模塊化的 X-Y 數(shù)控工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動(dòng)機(jī)做執(zhí)行元件用來(lái)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺(tái)在 X、Y 方向的直線移動(dòng)。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專(zhuān)門(mén)廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可。關(guān)鍵詞：X-Y 數(shù)控工作臺(tái)；設(shè)計(jì)；過(guò)程；功能原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載IIIABSTRACTX-Y NC worktable is a fundamental part of many electromechanical integration equipment, such as CNC lathe longitudinal and transverse feed mechanism, CNC milling machine and CNC drilling machine of the X-Y table, laser processing equipment for working table, electronic element surface mount equipment etc X-Y NC Worktable module, usually by the rail seat, move the slider, work, ball screw pair, and a servo motor and other components. The servo motor to drive the ball screw actuator, a ball screw nut drives the slide block and the working platform motion on the guide rail, straight mobile work station in X, Y direction. Guide, ball screw and servo motor are based on standard, by the specialized manufacturers, only when the design work load to select.Keywords: X-Y NC worktable ;design ;process ;function原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載IV目 錄摘 要 IIAbstract.III目 錄 IV第 1 章 緒論 .11.1 課題研究意義 11.2 X-Y 數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)應(yīng)用 1第 2 章 X-Y 數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)要求 22.1 設(shè)計(jì)主要要求 .22.2 綜合作業(yè)內(nèi)容 2第 3 章 X-Y 數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33.1 脈沖當(dāng)量選擇 33.2 工作臺(tái)外形尺寸及重量估算 33.3 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選擇 .43.4 滾珠絲杠副的載荷計(jì)算 53.5 傳動(dòng)效率計(jì)算 83.6 穩(wěn)定性驗(yàn)算 83.6 剛度驗(yàn)算 .83.7 滾珠絲杠精度等級(jí)確定 .93.8 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的防護(hù) .113.9 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇 .113.10 電機(jī)至絲杠之間齒輪減速傳動(dòng)設(shè)計(jì) 133.11 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率) .163.12 電機(jī)的計(jì)算選型 .173.13 聯(lián)軸器選擇 .17結(jié) 論 .18致 謝 .19原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載V參考文獻(xiàn) .20原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載1第 1 章 緒論1.1 課題研究意義制造業(yè)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國(guó)家機(jī)械工業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國(guó)是世界上產(chǎn)量最多的國(guó)家.根據(jù)德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)(VD W )2000 年統(tǒng)計(jì)資料，在主要的生產(chǎn)國(guó)家中，中國(guó)排名為世界第五位。但是在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平:即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì):一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類(lèi)產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)滯銷(xiāo)積壓，國(guó)外產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。1.2 X-Y 數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。X-Y 數(shù)控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車(chē)床的縱—橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的 X-Y 工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。模塊化的 X-Y 數(shù)控工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動(dòng)機(jī)做執(zhí)行元件用來(lái)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺(tái)在 X、Y 方向的直線移動(dòng)。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專(zhuān)門(mén)廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專(zhuān)用的微機(jī)控制系統(tǒng)。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載2第 2 章 X-Y 數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)要求2.1 設(shè)計(jì)主要要求1、設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn) X/Y 向數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)2、數(shù)控運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力源采用交流伺服電機(jī).但所選電機(jī)必須與該電機(jī)生產(chǎn)廠所列技術(shù)數(shù)據(jù)一致3、工作臺(tái)尺寸 450X350mm（X/Y）4、工作臺(tái)（X/Y）工作行徑 400/3005、脈沖當(dāng)量 X/Y 0.004mm/脈沖6、X 向最高工作進(jìn)給速度 200mm/min7、X 向最高空載快進(jìn)速度 300mm/min8、工件最大重量（包括夾具）為 400kg9、工作壽命每天 8 小時(shí)，連續(xù)工作 5 年，250/年10、進(jìn)給機(jī)械系統(tǒng)均采用滾動(dòng)絲杠和滾動(dòng)導(dǎo)軌副2.2 綜合作業(yè)內(nèi)容1、數(shù)控十字工作臺(tái)裝配圖一張(提供打印并簽名）2、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（主要內(nèi)容 1 電機(jī)選型計(jì)算（脈沖當(dāng)量 2 滾動(dòng)絲杠選型與計(jì)算 3 滾動(dòng)導(dǎo)軌選型計(jì)算原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載3第 3 章 X-Y 數(shù)控運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 脈沖當(dāng)量選擇脈沖當(dāng)量 δp 是一個(gè)進(jìn)給指令時(shí)工作臺(tái)的位移量，應(yīng)小于等于工作臺(tái)的位置精度，由于脈沖當(dāng)量 X/Y 0.004mm/脈沖 由已知設(shè)計(jì)參數(shù)初定脈沖當(dāng)量 δ=0.004mm/p3.2 工作臺(tái)外形尺寸及重量估算3-1 工作臺(tái)簡(jiǎn)圖已知題設(shè)要求：工作臺(tái)尺寸 450X350mm（X/Y）取 X 向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?350mm,Y 向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?230mm,設(shè)計(jì)工作臺(tái)簡(jiǎn)圖如下：X 向拖板（上拖板）尺寸：長(zhǎng) 寬 高 350×230×50?重量：按重量=體積×材料比重估算N?XW323502107.8314????Y 向拖板（下拖板）尺寸： 350×230×50N32.??上導(dǎo)軌座（連電機(jī)）重量：原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載4223(2014382158)7.10.107????????()N夾具及工件重量：400kg 約 4000N。X-Y 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分的總重量：約 4735N。3.3 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選擇根據(jù)給定的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件的總重量及負(fù)載和估算的 和 計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù) XWY=C0/P，式中：C0 為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷 ；工作載荷 P=0.5( +W)； =1.0~3.0(一般SLf KNZFSLf運(yùn)行狀況) ，3.0~5.0（運(yùn)動(dòng)時(shí)受沖擊、振動(dòng)） 。根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌：因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取 ，4.0sLf???Fz735,, ,0.5()OSLXYZCfPFW????????NPfCYSLOXslZY 10985.245.2437????根據(jù)計(jì)算額定靜載荷初選導(dǎo)軌:⑴、導(dǎo)軌型式：圓形截面滾珠導(dǎo)軌⑵、導(dǎo)軌長(zhǎng)度絲杠有效行程 由[3]表 5-4 查得 le=20 mm已知工作臺(tái)尺寸 450X350mm（X/Y）已知工作臺(tái)（X/Y）工作行徑 400/300①上導(dǎo)軌（X 向）取動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度 450Bl?動(dòng)導(dǎo)軌行程 支承導(dǎo)軌長(zhǎng)度 +240+2=87BLl?②下導(dǎo)軌（Y 向）取動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度 350l?動(dòng)導(dǎo)軌行程 B支承導(dǎo)軌長(zhǎng)度 +2350+2=670Ll?選擇導(dǎo)軌的型號(hào)：GTA16 原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載5⑶、直線滾動(dòng)軸承的選型⑶、直線滾動(dòng)軸承的選型①上導(dǎo)軌 40+31=4()XGN?②下導(dǎo)軌的 ??Y75由于本系統(tǒng)負(fù)載相對(duì)較小，查表后得出 LM10UUOP 型直線滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷為，大于實(shí)際動(dòng)負(fù)載；但考慮到經(jīng)濟(jì)性等因素最后選擇 LM16UUOP 型直線滾動(dòng)軸承。并采用雙排兩列 4 個(gè)直線滾動(dòng)軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)平臺(tái)的支撐。⑷、滾動(dòng)導(dǎo)軌剛度及預(yù)緊方法 當(dāng)工作臺(tái)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)壓在兩端滾動(dòng)體上的壓力會(huì)發(fā)生變化，受力大的滾動(dòng)體變形大，受力小的滾動(dòng)體變形小。當(dāng)導(dǎo)軌在位置Ⅰ時(shí)，兩端滾動(dòng)體受力相等，工作臺(tái)保持水平；當(dāng)導(dǎo)軌移動(dòng)到位置Ⅱ或Ⅲ時(shí)，兩端滾動(dòng)體受力不相等，變形不一致，使工作臺(tái)傾斜 α 角，由此造成誤差。此外，滾動(dòng)體支承工作臺(tái)，若工作臺(tái)剛度差，則在自重和載荷作用下產(chǎn)生彈性變形，會(huì)使工作臺(tái)下凹（有時(shí)還可能出現(xiàn)波浪形） ，影響導(dǎo)軌的精度。3.4 滾珠絲杠副的載荷計(jì)算（1）.滾珠循環(huán)方式由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-1 查得,選擇外循環(huán)插管式（2）.軸向間隙預(yù)緊方式預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動(dòng)的間隙,避免間隙引起的空程,從而提高傳動(dòng)精度.由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-2 查得,采用雙螺母墊片預(yù)緊方式。2）滾珠絲杠副直徑和基本導(dǎo)程系列由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載6導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力，他的數(shù)值用進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算。選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為 0.03，K 為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取 1.1~1.5，本課題中取 1.3。⑴、最大動(dòng)負(fù)載 Q 的計(jì)算3HLfP??式中： fW為載荷系數(shù)，中等沖擊時(shí)為 1.2~1.5； fH為硬度系數(shù)，HRC≥58 時(shí)為 1.0。查表得系數(shù) ， ，壽命值:1f?60nTL?查表得使用壽命時(shí)間 T= =10000h，初選絲杠螺距 t=5mm，得絲杠轉(zhuǎn)速8250???min741313-max rtV?（X 向最高空載快進(jìn)速度 300mm/min）所以 5107566??LX 向絲杠牽引力.4xxPfG當(dāng) ()f當(dāng) —當(dāng) 量 摩 擦 系 數(shù)10316)N???Y 向絲杠牽引力.4Yf當(dāng) ()f當(dāng) —當(dāng) 量 摩 擦 系 數(shù)1YPG?當(dāng) 1.40.7356(N???所以最大動(dòng)負(fù)荷X 向 9.213xQ??Y 向 386745???Y根據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠螺母的結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)最大動(dòng)載荷的數(shù)值可選擇滾珠絲杠的型號(hào)為: CM 系列滾珠絲桿副，其型號(hào)為：CM2005-5。其基本參數(shù)如下:原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載7其額定動(dòng)載荷為 14205N 足夠用.滾珠循環(huán)方式為外循環(huán)螺旋槽式,預(yù)緊方式采用雙螺母螺紋預(yù)yQ緊形式.滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計(jì)算如下表名稱(chēng) 計(jì)算公式 結(jié)果公稱(chēng)直徑 0d―― 20mm螺距 t ―― ５mm接觸角 ?―― 045鋼球直徑 bd―― 4.175mm螺紋滾道法向半徑 R0.52bRd?1.651mm偏心距 e()sine???0.04489mm螺紋升角 ?0tarcgd???0'43原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載8螺桿外徑 d0(.2~5)bdd??19.365mm螺桿內(nèi)徑 11eR?16.788mm螺桿接觸直徑 220cosb?17.755mm螺母螺紋外徑 Dde??24.212mm螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 110(.~5)bd?20.7mm3.5 傳動(dòng)效率計(jì)算絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為： )(?????tg式中： φ =10’，為摩擦角； γ 為絲杠螺旋升角。 0'''43()(1)0.96ggt tt??????3.6 穩(wěn)定性驗(yàn)算絲杠兩端采用止推軸承時(shí)不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算。3.6 剛度驗(yàn)算滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量為： (cm)ESFll01???Y 向所受牽引力大,故用 Y 向參數(shù)計(jì)算60622 21.5615.80.12214125(/)3.40FNlcmECMSRL????????絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計(jì)。導(dǎo)程變形總誤差 Δ 為E 級(jí)精度絲杠允許的064110.5.2.102.[]l um????????螺距誤差[ Δ]=15μm/m。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載93.7 滾珠絲杠精度等級(jí)確定（1）.絲杠有效行程 由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-4 查得 le=20 mm導(dǎo)軌總長(zhǎng) Lu =210+120+20=350mm 所以絲杠總長(zhǎng) Lv =350-20=330mm（2）.精度等級(jí) 根據(jù)有效行程內(nèi)的平均行程允許偏差 ep=0.01/300×350×103=11.7 查樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編 .《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表 5-5 得:精度等級(jí)為 T34）滾珠絲杠副支承形式選擇滾珠絲杠主要承受軸向載荷,應(yīng)選用運(yùn)轉(zhuǎn)精度高,軸向剛度高、摩擦力距小的滾動(dòng)軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動(dòng),其次才是徑向約束。由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表 5-6 查得,采用一端固定一端游動(dòng)(F-S)支承形式.5）滾珠絲杠副的選擇高速或較高轉(zhuǎn)速情況 按額定動(dòng)負(fù)荷 Cα≥Cαj選擇滾珠絲杠副Cαj=[(Fefw)/(fhftfafk)]×[(60Lhne)/(106)]1/3式中 Cαj--滾珠絲杠副的計(jì)算軸向動(dòng)負(fù)荷(N)Fe--絲杠軸向當(dāng)量負(fù)荷(N)，取進(jìn)給抗力和摩擦力之和的一半. F e=(120+0.06×120)/2=63.6Nne--絲杠當(dāng)量轉(zhuǎn)速(r/min). n e=250r/min.Lh--絲杠工作壽命(h). 查考樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-7 得 Lh=15000 h.ft--溫度系數(shù). 查樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-8,得 ft=0.70.原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載10fa--精度系數(shù). 查樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-9 得 fa=1.0fw--負(fù)載性質(zhì)系數(shù). 查[2]表 5-10 得 fw=0.95fh--硬度系數(shù).查[2] 表 5-11 得 fh=1.0fk--可靠性系數(shù).查[2]表 5-12 得 fk=0.21.計(jì)算得 Caj=2.5N表 3-1-1 各類(lèi)機(jī)械預(yù)期工作時(shí)間 Lh表 3-1-2 精度系數(shù) fa表 3-1-3 可靠性系數(shù) fk表 3-1-4 負(fù)載性質(zhì)系數(shù) fw6）滾珠絲杠副校核（1）.臨界壓縮負(fù)荷 對(duì)于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠,應(yīng)進(jìn)行壓杠穩(wěn)定性校核計(jì)算.不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負(fù)荷稱(chēng)為臨界壓縮負(fù)荷,用 Fn 表示Fn=3.4×1010(f1d24)÷(L02) ×K1原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載11式中 L0–--最長(zhǎng)受壓長(zhǎng)度. 取 400 mmf1--絲杠支承方式系數(shù), F-S 取 2d2--絲杠螺紋底徑 ,查[4]3-32 取 17.6 mmk1 安全系數(shù)，取 1/3Fn=13593NFmax（2）.臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f2--絲杠支承方式系數(shù),F-S 取 3.927. Lc --臨時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度. L c =0.5m. d2--絲杠螺紋底徑 ,取 17.6mmncr= 10758.9r/min nmax 取,同時(shí)驗(yàn)算絲杠另一個(gè)臨界值 d0n=20×833=7500 ={2Kt×T1×（u＋1）×(ZHZE)2/[Φd×εa×u×[σH]2]}(1/3)（1）.試選 Kt=1.6, (由[1]表 10-6)得材料彈性影響系數(shù) ZE＝189.8MPa1/2（2）.(由[1]圖 10-30 得)選取區(qū)域系數(shù) ZH=2.433,(由[1]表 10-7)選取齒寬系數(shù) Φd＝0.3，（3）.（由[1]圖 10-26）查得 εa1＝0.78，εa2 ＝0. 8，則 εa＝εa1+εa2 ＝1.58（4）.應(yīng)力循環(huán)系數(shù)取 j=1 已知 V=1.0m/min，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程 P=5mm，則nmax=(vmax/δ)×(α/360°)=(1000/0.004) ×(0.36/360)=250 r/min所以 N1=60njLh=60×250×1×(2×8×300×15)＝1.08×109 N2=N1/i=1.08×109/1.25＝8.64×108(5).（由[1]圖 10-19）查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.86，KHN2=0.87(6).（由[1]圖 10-21d）查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 σHlim1=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σHlim2=550MPa(7).計(jì)算疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力，取安全系數(shù) S=1 [σH]1＝KHN1×σHlim1/S=0.86×600/1＝516MPa[σH]2＝KHN2×σHlim2/S=0.87×550/1＝478.5Mpa[σH]= （[σH]1+[σH]2）/2 =497.25Mpa(8).計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=9.55×106Px/nx=77.9N.mmb） 、計(jì)算（1）.試算小齒輪分度圓直徑d1t={2Kt×T1×（u＋1）×(ZHZE)2/[Φd×εa×u×[σH]2]}(1/3)={2×1.6×77.9×2.25/（0.3×1.58×1.25）× （2.433×189.8/494.25）2}}（1/3 ）＝ 9.38mm（2).計(jì)算圓周速度 v=лd1tn1/(60×1000)＝0.123 m/s原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載15（3).計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) mnt, b=Φdd1t=0.3×9.38＝ 2.81mmmnt=d1tcosβ/Z1=9.38×cos14°/24=0.38mm h=2.25mnt=2.25×0.38mm = 0.855mm b/h=2.81/0.855=3.3（4).計(jì)算縱向重合度 εβ＝ 0.318×Φd×Z1×tanβ=0.318×0.3×24×tan14°=0.57（5).計(jì)算載荷系數(shù) K，查[1]表 10-2，得使用系數(shù) KA=1.25,根據(jù) v=0.123 m/s ,7 級(jí)精度，由書(shū)圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.01,（由書(shū)表 10-4）查得 KHβ 的計(jì)算公式：KHβ=1.12+0.18(1+0.67Φd2)Φd2+0.23×10-3×b =1.14由 b/h=3.3,(由書(shū)圖 10-13)查得 KFβ=1.08, 由（[1]表 10-3）查得 KHα=KFα=1.2,故載荷系數(shù) K=kAKvKHαKHβ=1.25×1.01×1.2×1.08＝1.6362（6）.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1=d1t(K/Kt)(1/3)=9.38×（1.6362/1.6） （1/3）=9.45mm（7).計(jì)算模數(shù) mn=d1×cosβ/Z1=9.45×cos14°/24=0.382mm 3） 、a).按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)mn={(2Kt1Yβcos2β/ΦdZ12εα)×(YFαYSα/[σF])}(1/3)（1）.計(jì)算載荷系數(shù)，K=KA×Kv×KFα×KFβ=1.25×1.01×1.2×1.04=1.6263（2）.根據(jù)縱向重合度 εβ=0.57，由（[1]圖 10-28）查得螺旋角影響系數(shù) Yβ=0.87（3）.計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) Zv1=Z1/cos3β=24/cos314°=26.27Zv2=Z2/cos3β=30/cos314°=32.8（4）.由（[1]表 10-5）查出,YFa1=2.592,YSa1=1.596,YFa2=2.49,YSa2=1.629,因?yàn)椋〞?shū)圖 10-20c）小齒輪彎曲極限強(qiáng)度 σFE1=500MPa,大齒輪 σFE2＝380MPa,（書(shū)圖 10-18）得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.85 KFN2=0.88,取安全系數(shù) S=1.1[σF]1＝ KFN1×σFE1/S=386.36MPa[σF]2＝ KFN2×σFE1/S=304MPa（5）.計(jì)算大、小齒輪 YFa1 YSa1/[σF]1 、YFa2 YSa2/[σF]2 并加以比較YFa1 YSa1/[σF]1=2.592×1.596/386.36=0.0107YFa2 YSa2/[σF]2=2.49×1.629/304＝0.013 取大齒輪數(shù)據(jù)原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載16b).設(shè)計(jì)計(jì)算mn={(2Kt1Yβcos2β/ΦdZ12εα)×(YFαYSα/[σF])}(1/3)={2×1.6263×77.9×0.0133×(cos14°)2/（0.3×242×1.58）}（1/3 ）=0.23mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù) mn 大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù)，取 mn＝2 mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得的分度圓直徑 d1=48mm ,來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是有Z1=d1cosβ/mn=48×cos14°/2＝23.28，取 Z1＝24，則 Z2＝i×Z1=1.25×24 ＝304．幾何尺寸計(jì)算（1）.中心距 a=(Z1+Z2)mn/(2×cosβ)=(24+30)×2/（ 2×cos14°）＝55.65 mm 所以圓整為56 mm（2）.按圓整后的中心距修正螺旋角 β＝arccos[(Z1+Z2)mn/2a]=arccos[(24+30) ×2/(2×56) =15.395°, 因 β 值改變不多，故參數(shù) εα、Kβ 、ZH 等不必修正（3）.計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑d1=Z1mn/cosβ=24×2/cos15.359°=49.78 mmd2=Z2mn/cosβ=30×2/cos15.359° =62.22 mm（4）.計(jì)算齒輪寬度 b=Φdd1=0.3×49.78＝14.934mm 所以取 B2=15mm,為易于補(bǔ)償齒輪軸向位置誤差，應(yīng)使小齒輪寬度大于大齒輪寬度，所以小齒輪約為 B1=16mm3.11 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jg1=(πd 14b1ρ)／32=[π4 4×1.4×7.85×10-3]／32 =0.276×10-4 kg.m2式中 鋼密度 ρ=7.85×10 -3 kg/cm3同理,大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J g2=0.498×10-4 kg.m2 查設(shè)計(jì)手冊(cè)初選滾珠絲杠 CDM2005-3, 得到 d0=20 mm ,l=430 mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js=(πd 04lρ)／32={[π(2) 4×43×7.85×10-3]／32}×10 -4 kg.m2 =0.53×10-4 kg.m2工作重物為 12kgJw=(w/g)×(tsP／2π) 2 ÷i2 =12×(0.5／2π) 2 ÷2.12×10-4 kg.m2 =1.71×10-6 原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載17kg.m2因此,折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JeJe= Jg1+ Jw+( Jg2+Js) ÷i2 =0.807×10-4 kg.m2 3.12 電機(jī)的計(jì)算選型查設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)(4-7)~(4-9)可知:Mt=[(Fx+μFy) tsP]/(2πηi)= [(180+0.06×140)×0.005]/(2π×0.8×2.1)=0.089N.mMf= (Ff tsP)/(2πηi)= (μW tsP)/(2πηi)=(0.06×12×10×0.005)/ (2π×0.8×2.1)=0.00341N.m上述式中 η—絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取 η=0.8μ——為摩擦系數(shù)取 0.06nmax=(vmax/δ)×(α/360°)=(2000/0.005) ×(0.75/360)=833 r/min取起動(dòng)加速時(shí)間 tα=0.03 s初選 60BYG350DL-SASSML-0451 的電動(dòng)機(jī)M0=(Fp0tsp)÷(2πηi) ×(1-η02)= (1/3Fxtsp)÷(2πηi) ×(1-η02) =[(1/3) ×180×0.006]÷(2π×0.8×2.1) ×[1-0.92]=0.054 N.m式中 Fp0—滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取 Fy/3Fy—進(jìn)給牽引力 (N)η0—滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,取 0.9J=( Je +Jm)= 0.807×10-4 kg．m 2+0.3×10-4 kg.m2 =1.107×10-4 kg.m2Ma=( Je +Jm)( 2πnmax)/(60tα)= 0.2926N.mMq= Ma+ Mf+ M0=0.2926+0.00341+0.054=0.35N.mMc= Mt+ Mf+ M0=0.089+0.00341+0.054=0.1464N.mMk= Mf+ M0=0.00341+0.054=0.05741N.m從計(jì)算可知, M q 最大,作為初選電動(dòng)機(jī)的依據(jù).Mq/ Mjmax=0.4460.9 滿足所需轉(zhuǎn)矩要求.4)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性校驗(yàn) Je /Jm4 說(shuō)明慣量可以匹配綜上所述,可選 60BYG350DL-SASSML-0451 的電機(jī)原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載183.13 聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器除聯(lián)接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩外，有些還有補(bǔ)償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線偏移的功能，以及具有緩沖、吸振、安全保護(hù)等功能。因此要根據(jù)傳動(dòng)裝置工作要求來(lái)選定聯(lián)軸器類(lèi)型。本方案選擇套筒聯(lián)軸器。結(jié) 論在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，針對(duì)加工過(guò)程中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了攻關(guān)。在設(shè)計(jì)上采取了一系列的措施，本項(xiàng)工作還有許多值得完善的地方這些問(wèn)題通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝、現(xiàn)場(chǎng)的不斷實(shí)踐、總結(jié)，必將會(huì)得到進(jìn)步的提高。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載19致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的全部?jī)?nèi)容是在指導(dǎo)老師 XX 老師的悉心指導(dǎo)下完成的。感謝 XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設(shè)計(jì)中得到了很好的鍛煉。同時(shí)也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX 老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從 XX 老師處我們學(xué)到了許多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。在此，謹(jǐn)向恩師表示最真誠(chéng)的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)。當(dāng)然還有本院其他老師的指導(dǎo)。在此我向各位給予我指導(dǎo)的老師表示忠心的感謝和致敬。最后還要感謝的，也是最應(yīng)該感謝的是 XX 學(xué)院，學(xué)院讓我們有這么好的學(xué)習(xí)條件。通過(guò)四年的學(xué)習(xí)，讓我們成為有用之才；也是學(xué)院給我們了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)，讓我們?cè)谧呱瞎ぷ鲘徫恢昂煤玫腻憻捯幌伦约骸Ｔ嫖臋n，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載20參考文獻(xiàn)[1] 龔桂 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) .北京:高等教育出版社，1990[2] 章宏甲,黃誼 .液壓傳動(dòng) .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003[3] 左健民 .液壓與氣壓傳動(dòng) .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002[4] 顧維邦 .金屬切削機(jī)床概論 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002[5] 戴曙 .金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1993[6] 華東紡織工學(xué)院,哈爾濱工業(yè)大學(xué),天津大學(xué) .機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) .上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984[7] 徐景輝 .機(jī)床裝配 .四川:四川人民出版社，1982[8] 儲(chǔ)凱,許斌 .機(jī)械工程材料 .重慶:重慶大學(xué)出版社，2002[9] 邱宣懷 .機(jī)械設(shè)計(jì) .北京:高等教育出版社，2003[10] 吳宗澤 .機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) .北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000[11] 李慶余,張佳 .機(jī)械裝備設(shè)計(jì) .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003