數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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After identifying CNC lathe system, discuss the various components of the feed drive system in detail, as well as part of the calculation and selection. The design uses a top-down design method, starting from the overall structure, then the components of the design. In the design, full use of standardization, serialization, universal, increase interoperability easy for maintenance. And improve production efficiency to meet the needs of different users. Control systems for small CNC lathes which the project develops and designs, with small size、 small footprint、 compact、 technically advanced、 high productivity and strong practicability. It is suitable for small batch processing of small parts, small enterprises, electronic components manufacturing enterprises and individual enterprises, the ideal processing equipment. It can also be used for high secondary school, technical school of electrical and mechanical specialty CNC practice, experimental teaching. Keywords: CNC Lathe Feeding System Assembly Drawing Parts Drawing 3目 錄摘 要.IABSTRACT.II1 緒論 .11.1 序言.11.2 設(shè)計(jì)主要任務(wù) .22 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) .32.1 總體方案設(shè)計(jì) .32.1.1 概述.32.1.2 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).32.2 伺服電機(jī)設(shè)計(jì).52.2.1 伺服電機(jī)概述.52.2.2 伺服電機(jī)選擇.62.3 滾珠絲杠副介紹.102.3.1 滾珠絲杠副概述.102.3.2 滾珠絲杠副特點(diǎn).112.3.3 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu).112.4 滾珠絲杠副設(shè)計(jì).122.4.1 設(shè)計(jì)滾珠絲杠副原理.122.4.2 滾珠絲杠副選擇.132.4.3 滾珠絲杠副預(yù)緊.142.4.4 滾珠絲杠副校核.152.5 滾珠絲杠副密封與潤(rùn)滑.172.6 滾軸絲杠副支撐選擇及軸承選用.182.6.1 支撐方式選擇.182.6.2 軸承選擇.192.6.3 軸承配合與潤(rùn)滑.202.7 聯(lián)軸器簡(jiǎn)介.202.8 聯(lián)軸器基本要求.212.9 聯(lián)軸器選擇.222.10 聯(lián)軸器校核.232.10.1 轉(zhuǎn)矩校核.232.10.2 銷抗剪強(qiáng)度校核.243 導(dǎo)軌設(shè)計(jì) .253.1 導(dǎo)軌概述.253.2 導(dǎo)軌分類.253.3 導(dǎo)軌選型與長(zhǎng)度計(jì)算.253.4 導(dǎo)軌副技術(shù)要求.263.5 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整 .274 防護(hù)罩設(shè)計(jì) .294.1 基本要求.29 44.2 選擇設(shè)計(jì).294.3 其他設(shè)計(jì).304.3.1 基本要求.304.3.2 支撐架設(shè)計(jì).31總 結(jié) .32致 謝 .33參考文獻(xiàn) .34圖書(shū)分類號(hào)：密 級(jí)：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)MECANICAL STRUCTURE DESIGN OF CNC LATHE FEED DERIVE SYSTEM 學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師20 年5 月27 日 I徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期： 年 月 日徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書(shū)本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 I摘 要數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)是指能分別沿著X 向和Y向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱橫向進(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，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可。控制系統(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)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)從確定小型數(shù)控車床的方案入手， 設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)的裝配圖和主要零件圖。確定數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)后，詳細(xì)論述進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)各組成部分，以及各部分的計(jì)算和選用。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)控車床; 進(jìn)給系統(tǒng); 裝配圖; 零件圖 IIAbstractThe design starts with identifying the program of small CNC lathe, and begins to design the system assembly drawing and the main part drawing. After identifying CNC lathe system, discuss the various components of the feed drive system in detail, as well as part of the calculation and selection. The design uses a top-down design method, starting from the overall structure, then the components of the design. In the design, full use of standardization, serialization, universal, increase interoperability easy for maintenance. And improve production efficiency to meet the needs of different users. Control systems for small CNC lathes which the project develops and designs, with small size、 small footprint、 compact、 technically advanced、 high productivity and strong practicability. It is suitable for small batch processing of small parts, small enterprises, electronic components manufacturing enterprises and individual enterprises, the ideal processing equipment. It can also be used for high secondary school, technical school of electrical and mechanical specialty CNC practice, experimental teaching. Keywords: CNC Lathe Feeding System Assembly Drawing Parts Drawing III目 錄摘 要.IABSTRACT.II1 緒論 .11.1 序言.11.2 設(shè)計(jì)主要任務(wù) .22 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) .32.1 總體方案設(shè)計(jì) .32.1.1 概述.32.1.2 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).32.2 伺服電機(jī)設(shè)計(jì).52.2.1 伺服電機(jī)概述.52.2.2 伺服電機(jī)選擇.62.3 滾珠絲杠副介紹.102.3.1 滾珠絲杠副概述.102.3.2 滾珠絲杠副特點(diǎn).112.3.3 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu).112.4 滾珠絲杠副設(shè)計(jì).122.4.1 設(shè)計(jì)滾珠絲杠副原理.122.4.2 滾珠絲杠副選擇.132.4.3 滾珠絲杠副預(yù)緊.142.4.4 滾珠絲杠副校核.152.5 滾珠絲杠副密封與潤(rùn)滑.172.6 滾軸絲杠副支撐選擇及軸承選用.182.6.1 支撐方式選擇.182.6.2 軸承選擇.192.6.3 軸承配合與潤(rùn)滑.202.7 聯(lián)軸器簡(jiǎn)介.202.8 聯(lián)軸器基本要求.212.9 聯(lián)軸器選擇.222.10 聯(lián)軸器校核.232.10.1 轉(zhuǎn)矩校核.232.10.2 銷抗剪強(qiáng)度校核.243 導(dǎo)軌設(shè)計(jì) .253.1 導(dǎo)軌概述.253.2 導(dǎo)軌分類.253.3 導(dǎo)軌選型與長(zhǎng)度計(jì)算.253.4 導(dǎo)軌副技術(shù)要求.263.5 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整 .274 防護(hù)罩設(shè)計(jì) .294.1 基本要求.29 IV4.2 選擇設(shè)計(jì).294.3 其他設(shè)計(jì).304.3.1 基本要求.304.3.2 支撐架設(shè)計(jì).31總 結(jié) .32致 謝 .33參考文獻(xiàn) .34 11 緒論1.1 序言數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，是現(xiàn)代化工 業(yè)生產(chǎn)中一門新型的， 發(fā)展十分迅速的高新技術(shù)。 數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表 的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)和新型制造業(yè)的滲透， 形成的一種機(jī)電一體化技術(shù)。 這一 技術(shù)使生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)效率、 產(chǎn)品成本及工人勞動(dòng)強(qiáng)度等方面問(wèn)題得以明顯改 善，特別是針對(duì)對(duì)市場(chǎng)化生產(chǎn)的小批量、多品種特點(diǎn)，有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床。即能按照程序邏輯，一步步處理生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)床。數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡和外設(shè)的操作時(shí)序邏輯控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)行。制造業(yè)是作為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的重要指標(biāo)，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家或一個(gè)民族的科技實(shí)力，是一個(gè)時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最明顯的突出體現(xiàn)。尤其是在最近幾十年了，發(fā)達(dá)的資本主義國(guó)際憑借其先進(jìn)的制造技術(shù)，利用其強(qiáng)大的科技和財(cái)政實(shí)力獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。我國(guó)的制造業(yè)起步晚、基礎(chǔ)差，但近二十年來(lái)，我國(guó)投入了巨大的人力物力，并取得了驕人的成績(jī)。但同時(shí)也要看到，我們國(guó)家的制造業(yè)和西方發(fā)達(dá)資本主義國(guó)家的制造業(yè)還有差距，而且在某種層度上說(shuō)，差距還很大，這就要求我們國(guó)家還要付出更大的努力去提高我國(guó)的制造業(yè)在世界制造業(yè)中的地位，使我國(guó)的制造業(yè)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展能夠發(fā)揮更大的作用，為人民和人類帶來(lái)更大的幫助。數(shù)控車床、車削中心，是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床。配備多工位刀塔或動(dòng)力刀塔，機(jī)床就具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復(fù)雜工件，可咨詢：寧波眾鑫數(shù)控機(jī)床廠。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮 了良好的經(jīng)濟(jì)效果。傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的，加工時(shí)用手搖動(dòng)機(jī)械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測(cè)量產(chǎn)品的精度的?，F(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了，數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自動(dòng)對(duì)任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。數(shù)控加工廣泛應(yīng)用在所有機(jī)械加工的任何領(lǐng)域，更是模具加工的發(fā)展趨勢(shì)和重要和必要的技術(shù)手段。數(shù)控車床又稱為 CNC 車床，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制車床，是目前國(guó)內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的 25%。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)?？貦C(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要 2的位置，幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。1.2 設(shè)計(jì)主要任務(wù)進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的主要組成部分，主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行件組成，它是實(shí)現(xiàn)成形加工運(yùn)動(dòng)所需的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被加工工件的最終位置精度和輪廓精度都與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性有關(guān)。進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被加工工件的最終坐標(biāo)位置精度和輪廓精度都與傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有關(guān)。脈沖當(dāng)量是 0.001mm，快進(jìn)速度是 1000mm/min，X 軸行程：100mm ，Y 軸行程： 150mm。合理設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；完成進(jìn)給部件（包含滾珠絲杠螺母副、燕尾槽導(dǎo)軌、導(dǎo)軌防護(hù)罩等）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及總圖和零件圖；完成主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；完成二萬(wàn)字的畢業(yè)論文及 5000 字的譯文。 32 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 總體方案設(shè)計(jì)2.1.1 概述主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度，沒(méi)有定值，通常是靠經(jīng)驗(yàn)值來(lái)設(shè)置，主要根據(jù)刀具和工件材料來(lái)選擇。進(jìn)給率的增加可以提高生產(chǎn)效率。在加工過(guò)程中，進(jìn)給率也可通過(guò)機(jī)床控制面板上的修調(diào)開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容。刀具的種類及特點(diǎn)，刀具耐用度、穩(wěn)定性，材料的種類，是必須考慮的，通常還要考慮：下切步距，刀具路徑的行距，主軸轉(zhuǎn)速，加工精度等。設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，綜合各方面的因素，采取 PLC 控制，控制方式采用交流伺服、運(yùn)動(dòng)控制器并采用閉環(huán)控制方案。數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械主體部分直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠，聯(lián)軸器，工作臺(tái)面。電氣部分的關(guān)聯(lián)性及傳動(dòng)裝置的保護(hù)性，X 軸及 Y 軸兩端配有高質(zhì)量的緩沖器，同時(shí)可選配在工作臺(tái)的兩端配有限位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，部分工作臺(tái)的配有原點(diǎn)檢測(cè)開(kāi)光，并提供光電編碼裝置以適于閉環(huán)控制，原點(diǎn)開(kāi)關(guān)的位置可以打距離的調(diào)節(jié)。數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的具體參數(shù)如下： X 方向行程:100mm Y 方向行程:1500mm 工作臺(tái)面的參考尺寸:240 260mm 工作臺(tái)和工件最大物重質(zhì)量 60kg 工作臺(tái)表面滑動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.5 平均切削力:500N 快進(jìn)進(jìn)給速度:1000mm/min 最高運(yùn)動(dòng)速度:10000mm/min 脈沖當(dāng)量 0.001mm 定位精度: 0.02mm工作壽命:每天 8 小時(shí)，工作 8 年，250 天/年2.1.2 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)車床是主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床，主要用于加工軸、盤(pán)、套和 4其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。它是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。銑床和鉆床等旋轉(zhuǎn)加工的機(jī)械都是從車床引伸出來(lái)的，普通機(jī)床經(jīng)經(jīng)歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)化，精密機(jī)械與測(cè)量等技術(shù)的發(fā)展與綜合應(yīng)用，生產(chǎn)了機(jī)電一體化的新型機(jī)床一一數(shù)控機(jī)床。普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的 65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。按其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能角度看主要包括動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱和控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)。此設(shè)計(jì)的具體要求如下：（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。絲杠的轉(zhuǎn)速為中轉(zhuǎn)速，精度要求為高精度。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3 以下,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。 采用滾珠絲杠副，滾珠絲杠直接與聯(lián)軸器連接。（2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌。 直線導(dǎo)軌一般為二種，一種是滾動(dòng)式，一種是滑動(dòng)式，滾動(dòng)直線滑軌是一種滾動(dòng)導(dǎo)引，它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無(wú)限滾動(dòng)循環(huán)，使得負(fù)載平臺(tái)能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運(yùn)動(dòng)，其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)引的 1/50，使之能輕易地達(dá)到 1m 級(jí)的定位精度。現(xiàn)在滑塊與滑軌間的末制單元設(shè)計(jì)，使得線形滑軌可同時(shí)承受上下左右等各方向的負(fù)荷，專利的回流系統(tǒng)及精簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使線性滑軌有更平順且低噪音的運(yùn)動(dòng)。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副動(dòng)靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動(dòng)性極好。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度要求高。圖 2-1 工作臺(tái)草圖 5（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用交流伺服電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)，是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的。交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子部分和轉(zhuǎn)子部分組成，其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成 90 度電角度的兩相繞組（其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組） 。交流伺服電動(dòng)機(jī)控制精度高，矩頻特性好，具有過(guò)載能力，多應(yīng)用于物料計(jì)量，橫封裝置和定長(zhǎng)裁切機(jī)上。工作臺(tái)草圖如上圖 2-1。2.2 伺服電機(jī)設(shè)計(jì)2.2.1 伺服電機(jī)概述交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要可分為兩部分，即定子部分和轉(zhuǎn)子部分。其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成 90 度電角度的兩相繞組。其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組，交流伺服電動(dòng)機(jī)一種兩相的交流電動(dòng)機(jī)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，激磁繞組兩端施加恒定的激磁電壓 Uf，控制繞組兩端施加控制電壓 Uk。當(dāng)定子繞組加上電壓后，伺服電動(dòng)機(jī)很快就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 通入勵(lì)磁繞組及控制繞組的電流在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)向，當(dāng)任意一個(gè)繞組上所加的電壓反相時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向就發(fā)生改變，電機(jī)的方向也發(fā)生改變。 表 2-1 交流伺服電動(dòng)機(jī)的分類、特點(diǎn)及使用范圍類型代號(hào)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)性能特點(diǎn)使用范圍籠型交流伺服電動(dòng)機(jī)SL轉(zhuǎn)子與定子結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動(dòng)機(jī)相似,但轉(zhuǎn)子一般為兩相,且細(xì)而長(zhǎng),籠可用鋁、紫銅、黃銅制成勵(lì)磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度較高，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不夠平滑，有抖動(dòng)現(xiàn)象廣泛運(yùn)用于小功率自動(dòng)控制系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)算裝置中非磁性杯型交流伺服電動(dòng)機(jī)SKADP用非磁性金屬鋁、黃銅等制成杯形轉(zhuǎn)子，杯的內(nèi)外由內(nèi)外定子構(gòu)成磁路轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、無(wú)抖動(dòng)現(xiàn)象，勵(lì)磁電流和體積較大用于要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng)，如自動(dòng)裝置和計(jì)算裝置等FANUC 交流伺服電動(dòng)機(jī)FANUC轉(zhuǎn)矩大,轉(zhuǎn)速低,機(jī)械特性線性度好,低速性能良好，可直接與絲杠連接用于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低速交流伺服電動(dòng)機(jī)SDSAND轉(zhuǎn)子、定子結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動(dòng)機(jī)相同,另外機(jī)殼中裝有齒輪減速裝置體積小,重量輕,力能指標(biāo)高,性能好，輸出轉(zhuǎn)速低,轉(zhuǎn)矩大廣泛應(yīng)用于自動(dòng)裝置和計(jì)算技術(shù)裝置中作驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或控制元件 6步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)） ，但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。1)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)該在電動(dòng)機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩的范圍以內(nèi)；2)工作負(fù)載與過(guò)載時(shí)間應(yīng)該在規(guī)定的范圍以內(nèi)；3)應(yīng)使加速度與希望的時(shí)間常數(shù)一樣；下表 2-2 為交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性實(shí)例：表 2-2 交流伺服電動(dòng)機(jī)特性舉例 電動(dòng)機(jī)特性SM 型伺服電機(jī)IM 型伺服電機(jī)輸出功率/W11001100峰值電流（A/相)11.714.4峰值電壓（V/相）68.979.3功率因素/%99.878.6功率/%91.182.0電阻/0.2841.035感應(yīng)電壓常數(shù)/)min(1 rmV100100轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/）（2mkg4108 . 84108 . 6功率變化率/)sk1W（12162.2.2 伺服電機(jī)選擇2.2.2.1 伺服電機(jī)選擇原則步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)） ，但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。一般電機(jī)要承受兩種形式的力矩：恒定的負(fù)載力矩和切 7削力矩（包括摩擦力矩） ；加/減速力矩。步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。 交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT） ，可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。下面是選擇電機(jī)時(shí)應(yīng)滿足的條件：（1）機(jī)床無(wú)負(fù)載時(shí)，加在電動(dòng)機(jī)上的力矩應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)的連續(xù)額定力矩的 50%一下。否則，在切削或加速/減速時(shí)電動(dòng)機(jī)就可能過(guò)熱。（2）加/減速時(shí)間要短，須在電動(dòng)機(jī)的允許范圍內(nèi)。通常，負(fù)載力矩幫助電動(dòng)機(jī)的減速，因此如果加速在允許時(shí)間內(nèi)完成的話，減速也可在相同時(shí)間內(nèi)完成。這樣我們只需計(jì)算加速力矩，并在允許時(shí)間內(nèi)核算力矩在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的斷續(xù)區(qū)內(nèi)。（3）頻繁地定位和加/減速會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，此時(shí)需要計(jì)算出電動(dòng)機(jī)承受的力矩的均方根值 Trms，使其小于電動(dòng)機(jī)的額定力矩 Tc。（4）電動(dòng)機(jī)以最大切削力矩運(yùn)行的時(shí)間應(yīng)在允許范圍內(nèi)。（5）負(fù)載的慣量要小于電動(dòng)機(jī)本身慣量的 3 倍。這里我們依據(jù)負(fù)載來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)。2.2.2.2 伺服電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩通常由下式算出見(jiàn)式(2.1): 式（2.1）f2mTLFT其中：加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩（Nm）mT 8 F 沿坐標(biāo)軸移動(dòng)一個(gè)部件所需的力（kgf） L 電機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)機(jī)床的移動(dòng)距離=21/ZZP 滾珠絲杠螺母或軸承加到電機(jī)軸上的摩擦力矩 fT步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要 200400 毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下 MSMA 400W 交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速 3000RPM 僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。無(wú)論是否在切削，是垂直軸還是水平軸，F(xiàn) 值取決于工作臺(tái)的重量，摩擦系數(shù)，F(xiàn) 值還與平衡錘有關(guān)。對(duì)于水平工作臺(tái)，F(xiàn) 值可按下式計(jì)算:W工作臺(tái)與工件重量=60kg滑動(dòng)表面摩擦系數(shù)=0.05驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率=0.9Fg鑲條鎖緊力=5kgf反切削力=50kgfCF由切削力矩引起的滑動(dòng)表面上工作臺(tái)上收到的力=30kgfcfF（設(shè)=2kgf cm=0.2N m）fT不切削時(shí)見(jiàn)式(2.2)： 式（2.2）fg(WF kgf5 . 5)5060(05. 0F ）（9 . 02/ )8 . 05 . 5mT m0.1Ncmkgf98. 0切削時(shí)見(jiàn)式(2.3)： 式（2.3）（cfCfgFWFF)305060(05. 050F kgf57 2)9 . 02/(8 . 057mc）（T m1mkgf10N為滿足運(yùn)行條件，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)選擇電動(dòng)機(jī)，其負(fù)載力矩在不切削時(shí)應(yīng)大于 0.1N m，最高轉(zhuǎn)速應(yīng)小于 2000r。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求1-min不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合 9考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。2.2.2.3 伺服電機(jī)選擇綜上所述，選擇 FANUC 系列交流伺服電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 FANUC4-0 該類型伺服電動(dòng)機(jī)是由日本法納克公司為滿足 CNC 機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人的需要開(kāi)發(fā)的，這種伺服交流電動(dòng)機(jī)都是永磁式同步型伺服電動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)都是定子為三相繞組，轉(zhuǎn)子為永久磁鐵。其結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低，機(jī)械特性線性度好低速性能良好，可直接與絲杠連接。我們選用的 FANUC4-0，其數(shù)據(jù)見(jiàn)表 2-3。其特點(diǎn)如下：1）具有獨(dú)特的磁極形狀，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)最?。?）外面沒(méi)有機(jī)殼，定于鐵心直接在空氣中冷卻，這種結(jié)構(gòu)使電動(dòng)機(jī)溫升能減到最低；3）具有高的轉(zhuǎn)矩/慣量比，能承受高的加減速；4）由于采用了集中磁力線機(jī)構(gòu)，在保證高輸出轉(zhuǎn)矩的情況下，電動(dòng)機(jī)體積小而且重量輕；5）由于采用高頻脈寬調(diào)制控制，電動(dòng)機(jī)只有很低的噪聲和振動(dòng)。表 2-3FANUC4-0 的技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)）輸出功率（KW）額定轉(zhuǎn)矩（Nm）最大轉(zhuǎn)矩(Nm)最高轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg/)2m機(jī)械時(shí)間常數(shù)(ms)熱時(shí)間常數(shù)(min)質(zhì)量(kg)4-00.050.251.130005-107 . 311151.22.3 滾珠絲杠副介紹2.3.1 滾珠絲杠副概述滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)常用的循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。滾珠每一個(gè)循環(huán)閉路稱為列，每個(gè)滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個(gè)螺母有 2 列、3 列、4 列、5 列等幾種，每列只有一圈；外循環(huán)每列有 1.5 圈、2.5 圈和 3.5 圈等幾種。（1） 外循環(huán)外循環(huán)是滾珠在循環(huán)過(guò)程結(jié)束后通過(guò)螺母外表面的螺旋槽或插管返回 10絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時(shí)的返回方式主要有端蓋式、插管式和螺旋槽式。（2） 內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠。內(nèi)循環(huán)均采用反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器有兩種類型。 絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦之分?；瑒?dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，制造成本低，具有自鎖功能。但其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低。滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造成本高。但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，因此選用滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)。根據(jù)絲杠和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合情況，其基本傳動(dòng)形式一共可分為四種類型，其類型如下：（1）螺母固定、絲桿傳動(dòng)并移動(dòng)。該傳動(dòng)形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲桿軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動(dòng)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可獲得較高的傳動(dòng)精度。但其軸向尺寸不已太長(zhǎng)，剛性較差。因此只適合用于行程較小的場(chǎng)合。（2）絲桿傳動(dòng)、螺母移動(dòng)。該傳動(dòng)形式需要限制螺母的傳動(dòng)，故需導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好。適用于工作行程較大的場(chǎng)合。（3）螺母?jìng)鲃?dòng)、絲桿移動(dòng)。該傳動(dòng)形式需要限制螺母移動(dòng)和絲桿的傳動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較少。（4）絲桿固定、螺母?jìng)鲃?dòng)并移動(dòng)。該傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但在多數(shù)情況下，使用極不方便，故很少應(yīng)用。根據(jù)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)選擇絲杠傳動(dòng)螺母移動(dòng)的形式，該傳動(dòng)形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，絲杠剛性較好，適用于工作行程較大的場(chǎng)合。2.3.2 滾珠絲杠副特點(diǎn)滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝有中間傳動(dòng)元件滾珠。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)由絲杠，螺母，滾珠，和反向器等四部分組成。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，為防止?jié)L珠從滾道端面掉出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置構(gòu)成滾珠的循環(huán)返回通道，從而形成滾珠流動(dòng)的閉合通路。其主要有如下特點(diǎn)：(1)與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3。由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3 以下,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。在省電方面很有幫助。(2)高精度的保證。滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出 11來(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。(3)微進(jìn)給可能。滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng),所以啟動(dòng)力矩極小,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。(4)無(wú)側(cè)隙、剛性高。滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過(guò)給滾珠加予壓力,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí),由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng))。(5)高速進(jìn)給可能。滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給(運(yùn)動(dòng))。2.3.3 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)表 2-4 滾珠的循環(huán)方式類別形式特點(diǎn)內(nèi)循環(huán)優(yōu)點(diǎn):返回通道短,一個(gè)循環(huán)只有一圈鋼球,流暢性好,摩擦損失小,效率高,徑向尺寸小,剛性好缺點(diǎn):返向器鋼球返回通道的曲面加工復(fù)雜端蓋式優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊,工藝性好缺點(diǎn):循環(huán)回路長(zhǎng),流暢性差,鋼球通過(guò)短槽時(shí)易卡住螺旋槽式優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,承載能力大缺點(diǎn):鋼球流暢性較差,擋珠器較易磨損外循環(huán)插管式優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工藝性好,鋼球的流暢性好,應(yīng)用較廣缺點(diǎn):凸出式的插管凸出于螺母外部,徑向尺寸較大 12 外循環(huán) 內(nèi)循環(huán) 圖 2-2 滾珠絲杠副循環(huán)方式滾珠絲桿副的結(jié)構(gòu)類型可以從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向的調(diào)整方法進(jìn)行區(qū)別。我國(guó)生產(chǎn)的滾珠絲杠副的螺紋滾道有單圓弧形和雙圓弧形。滾道形面和滾珠接觸點(diǎn)之法線與絲桿軸向之垂線的夾角被稱為接觸角，一般為 45 度。單圓弧形的螺紋滾道的接觸角隨軸向載荷大小的變化而變化，主要由軸向載荷所引起的接觸變形的大小而定。接觸角增大時(shí)，傳動(dòng)效率、軸向剛度以及承載能力也隨之增大。由于單圓弧形滾道加工用砂輪加工成型比較簡(jiǎn)單，故容易得到較高的加工精度。單圓弧形面的滾道圓弧半徑 R 稍大于滾珠半徑。雙圓弧形的螺紋滾道的接觸角在工作中基本保持不變。兩圓弧相交處有一小空隙，可使?jié)L道底部與滾珠不接觸，并能儲(chǔ)存一定的潤(rùn)滑油以減少摩擦磨損。由于加工其型面的砂輪修整和加工、檢驗(yàn)均比較困難，故加工成本較高。2.4 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)2.4.1 設(shè)計(jì)滾珠絲杠副原理（1）為提高滾珠絲杠副的使用壽命和精度，應(yīng)使作用在螺母上的合力通過(guò)絲杠軸心，以保證滾珠受力均勻，避免傾覆力。 （2）放逆轉(zhuǎn)：滾珠絲杠副傳動(dòng)逆效率高，應(yīng)考慮在電機(jī)停電后，因部件自重而產(chǎn)生螺旋副的逆?zhèn)鲃?dòng)（特別是在垂直方向上傳動(dòng)時(shí)） ，防止逆?zhèn)鲃?dòng)的方法可采用：停電自鎖的電機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、離合器等方式。 （3）滾珠絲杠副在行程兩端應(yīng)有行程保護(hù)裝置，以防止越程后滾珠絲杠副受撞擊而影響精度、使用壽命甚至損壞。 （4）防止熱變形：熱變形對(duì)精密螺旋傳動(dòng)的定位精度有著重要的影響。其熱源不單是螺旋副的摩擦熱，還有其他機(jī)械部件工作時(shí)產(chǎn)生的熱，致使絲杠熱膨脹而伸長(zhǎng)。為此必須分析熱源的各因素，采用措施控制熱源，還可以采用預(yù)拉伸、強(qiáng)制冷卻等減少熱變形對(duì)絲杠的伸長(zhǎng)的影響。 （5）細(xì)長(zhǎng)而又水平放置的絲杠，因自重使軸線產(chǎn)生彎曲變形，是影響導(dǎo)程累積誤差 13的因素之一，還會(huì)使螺母受載不均。設(shè)計(jì)細(xì)長(zhǎng)絲杠時(shí)，應(yīng)考慮防止或減小自重彎曲變形的措施。 （6）防護(hù)與密封：塵埃和雜質(zhì)進(jìn)入滾道會(huì)妨礙滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)流暢，會(huì)加速滾動(dòng)體與滾道的磨損，使?jié)L動(dòng)螺旋副喪失精度。為此需要防塵措施。滾珠絲杠副在螺母兩端已安裝防塵圈，為避免絲杠外露，用戶還需要為絲杠選擇防護(hù)裝置。 （7）合理潤(rùn)滑是減小驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、提高傳動(dòng)效率、延長(zhǎng)螺旋副使用壽命的重要環(huán)節(jié)。接觸表面的油膜還有吸振、減小傳動(dòng)噪聲和沖洗絲杠上的粉塵等雜物的作用。因此要注入潤(rùn)滑脂。在螺母上還有油孔，用戶可旋入油嘴，再采用其他合適的潤(rùn)滑方式。 （8）用內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副，必須使絲杠螺紋兩端中至少有一端的滾珠螺紋是通牙，并該端所有外圓尺寸均小于絲杠螺紋底徑 d2,否則無(wú)法裝配螺母。2.4.2 滾珠絲杠副選擇初選滾珠絲杠副數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：表 2-5 初選滾珠絲桿副參數(shù)公稱直徑/mm導(dǎo)程/mm余量/mm節(jié)距/mm255208根據(jù)絲杠的工作行程初選絲杠的工作長(zhǎng)度：初選 X 方向絲杠的工作長(zhǎng)度為 410mm初選 Y 方向絲杠的工作長(zhǎng)度為 460mm滾珠絲杠的工作載荷計(jì)算公式見(jiàn)式(2.4)： 式（2.4）MAHFCKKKKF 由條件，取 =1.2，取 =1.2， 取 D 精度，取 =1.0，F(xiàn)KHKAKX 方向絲杠工作載荷：=1.21.21.0600=864NXFY 方向絲杠工作載荷：=1.21.21.0600=864NYF額定動(dòng)載荷值計(jì)算見(jiàn)式(2.5)：Ca導(dǎo)程初選為 5mm，則 min/ r2005/1000nmmin/ r20005/10000nmax 14 = =8645011N 式（2.5）Ca34hmC1067. 1nFL341067. 116000200根據(jù)值選擇滾珠絲杠副，假設(shè)選用按滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷 Ca 等于或稍大于Ca的原則，查表選以下型號(hào)規(guī)格：CaFC1-2505-2.5 Ca=5011N公稱直徑 D=25mm 導(dǎo)程 P=5mm 螺旋角 滾珠直徑833。mm175. 3d0計(jì)算可得： 滾道半徑 R=0.52651. 1175. 352. 052. 00dR偏心距03.1750.07()0.07(1.651)0.004422deRmm 絲杠內(nèi)徑1022252 0.00442 1.65121.71dDeRmm 2.4.3 滾珠絲杠副預(yù)緊滾珠絲杠副在負(fù)載時(shí)，其滾珠與滾道面接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形。換向時(shí)，其軸向間隙會(huì)引起空回。這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動(dòng)精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。單螺母絲桿螺母副的間隙消除相當(dāng)困難。實(shí)際應(yīng)用中，常采用以下幾種調(diào)整預(yù)緊方法見(jiàn)表 2-5。表 2-6 常用的調(diào)整預(yù)緊方法調(diào)整預(yù)緊方式特點(diǎn)雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可調(diào)，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量地進(jìn)行調(diào)整。雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整即可進(jìn)行精密微調(diào)，使用中調(diào)整方便。雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式能消除使用過(guò)程中因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度低，適合用于輕載場(chǎng)合。單螺母變位倒程自頂預(yù)緊式和單螺母滾珠過(guò)贏預(yù)緊式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，但在使用中不能調(diào)整，且制造困難。 15根據(jù)防塵防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。例如，當(dāng)允許有間隙存在時(shí)可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；當(dāng)必需有預(yù)緊或在使用過(guò)程中因磨損而需要定期調(diào)整時(shí)，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需要在裝配時(shí)調(diào)整間隙及預(yù)緊力時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。考慮到設(shè)計(jì)的所設(shè)計(jì)的工作臺(tái)有良好的防塵條件且只需要在裝配時(shí)調(diào)整間隙及預(yù)緊力，故采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式。2.4.4滾珠絲杠副校核（1）由于一端軸向固定的長(zhǎng)絲杠在工作時(shí)可能會(huì)發(fā)生失穩(wěn),所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算其安全系數(shù) S，其值應(yīng)大于絲杠副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)允許安全系數(shù)。絲杠不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷 22()acrEIFl 式（2.6） 其中 E=206Gpa L=0.3m 448410.021711.09 106464adIm 式（2.7） 取23 則29852206 101.09 105.53 102(0.3)3crFN 安全系數(shù)535.53 10368.981.5 10crmFSF 式（2.8）由 S=253.3，顯然 SS成立，故絲杠是安全的,不會(huì)失穩(wěn)（2）速長(zhǎng)絲杠工作時(shí)可能發(fā)生共振，因此需驗(yàn)算其不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速，要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速crncrnmaxn 式（2.9） min/ r41935283 . 03202821. 0927. 35011uldf5011n22212ccr所以 所以絲杠不會(huì)發(fā)生共振。crnmaxn（3）此外滾珠絲杠副還受 Dn 值的限制，通常要求： Dnmm/min4107 Dn=25 min/mm105min/mm2003min/mm1074(4)滾珠絲杠在工作負(fù)載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T(Nm)共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為見(jiàn) 16式(2.10)： 202CpFp TLEAGJ 式（2.10）式中，A 為絲杠截面積見(jiàn)式(2.11)：A 式（2.11） ；221md41為絲杠的極慣性矩見(jiàn)式(2.12)： CJ 式（2.12） ；441md321CJG 為絲杠切變模量，對(duì)鋼 G=83.3GP a;T(N m)為轉(zhuǎn)矩見(jiàn)式(2.13)：0tan()2mDTF 式（2.13） 式中 為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)； 為平均工作載荷.取摩擦系數(shù)為mFtan0.0025,則得8 40mNmNT 5 . 0048833tan102256003-。按最不利的情況取(F=)mFumGTEFGJTEAFLC2412221201084. 6dp16dp42ppum1 . 41051084. 63 . 0pl3-2-0LL通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差小于其傳動(dòng)精度的 1/2,即110.020.011022Lmmm 該絲杠的L滿足上式，所以其剛度可滿足要求。(5)效率驗(yàn)算見(jiàn)式(2.14)：tantan3 380.947tan()tan(3 388 40 ) 式（2.14）要求在 90%-95%之間，所以該絲杠副合格.經(jīng)上述計(jì)算驗(yàn)證，F(xiàn)C1-2505-2.5 各項(xiàng)性能均符合設(shè)計(jì)要求，可選。 172.5 滾珠絲杠副密封與潤(rùn)滑密封是防止流體或固體微粒從相鄰結(jié)合面間泄漏以及防止外界雜質(zhì)如灰塵與水分等侵入機(jī)器設(shè)備內(nèi)部的零部件或措施。密封可分為靜密封和動(dòng)密封兩大類。靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。根據(jù)工作壓力，靜密封又可分為中低壓靜密封和高壓靜密封。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟寬度較寬的墊密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬接觸寬度很窄的金屬墊片。動(dòng)密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型。按密封件與其作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件和接觸位置又可分為圓周密封和端面密封，端面密封又稱為機(jī)械密封。動(dòng)密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)給介質(zhì)以動(dòng)力得到密封，故有時(shí)稱為動(dòng)力密封。根據(jù)摩擦副之間摩擦狀態(tài)的不同，潤(rùn)滑分為： 流體摩擦潤(rùn)滑，用流體( 厚度在1.52 微米以上 )將摩擦表面隔開(kāi)的潤(rùn)滑方式。根據(jù)潤(rùn)滑膜壓力的產(chǎn)生方式不同又可分為流體動(dòng)壓潤(rùn)滑（靠摩擦表面的幾何形狀和相對(duì)運(yùn)動(dòng)由粘性流體的動(dòng)力作用產(chǎn)生壓力平衡外載荷)和流體靜壓潤(rùn)滑(由外部將一定壓力的流體送入摩擦表面間 ， 靠流體的靜壓平衡外載荷）兩種；邊界摩擦潤(rùn)滑，摩擦表面間存在一層薄膜(邊界膜)時(shí)的潤(rùn)滑狀態(tài)；它可分為吸附膜（潤(rùn)滑劑中的極性分子吸附在摩擦表面所形成的膜，包括物理吸附膜和化學(xué)吸附膜）和化學(xué)反應(yīng)膜（潤(rùn)滑油中的添加劑與金屬表面起化學(xué)作用生成能承受較大載荷的表面膜）兩類。潤(rùn)滑可以延長(zhǎng)機(jī)器設(shè)備的壽命，提高精度、節(jié)約能源。滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護(hù)套來(lái)防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副，使用潤(rùn)滑劑來(lái)提高其耐磨性及傳動(dòng)效率，從而維持其傳動(dòng)精度、延長(zhǎng)其使用壽命。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母兩端即可。非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其內(nèi)孔螺紋表面與絲杠螺紋之間略有間隙，故又稱迷宮式密封圈。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩類。潤(rùn)滑脂一般在裝配是放進(jìn)滾珠螺母滾道內(nèi)定期潤(rùn)滑，而使用潤(rùn)滑油時(shí)應(yīng)注意經(jīng)常通過(guò)注油孔注油。防護(hù)套的形式有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板。2.6 滾軸絲杠副支撐選擇及軸承選用2.6.1 支撐方式選擇在機(jī)械設(shè)計(jì)中，構(gòu)件的固定和支撐有很多種，各種又各有各的特點(diǎn)。在該畢業(yè)設(shè)計(jì) 18中，要綜合各方面的因素，和實(shí)際工作情況，并結(jié)合生產(chǎn)一線的反饋信息，對(duì)滾珠絲杠副的支撐方式進(jìn)行選擇。滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷來(lái)自于絲杠的自重。因此，滾珠絲杠的軸向剛度和位移精度要求很高。滾珠絲杠的支承方式有以下幾種： 圖 2-3 支撐方式(a)一端裝推力軸承。這種安裝方式適用于短絲杠，它的承載能力小，軸向剛度低，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的垂直方向。(b)一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承。此種方式用于絲杠較長(zhǎng)的情況，當(dāng)熱變形造成絲杠伸長(zhǎng)時(shí)，其一端固定，另一端能作微量的軸向浮動(dòng)，安裝時(shí)應(yīng)注意使推力軸承端遠(yuǎn)離熱源及絲杠的常用段，以減少絲杠熱變形的影響。(c)兩端裝推力軸承。把推力軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，可以提高軸向剛度，但這種安裝方法對(duì)絲杠的熱變形較為敏感。(d)兩端裝推力軸承及深溝球軸承。它的兩端均采用雙重支撐并施加預(yù)緊，使絲桿具有較大的剛度，這種方式還可使絲杠的溫度變形轉(zhuǎn)化為推力軸承的預(yù)緊力，但設(shè)計(jì)時(shí)要求提高推力軸承的承載能力和支撐剛度。一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短絲杠和垂直進(jìn)給絲杠；一端固定一端浮動(dòng)的方式，常用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠；以及兩端固定的安裝方式，常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的絲杠，這種配置方式可對(duì)絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸。因此在此課題中采用兩端固定的方式，以實(shí)現(xiàn)高剛度、高精度以及對(duì)絲杠進(jìn)行拉伸。2.6.2 軸承選擇軸承可以分為標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承、非標(biāo)滾動(dòng)軸承、靜壓軸承和磁懸浮軸承。滾珠絲杠一般配用標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承已標(biāo)準(zhǔn)化系列化，有向心軸承、向心推力軸承和推力軸承，共十種類型。滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。在軸承設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)承載的大小、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、轉(zhuǎn)速等要求選用合適的軸承類型。舉例如下：（1）深溝球軸承。軸系用球軸承有單列向心球軸承和角接觸軸承。前者一般不能承 19受軸向力，且間隙不能調(diào)整，常用于旋轉(zhuǎn)精度和剛度要求不夠的場(chǎng)合。后者既能承受徑向載荷也能承受軸向載荷；并可以通過(guò)內(nèi)外圍之間的相對(duì)位移來(lái)調(diào)整其大小。因此在輕載時(shí)應(yīng)用廣泛。（2）雙列向心短圓柱滾子軸承。此類軸承一般分為兩種一種是滾道開(kāi)在內(nèi)圈上，一種是滾道開(kāi)在外圈上。這兩種軸承的圓柱滾子數(shù)目多、密度大，分兩列交叉排列，旋轉(zhuǎn)時(shí)支承剛度變化小，內(nèi)圈上均有 1:12 的錐孔與帶錐度 的軸頸配合，內(nèi)圈相對(duì)于軸頸作軸向移動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈被漲大，從而可調(diào)整軸承的徑向間隙或?qū)崿F(xiàn)預(yù)緊；因此，其承載能力大、支承剛度高，但只能承受徑向載荷，與其他推力軸承組合使用，可用于較大載荷、較高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合。（3）圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承由內(nèi)圈、外圈、格圈和圓錐滾子組成。該軸承能承受較大載荷，用其代替短圓柱滾子軸承和推力軸承，則剛度提高，雖極限轉(zhuǎn)速有所降低，但仍能達(dá)到高精度的要求。（4）推力軸承。推力軸承一般軸向承載能力很強(qiáng)，支承剛度很大，但極限轉(zhuǎn)速較低，運(yùn)動(dòng)造勢(shì)較大?？紤]到輕載，初選接觸角推力角接觸軸承，代號(hào) 7202AC 型。該軸承是與滾珠絲。60杠專配的軸承其主要特點(diǎn)是：既能承受軸向載荷又能承受徑向載荷，接觸角大、鋼球多、剛度高。該軸承的數(shù)據(jù)表 2-10：表 2-7 角接觸軸承的數(shù)據(jù)d(mm)D(mm)B(mm)minad(mm)maxaD(mm)maxar(mm)2d(mm)2D(mm)minr(mm)rC(kN)orC(kN)1532918.429.60.320.426.60.36.253.422.6.3 軸承配合與潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑目的是減少軸承內(nèi)部摩擦及摩損，防止燒粘、其潤(rùn)滑效用如下： （1）減少摩擦及摩損。在構(gòu)成軸承的套圈、滾動(dòng)體及保持器的相互接觸部分，防止金屬接觸，減少摩擦、磨損。（2）延長(zhǎng)疲勞壽命。軸承的滾動(dòng)疲勞壽命，在旋轉(zhuǎn)中，滾動(dòng)接觸面潤(rùn)滑良好，則延長(zhǎng)。相反地，油粘度低，潤(rùn)滑油膜厚度不好，則縮短。（3）排出摩擦熱、冷卻。循環(huán)給油法等可以用油排出由摩擦發(fā)生的熱，或由外部傳來(lái)的熱，冷卻。防止軸承過(guò)熱，防止?jié)櫥妥陨砝匣?20（4）也有防止異物侵入軸承內(nèi)部，或防止生銹、腐蝕之效果。軸承的潤(rùn)滑方法，分為脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑。為了使軸承很好地發(fā)揮機(jī)能，首先，要選擇適合使用條件、使用目的的潤(rùn)滑方法。若只考慮潤(rùn)滑，油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑性占優(yōu)勢(shì)。但是，脂潤(rùn)滑有可以簡(jiǎn)化軸承周圍結(jié)構(gòu)的特長(zhǎng)，將脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑的利弊比較。滾動(dòng)軸承的套圈與軸和座孔之間應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)呐浜?，以保證軸的旋轉(zhuǎn)精度和 軸承的周向固定。滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)零件，因此，軸承內(nèi)圈與軸頸的配合采用基孔制，軸承外圈與座孔的配合采用基軸制。為了防止軸頸與內(nèi)圈在旋轉(zhuǎn)時(shí)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸承內(nèi)圈與軸頸一般選用 m5、m6、n6、p6、r6、js5 等較緊的配合。軸承外圈 與座孔一般選用J7、K7、M7、H7 等較松的配合。配合選擇取決于載荷大小、方向和性質(zhì)；軸承類型、尺寸和精度；軸承游隙以及其他因素。2.7 聯(lián)軸器簡(jiǎn)介聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械傳動(dòng)件。聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器三種，其一般可分為 7 種，具體分類如下：（1）剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。 （2）撓性聯(lián)軸器：具有一定的補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，最大量隨型號(hào)不同而異。 （3）無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器：承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)時(shí)，有沖擊噪聲。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場(chǎng)合。 （4）非金屬?gòu)椥栽膿闲月?lián)軸器 在轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)時(shí)有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強(qiáng)度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場(chǎng)合 （5）金屬?gòu)椥栽膿闲月?lián)軸器：除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場(chǎng)合。 （6）安全聯(lián)軸器 ：在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是，存在一個(gè)保險(xiǎn)環(huán)節(jié)（如銷釘可動(dòng)聯(lián)接等） ，其只能承受限定載荷。當(dāng)實(shí)際載荷超過(guò)事前限定的載荷時(shí)，保險(xiǎn)環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截?cái)噙\(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，從而保護(hù)機(jī)器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護(hù)作用。 （7）起動(dòng)安全聯(lián)軸器：除了具有過(guò)載保護(hù)作用外，還有將機(jī)器電動(dòng)機(jī)的帶載起動(dòng)轉(zhuǎn) 21變?yōu)榻瓶蛰d起動(dòng)的作用。2.8 聯(lián)軸器基本要求在選擇標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器時(shí)應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件,如承載能力,轉(zhuǎn)速,兩軸相對(duì)位移,緩沖吸振以及裝拆,維修更換易損元件等綜合分析來(lái)確定。具體選擇時(shí)可順序考慮以下幾點(diǎn)。(1)原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的機(jī)械特性。原動(dòng)機(jī)的類型不同,其載荷性質(zhì)差異很大,有的平穩(wěn),有的沖擊甚至強(qiáng)烈沖擊或振動(dòng)。這將直接影響聯(lián)軸器類型的選擇,是選型的首要依據(jù)之一。對(duì)于載荷平穩(wěn)的,則可選用剛性聯(lián)軸器,否則宜選用彈性聯(lián)軸器。(2)聯(lián)軸器連接的軸系及其運(yùn)轉(zhuǎn)情況。對(duì)于聯(lián)接軸系的質(zhì)量大,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大,而又經(jīng)常起動(dòng),變速或反轉(zhuǎn)的,則應(yīng)考慮選用能承受較大瞬時(shí)過(guò)載,并能緩沖吸振的彈性聯(lián)軸器。(3)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速高低,對(duì)于需告訴運(yùn)轉(zhuǎn)的兩軸連接,應(yīng)考慮選擇聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)具有高平衡精度特性,以消除離心力而產(chǎn)生的振動(dòng)和躁聲,增加相關(guān)元件的磨損和發(fā)熱而降低傳動(dòng)質(zhì)量和使用壽命。其中膜片聯(lián)軸器對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)適應(yīng)性較大。(4)聯(lián)軸器的對(duì)中和對(duì)中保持程度,保持良好的對(duì)中是使運(yùn)轉(zhuǎn)正常的前提,防止產(chǎn)生過(guò)大附加載荷及其他不良工況。(5)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及工作特性,聯(lián)軸器的外形尺寸,安裝,拆卸所需的空間大小和難易程度以及對(duì)維護(hù)的要求等都應(yīng)與連接機(jī)組的具體配置位置和要求相適應(yīng)。(6)聯(lián)軸器的可靠性,使用壽命和工作環(huán)境。(7)聯(lián)軸器的制造,安裝和維護(hù)的成本,在滿足使用要求的條件下,應(yīng)使選擇的聯(lián)軸器成本低,不需維護(hù)以降低經(jīng)常費(fèi)用。由絲杠的軸徑和 Tc 選取聯(lián)軸器:由表聯(lián)軸器的性能比較后選用圓錐銷套筒聯(lián)軸器。2.9 聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器品種、型式、規(guī)格很多，在正確理解品種、型式、規(guī)格各自概念的基礎(chǔ)上，根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的需要來(lái)選擇聯(lián)軸器，首先從已經(jīng)制訂為標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)軸器中選擇，目前我國(guó)制訂為國(guó)標(biāo)和行標(biāo)的有十幾種，這些標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器絕大多數(shù)是通用聯(lián)軸器，每一種聯(lián)軸器都有各自的特點(diǎn)和適用范圍，基本能夠滿足多種工況的需要，一般情況下設(shè)計(jì)人員無(wú)需自行設(shè)計(jì)聯(lián)軸器，只有在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器不能滿足需要時(shí)才需自行設(shè)計(jì)聯(lián)軸器。標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器選購(gòu)方便，價(jià)格比自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器要便宜很多。在眾多的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器中，正確選擇適合自己需要的最佳聯(lián)軸器，關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)的工作性能、可靠性、使用壽命、振動(dòng)、噪聲、節(jié)能、傳動(dòng)效率、傳動(dòng)精度、經(jīng)濟(jì)性等一系列問(wèn)題，也關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。 22設(shè)計(jì)人員在選用聯(lián)軸器時(shí)應(yīng)立足于從軸系傳動(dòng)系統(tǒng)的角度需要來(lái)選擇聯(lián)軸器，應(yīng)避免單純的只考慮主、從動(dòng)端聯(lián)接選擇聯(lián)軸器。依據(jù)滾珠絲杠的軸徑和來(lái)選擇聯(lián)軸器，有下表 2-8 所列的聯(lián)軸器性能初選圓錐銷CT套筒聯(lián)軸器。表 2-8 聯(lián)軸器性能類別聯(lián)軸器名稱轉(zhuǎn)矩范圍N.mm軸徑范圍 mm最高轉(zhuǎn)速r/min特點(diǎn)及應(yīng)用說(shuō)明固定式套筒聯(lián)軸器圓錐銷34000平鍵715000半圓鍵8450花鍵15012500410020100103525102一般小于等200250結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，徑向尺寸小，成本低。但裝拆時(shí)需沿軸向移動(dòng)較大的 距離。而且只能連接兩軸直徑相同的圓柱形，軸伸一般用于工作平穩(wěn)的功率傳動(dòng)軸系。剛性凸緣聯(lián)軸器（GB/T584