電火花機(jī)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 D7132電火花機(jī)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 第 41 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)

2、人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　  指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期

3、：　　 　 　　  學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。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)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　

4、　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，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。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) 1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)

5、） 2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。 3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 4.文字、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供

6、電子文檔 5.裝訂順序 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 1 緒 論 1.1 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 中國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展，從無到有，從引進(jìn)消化到擁有自己獨(dú)立的自主版權(quán)，取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。但回顧這幾十年的發(fā)展，可以看到我們?cè)跀?shù)控領(lǐng)域的進(jìn)步主要還是按國外一些模式，按部就班地發(fā)展，真正創(chuàng)新的成分不多。這種局面在發(fā)展初期的起步階段，是無可非議的。但到了世界數(shù)控強(qiáng)手如林的今天和知識(shí)經(jīng)濟(jì)即將登上舞臺(tái)的新世紀(jì)，這一常規(guī)途徑就很難行通了。例如，在國外模擬伺服已過時(shí)階段，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩(wěn)市

7、場(chǎng)，技術(shù)上就已經(jīng)落后了；在國外將脈沖驅(qū)動(dòng)的數(shù)字式伺服打入我國市場(chǎng)時(shí)，我們就跟著搞這類所謂的數(shù)字伺服，但至今沒形成大的市場(chǎng)規(guī)模；近來國外將數(shù)字式伺服發(fā)展到用網(wǎng)絡(luò)（通過光纜等）與數(shù)控裝置連接時(shí)，我們又跟著發(fā)展此類系統(tǒng)，前途仍不樂觀。這種總是跟在別人后面走，按國外已有控制和驅(qū)動(dòng)模式來開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上難免要滯后，再加上國外公司在我國境內(nèi)設(shè)立研究所和生產(chǎn)廠，實(shí)行就地開發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷售，使我們的產(chǎn)品在性能價(jià)格比上已越來越無多大優(yōu)勢(shì)，因此要進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，難度自然就很大了。 為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認(rèn)真落實(shí)“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷，大力加強(qiáng)數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，努

8、力研究具有中國特色的實(shí)用的先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，逐步建立自己獨(dú)立的、先進(jìn)的技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上大力發(fā)展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機(jī)床整機(jī)的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣，才不會(huì)被國外牽著鼻子走，永遠(yuǎn)受別人的制約，才有可能用先進(jìn)、實(shí)用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國內(nèi)市場(chǎng)，打開國際市場(chǎng)，使中國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀(jì)走在世界的前列 [1]。 1.2 研究本課題的目的意義 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)[2]。

9、 在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺(tái)為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場(chǎng)占有率等方面情況尤為突出。在新世紀(jì)到來時(shí)，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們?cè)趪H競(jìng)爭(zhēng)中有舉足輕重的地位，將成為數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)[3] 。 為完成此任務(wù)，首先必須確立符合中國國情的發(fā)展道路。為此，通過本次設(shè)計(jì)是想從中掌握兩維數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出能夠應(yīng)用于社會(huì)

10、生產(chǎn)的兩維數(shù)控工作臺(tái)，并且從中更好的掌握大量所學(xué)的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，更好第鍛煉自己。 1.3 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想和主要問題 本設(shè)計(jì)是我機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)的一次較全面的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)訓(xùn)練，其只要思想是運(yùn)用數(shù)控和機(jī)電一體化知識(shí)，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，是數(shù)控技術(shù)和機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程重要的綜合性與實(shí)踐性環(huán)節(jié)。通過本課程的設(shè)計(jì)，能綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和數(shù)控技術(shù)及其他有關(guān)先的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí)際問題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。學(xué)習(xí)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的一般方法，掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)原理和控制過程。進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)計(jì)

11、基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）[4]?？紤]如何設(shè)計(jì)出滿足要求的兩維數(shù)控工作臺(tái)，對(duì)導(dǎo)軌、絲杠傳動(dòng)分析，以及軸承、機(jī)架等。 2 總體方案設(shè)計(jì) 機(jī)床在加工過程中，需要一個(gè)工作平臺(tái)作為一個(gè)載體，完成機(jī)械加工過程的，并且通過平臺(tái)上的加緊、固定裝置，對(duì)機(jī)床加工工件進(jìn)行加緊。而且合理的工作臺(tái)設(shè)計(jì)，能夠非常有效的保證和提高機(jī)床的加工精度，以及保證其加工成品率。 2.1 D7132電火花機(jī)工作臺(tái)的組成及工作原理 該工作臺(tái)為十字工作臺(tái)，在X、Y方向各有電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)二維方向的運(yùn)轉(zhuǎn)。從工作臺(tái)的整體上來看，工作臺(tái)面與滾動(dòng)導(dǎo)軌副

12、的四個(gè)滑塊固定在一起，隨滑塊在在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌下面用螺釘使其連接固定在機(jī)架上。工作臺(tái)的動(dòng)力裝置選用交流伺服電機(jī)，在X、Y方向分別有一個(gè)電機(jī)做動(dòng)力裝置，來實(shí)現(xiàn)在其方向上的進(jìn)給與往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的傳動(dòng)裝置選用滾珠絲杠螺母副，并且用固定塊把工作臺(tái)面與螺母連接在一起，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過絲杠的進(jìn)給，帶動(dòng)工作臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)。 、 圖2.1 D7132電火花機(jī)效果圖 2.2 本次設(shè)計(jì)任務(wù) D7132電火花機(jī)工作臺(tái)是數(shù)控加工中不可缺少的重要部分，在電火花加工等數(shù)控加工中，實(shí)現(xiàn)兩維運(yùn)動(dòng)是靠該部分來實(shí)現(xiàn)的，本部分是由步進(jìn)或伺服電機(jī)，在單片機(jī)或PLC的程序驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)滾珠絲杠

13、實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。本課題要求設(shè)計(jì)出一個(gè)兩維工作臺(tái)，其行程在250—320之間，負(fù)荷200kg，工作平穩(wěn)靈活。 3 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的設(shè)計(jì) 3.1 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉颍够瑝K與導(dǎo)軌之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，大大降低二者之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力，從而獲得： 動(dòng)、靜摩擦力之差很小，隨動(dòng)性極好，即驅(qū)動(dòng)信號(hào)與機(jī)械動(dòng)作滯后的時(shí)間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。 驅(qū)動(dòng)功率大幅度下降，只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分

14、之一。適應(yīng)高速直線運(yùn)動(dòng)，其瞬時(shí)速度比滑動(dòng)導(dǎo)軌提高約10倍。 能實(shí)現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度。 能實(shí)現(xiàn)無間隙運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)剛度。 成對(duì)使用導(dǎo)軌副時(shí)，具有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件（導(dǎo)軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎(chǔ)件的機(jī)械制造成本與難度。 導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點(diǎn)接觸時(shí)大大提高，滾動(dòng)摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低[5]。 導(dǎo)軌采用表面硬化處理，使導(dǎo)軌具有良好的可校性；心部保持良好的機(jī)械性能。 簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造[4]。 用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載， 同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下

15、實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng)。 是用于約束機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡的，能將部件嚴(yán)格控制在某直線軌跡上，其基件（滑軌）與動(dòng)件（滑塊）間多能承受前后、左右兩方向的扭矩及側(cè)邊、頂面兩方向的正壓力，具有導(dǎo)向平滑，垂直負(fù)載大，直線軌跡精準(zhǔn)等特點(diǎn)[[6]。 3. 2 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選材及熱處理要求 該設(shè)計(jì)為兩維數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小、動(dòng)靜摩擦系數(shù)之差小，加工和使用時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)?？紤]以上因素，選用G20CrMo作為導(dǎo)軌副材料，以提高使用受命。前者為滑塊材料，后者為導(dǎo)軌材料，二者均采用G20CrMo。本設(shè)計(jì)中導(dǎo)軌長度小于2500mm，根據(jù)手冊(cè)[4]，對(duì)G20CrM

16、o硬度進(jìn)行處理：200≤HBS≤ 229,且硬度差不超過25. 熱處理方法 粗加工后進(jìn)行一次時(shí)效處理，半精加工后再進(jìn)行一次時(shí)效處理。中頻淬火，淬硬深度1-2mm，硬度220HBS。 3.3 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選用 其要求為行程250~320，載荷200㎏,選用GGB型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副能滿足要求，依其要求； 上面X方向?yàn)镚GB30AAL2P21012 下面Y方向?yàn)镚GB16AAL2P21012 導(dǎo)軌尺寸 L=1012 H1=26 B4=28 d=9 D=14 h=12 F=80 Lmax=3000 滑塊尺寸 B1=90 B2=5 B3=72 K=3

17、5 T=10 T1=18 M1=M5 L1=95.2 L2=70 L3=52 油杯尺寸 L4=11 G=6 N=6 額定動(dòng)載11.5C/KN 額定靜載13.6C/KN 3.4 額定壽命的計(jì)算 X方向部分導(dǎo)軌副的使用條件是：水平安裝，臥式導(dǎo)軌，滑塊座移動(dòng)，工作臺(tái)質(zhì)量均勻分布，重心在中間，G為質(zhì)量重。因外力較小（≤10㎏），所以認(rèn)為外力F的作用點(diǎn)與工作臺(tái)重心重合， 勻速運(yùn)動(dòng)或靜止 Fmax==0.27 由計(jì)算載荷計(jì)算式 Fc= F1=(609..8) 查

18、表得[4]； C=11.5KN C0=13.6KN L=()K P=Fmax 式中 ——額定壽命（Km） ——額定動(dòng)載荷(Kn) ——當(dāng)量動(dòng)載荷 ——受力最大的滑塊所受的載荷（N） ——導(dǎo)軌上的滑塊數(shù) ——指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)體為滾珠時(shí)，=3；當(dāng)滾動(dòng)體為滾柱時(shí)，=10/3 ——額定壽命單位（Km），滾珠時(shí)，=50Km；滾柱時(shí)=100Km, ——硬度系數(shù) = 由于產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不得低于58HRC[4]，故常取fh=1. ——溫

19、度系數(shù) ——接觸系數(shù) ——精度系數(shù) ——載荷系數(shù) 表3.1 溫度系數(shù) 工作溫度/c ≤100 ﹥100~150 ﹥150~200 ﹥200~250 1 0.90 0.73 0.60 表3.2接觸系數(shù) 每根導(dǎo)軌上滑塊數(shù) 1 2 3 4 5 1.00 0.81 0.72 0.66 0.61 表3.3精度系數(shù) 精度等級(jí) 2 3 4 5 1.0

20、1.0 0.9 0.9 表3.4載荷系數(shù) 工作條件 無外部沖擊或振動(dòng)的低速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，速度小于15m/min 1~1.5 無明顯沖擊或振動(dòng)的中速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，速度為15~60m/min 1.5~2 有外部沖擊或振動(dòng)的高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，速度大于60m/min 2~3.5 查表1—表4 各項(xiàng)系數(shù)確定； =1, =1, =0.66, =1, =1.2 L=()K ==93043Km 以有效行程=0.3m，每分鐘往復(fù)次數(shù)=4，移動(dòng)速速≤15m/min，移動(dòng)

21、條件；常溫，平穩(wěn)無沖擊以及振動(dòng)。 ==646131h 式中 ——壽命時(shí)間（h）; ——額定壽命（Km），見式（9.3—15）; ——行程長度（m）; ——每分鐘往復(fù)數(shù)。 安工作日為300d，三班工作制，每班8小時(shí)， hy=646131/(300*24)≈89年 而方向部分滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的工作狀態(tài)與X方向基本一致，只是所受載荷較大些，因此也采用表9.3-48序號(hào)的情況計(jì)算 =1.0045kn (由表9.3-51及表9.3-44~47) 得=12810.9km =88964h ≈12年 對(duì)于數(shù)控機(jī)床，估計(jì)12年的壽命已滿足要求[4]。 3.5 確定潤滑和密封

22、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副常用鈉基潤滑脂潤滑，如果使用潤滑油進(jìn)行潤滑，應(yīng)盡可能采用高粘度的潤滑油。如果與其他機(jī)構(gòu)統(tǒng)一供油，需要附加濾油器，在油進(jìn)入導(dǎo)軌前再經(jīng)過一道精細(xì)的過濾[7]。 為了防止由異物侵入，以及防止?jié)櫥瑒┬钩?，產(chǎn)品出廠時(shí)滑塊兩端均裝有耐油橡膠封墊，有條件的地方可施加風(fēng)箱式密封裝置，也可選用伸縮式防護(hù)等，將導(dǎo)軌軸承遮蓋起來。 4 滾珠絲杠螺母副的選用 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

23、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)[7]。 4.1 滾珠絲杠副的特點(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)出來的，特別是在研削、組

24、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))。 4.2 滾珠絲杠的主要技術(shù)參數(shù) 滾珠絲杠螺母副是一種低摩擦，高精度，高效率

25、的機(jī)構(gòu)。它的機(jī)構(gòu)效率（η= 0.92-0.96）比滑動(dòng)絲杠（η= 0.20-0.40）高3-4倍。滾珠絲杠螺母副的動(dòng)（靜）摩擦系數(shù)基本相等，配以滾動(dòng)導(dǎo)軌，啟動(dòng)力矩很小，運(yùn)動(dòng)極靈敏，低速時(shí)不會(huì)出現(xiàn)爬行。滾珠絲杠螺母副可以完全消除間隙并可預(yù)緊，故有較高的軸向剛度，且反向無空程死區(qū)，反向定位精度高[8]。滾珠絲杠螺母摩擦系數(shù)小，無自鎖，能實(shí)現(xiàn)可逆?zhèn)鲃?dòng)。滾珠絲杠螺母副的滾珠循環(huán)方式一般分內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。 （1）名義直徑 滾珠絲杠的名義直徑是指滾珠中心圓的直徑。值越大，絲杠的承載能力和剛度越大。用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中的滾珠絲杠，取= 20mm—100mm。選擇值應(yīng)大于絲杠長度的1/35~1/30

26、。 （2）基本導(dǎo)程 導(dǎo)程應(yīng)根據(jù)機(jī)床的脈沖指令要求和負(fù)載情況來選擇。當(dāng)名義直徑確定后，Ph值大，可使螺紋的升角β變大。一般β〉2，通常取β〉3.5。 （3）滾珠直徑 一般取 = 0.6。滾珠的工作圈數(shù)j和工作滾珠總數(shù)N，工作圈數(shù)j一般取2.5-3.5圈，而工作滾珠總數(shù)N以不大于150個(gè)為宜。 （4）列數(shù) 要求工作圈數(shù)較多的場(chǎng)合，可采用雙列或多列式螺母的結(jié)構(gòu)形式。 4.3 滾珠絲杠副的選材及熱處理要求 該設(shè)計(jì)為兩維數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，滾珠絲杠的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小、動(dòng)靜摩擦系數(shù)之差小，加工和使用時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。考慮以上因素，選用G20CrMo鋼作

27、為滾珠絲杠材料，以提高使用受命。本設(shè)計(jì)中絲杠長度小于300mm，按手冊(cè)對(duì)G20CrMo鋼硬度進(jìn)行處理；200≤HBS≤ 229,且硬度差不超過25. 熱處理方法 粗加工后進(jìn)行一次時(shí)效處理，半精加工后再進(jìn)行一次時(shí)效處理。中頻淬火，淬硬深度1-2mm，硬度220HBS。 4.4 滾珠絲杠副疲勞強(qiáng)度計(jì)算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)其額定動(dòng)載荷選用。滾珠絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷 = 3√L (N) 式中---軸向工作載荷（N），當(dāng)載荷按單調(diào)式規(guī)律變化，各種轉(zhuǎn)速使用機(jī)會(huì)相同時(shí)，=； ， ---絲杠最大，最小軸向載荷（N）； L---工作壽命，以10的6次方轉(zhuǎn)為1單位，L = 60nT/1000000 n-

28、--絲杠轉(zhuǎn)速(r/min)； T---使用壽命（H），對(duì)數(shù)控機(jī)床可取T = 15000h。 4.5 滾珠絲杠的靜載強(qiáng)度計(jì)算 低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的滾珠絲杠副，應(yīng)按最大軸向工作載荷，即按計(jì)算靜載荷Cj為選擇依據(jù)。其計(jì)算公式為： = 式中；---最大軸向工作載荷（N）； ---載荷性質(zhì)系數(shù)，數(shù)值同上； ---硬度影響系數(shù)，HRC≧58取Kr = 2.0-1.2。 圖4.1滾珠絲杠幅結(jié)構(gòu)圖 公稱直徑和導(dǎo)程 現(xiàn)取X方向部分=12 =2.5 Y方向部分=12 =2.5 4.6 滾珠絲杠副的基本尺寸確定 X方向滾動(dòng)螺旋副型號(hào)：CD.M120

29、2.5 X方向滾動(dòng)螺旋副代號(hào)：FF1202.5-3 Y方向滾動(dòng)螺旋副型號(hào)：CD.M1202.5 Y方向滾動(dòng)螺旋副代號(hào)：FF1202.5-3 該滾動(dòng)螺旋副的幾何尺寸： 公稱直徑=12 公稱導(dǎo)程=2.5 絲杠外徑=11.7 鋼球直徑=2 絲杠底徑=10.2 循環(huán)圈數(shù)3 基本額定負(fù)荷：動(dòng)載荷=3.2kn 靜載荷=5.6kn 螺母安裝連接尺寸: =20 =40 L=33 =29 B=8 h=4.5 =4.5 =8 F=25 H=36 M=2.5 (1)、對(duì)X方向滾動(dòng)絲杠螺旋副的幾何尺寸如下： =12 =2.5 接

30、觸角a=45,由上可知鋼球直徑Dw=2 螺紋滾道曲率半徑rs(rw)=0.54Dw=1.08 偏心距e==(1.08-1)0.707=0.057 螺紋開角Φ=arctg()=4.55 螺桿大徑d=d-0.2Dw=12-0.22.5=11.95 螺桿小徑d1=d0+2e-2rs=9.954 螺桿接觸點(diǎn)直徑dk=d0-Dwcosa=10.2325 螺母螺紋大徑D=d0-2e+2rn=12-20.057+21.62=13.126mm 螺母螺紋小徑D1=d0+(0.2~0.25)Dw=12.5mm (2)、對(duì)Y方向部分滾動(dòng)絲杠螺旋副的幾何尺寸如下 d0=12 Ph=2.5 接觸

31、角a=45o,由上可知鋼球直徑Dw=2 螺紋滾道曲率半徑rs(rw)=0.54Dw=1.08 偏心距e=(rs-)sin=(1.08-1)0.707=0.057 螺紋開角Φ=arctg()=4.55o 螺桿大徑d=d0-0.2Dw=12-0.22.5=11.95 螺桿小徑d1=d0+2e-2rs=9.954 螺桿接觸點(diǎn)直徑dk=d0-Dwcosa=10.2325 螺母螺紋大徑D=d0-2e+2rn=12-20.057+21.62=13.126mm 螺母螺紋小徑D1=d0+(0.2~0.25)Dw=12.5mm 表4.1 FF1202.5-3型滾珠絲杠副基本尺寸 4.7

32、滾珠絲杠副的承載能力以及壽命計(jì)算 對(duì)一組 do=12 ph=2.5 Φ=4.55’ Ca=10000, 12650 二組 do=12 ph=2.5 Φ=4.55’ Ca=10000, 12650 基本壽命計(jì)算； 一組相同參數(shù)的滾動(dòng)螺旋副，在相同的條件下，90%不會(huì)發(fā)生疲勞剝傷的特定轉(zhuǎn)數(shù)，并規(guī)定10000000轉(zhuǎn)為基本額定壽命。 L=(Ca/f)3 式中L---額定壽命10000000轉(zhuǎn) Ca---基本額定動(dòng)載荷（N） F----軸向載荷 由于伺服電機(jī)的輸出功率通常為0.1~100W，故選X方向部分的功率為60W，以平均轉(zhuǎn)速2000r/min計(jì)算

33、， 由Φ=TW=T2n 得方向電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T1=3.183n.mm, 若選y方向部分的功率為60W，以平均轉(zhuǎn)速2000r/min計(jì)算， 由Φ=TW=T2n 得方向電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T1=3.183n.mm, 由式T=FDo/2tg(Φ+ρ’) 可得到其所受載荷（軸向） X方向所受載荷F1=3.88N≈4N Y方向所受載荷F2=3.88N≈4N 取F=4N 由L=（Ca/F）3=(10000/4) 3=15625000000m 可得 =10000000L/60n=25720164610h 故可知，當(dāng)取電機(jī)功率60W時(shí)，根據(jù)其最大所受載荷可得到其形成為156250000m,

34、而Lh此時(shí)為25720164610h，滿足要求。 4.8 效率計(jì)算 為使螺旋傳動(dòng)由高的承載能力和一定的工作壽命，滿足工作性能的要求，螺旋副元件應(yīng)具有足夠的接觸強(qiáng)度和耐磨性，其工作表面必須有一定的硬度，通常螺紋滾道表面硬度應(yīng)達(dá)到58-60HRC,鋼球表面達(dá)到62-64HRC。 對(duì)X方向進(jìn)行效率計(jì)算； η1= 式中； tgρ=0.0025 tgφ=0.0795 φ=4.549865 ρ’=0.143239 tg(φ＋ρ’)=0.0820938 計(jì)算得

35、η1=0.9684≈97% 對(duì)Y 方向進(jìn)行效率計(jì)算 η2= tgφ=0..397887 φ=2.2785247 ρ=0.143239 tg(φ+ρ)=0.0422929 代入計(jì)算得 η2=0.9467≈94% 圖4.2 滾珠絲杠副 5 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，使用維護(hù)方便。主要用來承受徑向負(fù)荷、也可承受一定的軸向負(fù)荷，當(dāng)軸承的徑向游隙加大時(shí)，具有角接觸球軸承的性能，可承受較大的軸向負(fù)荷。該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，尺寸范圍與形式變化多樣。堅(jiān)實(shí)耐用，通用性強(qiáng)及低噪音運(yùn)行，可在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)和易于安裝。單列深

36、溝球軸承另有密封型設(shè)計(jì)，可以無須再潤滑和無需保養(yǎng)[4]。 5.1 滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu) 以滑動(dòng)軸承為基礎(chǔ)發(fā)展起來的滾動(dòng)軸承，其工作原理是以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，一般由兩個(gè)套圈，一組滾動(dòng)體和一個(gè)保持架所組成的通用性很強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度很高的機(jī)械基礎(chǔ)件。由于各種機(jī)械有著不同的工作條件，對(duì)滾動(dòng)軸承在負(fù)荷能力、結(jié)構(gòu)和使用性能等方面都提出了各種不同要求。為此，滾動(dòng)軸承需有各式各樣的結(jié)構(gòu)。但是，最基本的結(jié)構(gòu)是由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架所組成[9]。 各種零件在軸承中的作用分別是： 對(duì)于向心軸承，內(nèi)圈通常與軸緊配合，并與軸一起運(yùn)轉(zhuǎn)，外圈通常與軸承座或機(jī)械殼體孔成過渡配合，起支承作用。但是，

37、在某些場(chǎng)合下，也有外圈運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)圈固定起支承作用或者內(nèi)圈、外圈都同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的。對(duì)于推力軸承，與軸緊配合并一起運(yùn)動(dòng)的稱軸圈，與軸承座或機(jī)械殼體孔成過渡配合并起支承作用的稱座圈。滾動(dòng)體（鋼球、滾子或滾針）在軸承內(nèi)通常借助保持架均勻地排列在兩個(gè)套圈之間作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它的形狀、大小和數(shù)量直接影響軸承的負(fù)荷能力和使用性能。保持架除能將滾動(dòng)體均勻地分隔開以外，還能起引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)及改善軸承內(nèi)部潤滑性能等作用[11]。 5.2 滾動(dòng)軸承的特點(diǎn) (1)、滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比,具有下列優(yōu)點(diǎn): 滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)比滑動(dòng)軸承小,傳動(dòng)效率高。一般滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)為0.08-0.12,而滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)僅為0

38、.001-0.005; 滾動(dòng)軸承已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化,適于大批量生產(chǎn)和供應(yīng)，使用和維修十分方便； 滾動(dòng)軸承用軸承鋼制造,并經(jīng)過熱處理,因此,滾動(dòng)軸承不僅具有較高的機(jī)械性能和較長的使用壽命,而且可以節(jié)省制造滑動(dòng)軸承所用的價(jià)格較為昂貴的有色金屬; 滾動(dòng)軸承內(nèi)部間隙很小,各零件的加工精度較高,因此,運(yùn)轉(zhuǎn)精度較高。同時(shí),可以通過預(yù)加負(fù)荷的方法使軸承的剛性增加。這對(duì)于精密機(jī)械是非常重要的; 某些滾動(dòng)軸承可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷,因此,可以簡(jiǎn)化軸承支座的結(jié)構(gòu); 由于滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率高,發(fā)熱量少,因此,可以減少潤滑油的消耗,潤滑維護(hù)較為省事; 滾動(dòng)軸承可以方便地應(yīng)用于空間任何方位的鈾上。 (2

39、)、但是,一切事物都是一分為二的,滾動(dòng)軸承也有一定的缺點(diǎn),主要是： 滾動(dòng)軸承承受負(fù)荷的能力比同樣體積的滑動(dòng)軸承小得多,因此,滾動(dòng)軸承的徑向尺寸大。所以,在承受大負(fù)荷的場(chǎng)合和要求徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)要求緊湊的場(chǎng)合〈如內(nèi)燃機(jī)曲軸軸承),多采用滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承振動(dòng)和噪聲較大,特別是在使用后期尤為顯著,因此,對(duì)精密度要求很高、又不許有振動(dòng)的場(chǎng)合,滾動(dòng)軸承難于勝任,一般選用滑動(dòng)軸承的效果更佳 滾動(dòng)軸承對(duì)金屬屑等異物特別敏感,軸承內(nèi)一旦進(jìn)入異物,就會(huì)產(chǎn)生斷續(xù)地較大振動(dòng)和噪聲,亦會(huì)引起早期損壞。此外,滾動(dòng)軸承因金屬夾雜質(zhì)等也易發(fā)生早期損壞的可能性。即使不發(fā)生早期損壞,滾動(dòng)軸承的壽命也有一定的限度。總之,滾動(dòng)

40、軸承的壽命較滑動(dòng)軸承短些。 可是,滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比較,各有優(yōu)缺點(diǎn),各占有一定的適用場(chǎng)合,因此,兩者不能完全互相取代,并且各自向一定的方向發(fā)展,擴(kuò)大自己的領(lǐng)域。但是,由于滾動(dòng)軸承的突出優(yōu)點(diǎn),頗有后來者居上的趨勢(shì)。目前,滾動(dòng)軸承已發(fā)展成為機(jī)械的主要支承型式,應(yīng)用愈來愈廣泛 5.3 滾動(dòng)軸承的選定 深溝球軸承(6000型) 深溝球軸承是應(yīng)用范圍最為廣泛、最具代表性的滾動(dòng)軸承。此類軸承內(nèi)外圈滾道都呈圓弧狀深溝，可承受徑向、軸向及合成負(fù)荷[12]。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易得到高精度，適合高速旋轉(zhuǎn)。 深溝球軸承一般采用鋼板沖壓保持架，但尺寸較大不易沖壓成型或用于高速旋轉(zhuǎn)的，則采用車削成型保持架。此類

41、軸承通常會(huì)有帶防塵蓋、帶密封圈、非接觸膠蓋、接觸膠蓋或止動(dòng)環(huán)軸承。 本設(shè)計(jì)就是采用載荷比較小，工作行程也屬于微型的，故我選取最常用的普通軸承——深溝球軸承。因?yàn)檩d荷較小，選用6000型號(hào)的軸承就可以滿足設(shè)計(jì)要求。 基本尺寸如下[4] d=10 D=26 B=8 rs=0.3 da=12.4 =23.6 =0.3 基本動(dòng)載Cr=4.58 基本靜載C0r=1.98 極限轉(zhuǎn)速20000 6 聯(lián)軸器的選用 6.1 聯(lián)軸器的作用及工作原理 用來聯(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

42、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)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對(duì)位置和位置的變動(dòng)情況，可以分為：①固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴(yán)格對(duì)中并在工作中不發(fā)生相對(duì)位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡(jiǎn)單，容易制造，且兩軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。②可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對(duì)位移的地方，根據(jù)補(bǔ)償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。剛性可移式聯(lián)軸器利用聯(lián)軸器工作零件間構(gòu)成的動(dòng)聯(lián)接具有某一方向或

43、幾個(gè)方向的活動(dòng)度來補(bǔ)償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯(lián)軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯(lián)軸器（允許綜合位移）、鏈條聯(lián)軸器（允許有徑向位移）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡(jiǎn)稱彈性聯(lián)軸器）利用彈性元件的彈性變形來補(bǔ)償兩軸的偏斜和位移，同時(shí)彈性元件也具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯(lián)軸器、徑向多層板簧聯(lián)軸器、彈性圈栓銷聯(lián)軸器、尼龍栓銷聯(lián)軸器、橡膠套筒聯(lián)軸器等。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。選擇時(shí)先應(yīng)根據(jù)工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計(jì)算扭矩和轉(zhuǎn)速，再從有關(guān)手冊(cè)中查出適用的型號(hào)，最后對(duì)某些關(guān)鍵零件作必要的驗(yàn)算[13]。

44、 6.2 聯(lián)軸器的功能及類別 1、聯(lián)軸器功能 用來把兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。 2、聯(lián)軸器的類型 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差，承載后的變形以及溫度變化的影響等，會(huì)引起兩軸相對(duì)位置的變化，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中。根據(jù)聯(lián)軸器有無彈性元件、對(duì)各種相對(duì)位移有無補(bǔ)償能力，即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接功能以及聯(lián)軸器的用途等，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器，撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器的主要類型、特點(diǎn)及其在作用類別在傳動(dòng)系統(tǒng)中的作用備注； 剛性聯(lián)軸器 只能傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，不具備其他功能 包括凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器

45、、夾殼聯(lián)軸器等。 撓性聯(lián)軸器 無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，不僅能傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，而且具有不同程度的軸向、徑向、角向補(bǔ)償性能 包括齒式聯(lián)軸器、萬向聯(lián)軸器、鏈條聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器等。 有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，能傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩；具有不同程度的軸向、徑向、角向補(bǔ)償性能；還具有不同程度的減振、緩沖作用，改善傳動(dòng)系統(tǒng)的工作性能 包括各種非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器和金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，各種彈性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)不同，差異較大，在傳動(dòng)系統(tǒng)中的作用亦不盡相同 安全聯(lián)軸器 傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，過載安全保護(hù)。撓性安全聯(lián)軸器還具有不同程度的補(bǔ)償性能 包括銷釘式、摩擦式、磁粉式、離心式、液壓式等安全聯(lián)軸器。 6.3 聯(lián)軸

46、器的選定 該設(shè)計(jì)載荷為小載荷(10kg)，而且絲杠長度不超過500mm，徑向力較小，縱向力也可以不予考慮，故在選擇聯(lián)軸器時(shí)，根據(jù)要求選擇聯(lián)軸器彈性波紋管聯(lián)軸器，其型號(hào)為ML7—C20—1010，該型號(hào)聯(lián)軸器為彈性波紋管聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便，具有很好的減振、緩沖作用[13]。 附圖；ML7—C20—1010聯(lián)軸器 1、彈性波紋管聯(lián)軸器特點(diǎn)； 該型號(hào)聯(lián)軸器為微型波紋管聯(lián)軸器，其特點(diǎn)是； 無齒隙，連接可靠，高靈敏度，重量輕，體積小巧； 順時(shí)針和逆時(shí)針回轉(zhuǎn)特性完全相同； 可吸收振動(dòng)，補(bǔ)償徑向和角向偏差，零回轉(zhuǎn)間隙； 免維修，抗油污和耐腐蝕；

47、圖6.1彈性波紋管聯(lián)軸器效果圖 采用不銹鋼波管彈性體；主體采用陽極表面處理； 適用于編碼器，絲杠傳動(dòng)，測(cè)量，控制，資訊系統(tǒng)；機(jī)床平臺(tái)等產(chǎn)業(yè)機(jī)械。 2、具體尺寸的確定； 圖6.2聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 表6.1技術(shù)參數(shù) 表6.2外型尺寸 根據(jù)要求，該聯(lián)軸器可連接軸頸為10的絲杠。從上表可確定ML7-20-1010聯(lián)軸器具體尺寸如下； D=20 L=29 L1=8.5 L2=8.5 M=M3 d1=10 d2=10 7 伺服電機(jī) 7.1

48、 伺服電機(jī)的定義、作用及分類 定義: 在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī).是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。 作用：伺服電機(jī),可使控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確。將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象 分類：直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。 直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。 無刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免

49、維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。 交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用[14]。 根據(jù)配合要求選擇電機(jī)為伺服電機(jī)，為交流伺服電機(jī)，以便于工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 7.2 伺服電機(jī)的選定 根據(jù)技術(shù)要求，工作臺(tái)需要進(jìn)行X、Y方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故選擇交流電機(jī)，行程要求為250~320，故選擇Q3HB64MA交流電機(jī)，能滿足其技術(shù)要求[14]。 圖7.1 Q3HB64MA交流電機(jī)成品圖樣

50、 表7.1技術(shù)指標(biāo) 具體裝配尺寸如圖7.2所示。 L=40.5 d=10 d2=21 h=57 圖7.2電機(jī)裝配簡(jiǎn)圖 8 工作臺(tái)面的設(shè)計(jì) 工作臺(tái)面，顧名思義是機(jī)床加工工件的工作區(qū)，機(jī)械加工過程中，我們把工件放在工作臺(tái)上，來加工各種工件。工作臺(tái)面的性質(zhì)與作用確定了它的基本參數(shù)[15]，因?yàn)樵诠ぷ髋_(tái)上進(jìn)行的是電火花加工，因此不存在切削力作用，故選用一般性能的Q235鋼作為工作臺(tái)材料即可以滿足要求。 由于該設(shè)計(jì)要求行程為250~320 ，臺(tái)面尺寸為320x500，工作載荷為200㎏,確定

51、該臺(tái)面為矩形形臺(tái)面，根據(jù)要求該臺(tái)面尺寸為320x500x40。臺(tái)面上有5個(gè)T型槽，槽寬12，槽間距離63。臺(tái)面下部與導(dǎo)軌滑塊聯(lián)接，正中心有螺紋孔與滾珠絲杠螺母副上的固定塊聯(lián)接。具體尺寸如圖所示。 圖8.1工作臺(tái)面示意圖 9 導(dǎo)軌機(jī)架的設(shè)計(jì) 9.1 機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求 (1)在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕，成本低。 (2)抗振性好，吧受迫振動(dòng)振幅限制在允許的范圍內(nèi)。 (3)噪聲小。 (4)溫度場(chǎng)布局合理，熱變形對(duì)精度影響小。 (5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工。 (6)結(jié)構(gòu)力求便于安裝和調(diào)整，方便修理和更換零件。 (7)有導(dǎo)軌的機(jī)

52、架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。 (8)造型好，使之既適用經(jīng)濟(jì)有美觀大方。 9.2 機(jī)架的設(shè)計(jì) 該機(jī)架主要有兩組直線導(dǎo)軌副和兩個(gè)伺服電機(jī)組成。其中每組兩個(gè)直線導(dǎo)軌副相互平行，導(dǎo)軌副在橫梁之上，工作臺(tái)面架在兩組平行的導(dǎo)軌副的滑塊上，由一個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而控制X向運(yùn)動(dòng)，另一伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橫梁在平行導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)Y向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)動(dòng)力由絲杠傳遞[4]。 機(jī)架的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小、動(dòng)靜摩擦系數(shù)之差小，加工和使用時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)?？紤]以上因素，選用Q235鋼作為機(jī)架的材料，以提高使用受命。本設(shè)計(jì)中，按表手冊(cè)[4]對(duì)Q235鋼硬度進(jìn)行處理；200≤HBS

53、≤ 229,且硬度差不超過25。 9.3 限位開關(guān)位置確定 限位開關(guān)的位置確定，在電機(jī)進(jìn)行絲杠傳動(dòng)時(shí)，根據(jù)行程要求250~320mm，已知導(dǎo)軌總長1012mm，絲杠螺母33mm，擋板厚度5mm，其最大行程為；1012－33－25=969mm，開關(guān)的放在里機(jī)架左右邊緣10mm處，其本身長10mm，可得出工作臺(tái)最大行程為；969－220=929mm,滿足任務(wù)要求。 10 軸承座 軸承座，多為鑄造成型，內(nèi)嵌外球面軸承。在我看來，因?yàn)樵诤芏嗲闆r下，在零部件上單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)安置軸承的地方會(huì)比較麻煩，而直接把軸承座和軸承連在一起，配合好后安裝在零部件上[16]，由于鑄鐵的鑄造性能好，價(jià)格低廉和吸

54、振能力強(qiáng)，所以鑄鐵是首選材料，又因?yàn)楣ぷ髋_(tái)底座的受載及工作條件，選擇材料為45鋼。 該軸承座位于連接運(yùn)動(dòng)部件的絲杠的末端，在帶傳動(dòng)中處于從動(dòng)位置。該軸承座的設(shè)計(jì)要求是保證安裝后的絲杠的中心線，應(yīng)大于導(dǎo)軌底線到工作臺(tái)面距離的1/2，以便于配合[4]。 已知絲杠公稱直徑d=10，帶雙邊擋圈的帶輪最小寬度為=10.4 mm，6000型深溝球軸承寬度為=8mm，d=26mm,絲杠d=10mm，所以導(dǎo)軌底端到工作臺(tái)面底面的距離為h=H1+T1=11+15=26mm。因?yàn)檩S承座上軸承孔中心線到工作臺(tái)面底線的距離為大于其一半，滾珠絲杠螺母副的大經(jīng)為40mm,另外，套在螺母副上的固定塊的高度要于螺母副半徑

55、，以便于固定塊與工作臺(tái)面的聯(lián)接固定，則軸承座上軸承孔中心到工作臺(tái)面的高度為30mm，軸承座兩耳座寬度為14mm，兩側(cè)在外部留有寬和高均為12.5 mm的軸承肩，兩耳座相鄰面的距離為30mm。該軸承座與機(jī)床采用內(nèi)六角螺釘聯(lián)接。 11 電機(jī)絲杠連接架 11.1 電機(jī)絲杠連接架的作用 電機(jī)絲杠連接架是用來固定絲杠右端軸承，以及固定伺服電機(jī)，能夠最大限度的減小絲杠在傳動(dòng)過程中出現(xiàn)震動(dòng)、位移，而造成較大誤差，影響加工精度。另外，在機(jī)床進(jìn)行加工過程中，肯定會(huì)產(chǎn)生工業(yè)切屑，若其進(jìn)入軸承、聯(lián)軸器以及電機(jī)與絲杠、光桿的連接部分，肯定會(huì)造成加工誤差，這樣就降低了加工精度，以及降低成品率，所以在設(shè)計(jì)過程中

56、，把絲杠右端軸承、聯(lián)軸器以及電機(jī)，用絲杠電機(jī)連接架密封起來，就是說，在連接架上覆蓋一層薄板，起到密封、防切屑的作用[16]。 11.2 連接架的材料與尺寸的確定 連接架的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、剛度、硬度及疲勞強(qiáng)度，加工和使用時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。考慮以上因素，選用45鋼作為連接架的材料，以提高使用受命，確保加工精度，連接架采用45鋼。 在設(shè)計(jì)連接架過程中，考慮到聯(lián)軸器的固定與夾緊，在機(jī)架體左端留有能與6000號(hào)聯(lián)軸器相配合的深孔，右端有與電機(jī)配合的孔，中間為腔體，聯(lián)軸器連接絲杠與電機(jī)后在中間腔體懸空不與連接架接觸。如下圖所示；連接架的中心線與滾動(dòng)絲杠副的中心重合，上面右

57、端有兩個(gè)M3螺紋孔，是為了固定密封蓋，下面有四個(gè)M4螺紋孔，能夠很好的使其與機(jī)架固定在一起，右面有四個(gè)M4螺紋孔，可以有效的把電機(jī)和連接架固定在一起。具體位置尺寸如圖11.1所示。 圖11.1 電機(jī)絲杠連接架 結(jié) 論 本文主要設(shè)計(jì)了數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)部分。該部分為數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工的帶動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)的重要部分，該設(shè)計(jì)包括：放待加工工件的工作臺(tái)面，它能夠使工件在加工過程中實(shí)現(xiàn)X、Y方向的兩維運(yùn)動(dòng)，在臺(tái)面上的螺紋

58、孔能夠很好的對(duì)工件進(jìn)行加緊固定，以保證加工精度；本文對(duì)臺(tái)面進(jìn)行傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的滾珠絲杠螺母副、直線導(dǎo)軌副進(jìn)行選擇，絲杠能夠非常有效的進(jìn)給傳動(dòng)，保證加工效率；滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副它能有效的、很好的保證臺(tái)面的做直線運(yùn)動(dòng)；還對(duì)動(dòng)力裝置伺服電機(jī)，以及連接伺服電機(jī)和滾珠絲杠的聯(lián)軸器進(jìn)行選擇。另外對(duì)支撐件也作了設(shè)計(jì)，例如聯(lián)軸器的支座、電機(jī)絲杠連接架、導(dǎo)軌架等等，它們?cè)谡麄€(gè)設(shè)計(jì)中有著非常重要的位置。 通過本次設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)床加工中的工作臺(tái)部分增加了很多認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)能夠做出正確的分析和理解，另外，對(duì)材料的選擇也有了更進(jìn)一步的了解。 致 謝 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)老師楊漢嵩付出了很大的心血，從開始制定設(shè)

59、計(jì)日程表到設(shè)計(jì)結(jié)束，從圖紙的繪制到說明書的整理，都在楊漢嵩老師的指導(dǎo)下進(jìn)行。感謝楊漢嵩老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直將是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 感謝同班同學(xué)對(duì)我的幫助和指點(diǎn)。沒有他們的幫助，我將在設(shè)計(jì)過程中走很多的彎路，是他們給了我設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。 尤其感謝學(xué)校對(duì)畢業(yè)生的關(guān)懷，在設(shè)計(jì)過程中，為我們提供大量參考書籍，為我們提供一切能提供的便利。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意！ 參考文獻(xiàn) [1] 孫增圻．智能控制理論

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