1、寧波大學機械學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)機電模塊課程設(shè)計設(shè)計題目二坐標數(shù)控工作臺設(shè)計專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化姓 名賴旭輝學 號116130058班 級機械國貿(mào)118指導(dǎo)教師學 期20142015學年第二學期設(shè)計時間2015.03.72015.03.20內(nèi)附資料1、課程設(shè)計說明書一份（含設(shè)計任務(wù)書）；2、二坐標數(shù)控工作臺裝配圖一張（A0）；3、二坐標數(shù)控工作臺電氣控制原理圖一張（A1）；4、計算說明書草稿一份。成 績2015年3月0 / 27目錄一.機電專業(yè)課程設(shè)計目的 （2）二.機電專業(yè)課程設(shè)計的任務(wù)和要求 （2）三.X軸方案及參數(shù)計算 （2）1.方案擬定 （2）2.X軸步進電機參數(shù)確定

2、及選擇 （2）3.X軸圓柱斜齒輪傳動設(shè)計 （3）四. X軸機械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計計算 （6）1. X軸滾珠絲杠設(shè)計計算 （6）2. X軸滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算 （6）五.Y軸方案及參數(shù)計算 （7）1.Y軸步進電機參數(shù)確定及選擇 （7）2 / 272.Y軸聯(lián)軸器選擇 （9）六. Y軸機械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計計算 （10）1. Y軸滾珠絲杠設(shè)計計算 （10）2. Y軸滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算 （11）七.繪制裝配圖 （12）八.設(shè)計總結(jié)與分析 （12）九.致謝 （13）十.參考文獻 （13）1.機電專業(yè)課程設(shè)計目的本課程設(shè)計是學生在完成專業(yè)課程學習后，所進行的機電一體化設(shè)備設(shè)計的綜合性訓練。通過該環(huán)節(jié)達到下列目的：（1）鞏固

3、和加深專業(yè)課所學的理論知識；（2）培養(yǎng)理論聯(lián)系實際，解決工程技術(shù)問題的動手能力；（3）進行機電一體化設(shè)備設(shè)計的基本功訓練，包括以下10方面基本功：1）查閱文獻資料；2)分析與選擇設(shè)計方案；3）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；4）電氣控制原理設(shè)計；5）機電綜合分析；6）繪工程圖；7）運動計算和精度計算；9）撰寫設(shè)計說明書；10）貫徹設(shè)計標準。3 / 272.機電專業(yè)課程設(shè)計的任務(wù)和要求在規(guī)定時間內(nèi)，按設(shè)計任務(wù)書給定的原始數(shù)據(jù)，在教師指導(dǎo)下，獨立完成二坐標數(shù)控工作臺設(shè)計工作。原始數(shù)據(jù)包括典型工況下，工作臺速度、進給抗力及臺面上工作物重量；工作臺定位精度、臺面尺寸和行程。設(shè)計具體要求完成以下工作：（1）數(shù)控工作臺裝配

4、圖（1：1比例或0圖幅） 1張；（2）數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖（2圖幅） 1張；（3）設(shè)計說明書（1020）頁 1本；所有圖樣均采用CAD繪制打印，設(shè)計說明書按規(guī)定撰寫。3.X軸方案及參數(shù)計算3.1方案擬定方案擬定即確定工作臺傳動的形式和控制方式及主要部件或器件的類型。（1）驅(qū)動控制方式 由給定的工作臺精度要求較低，為簡化結(jié)構(gòu)，故采用單片機控制的步進電機驅(qū)動系統(tǒng)。主要由步進電機、單片機驅(qū)動控制電路、滾珠絲杠副組成。（2）傳動形式確定 工作臺X方向和Y方向兩個坐標分別采用步進電機單獨驅(qū)動。 工作臺X方向采用一級齒輪傳動方式，可以通過降速擴大轉(zhuǎn)矩輸出，匹配進給系統(tǒng)慣量，獲得要求的輸出機械特性，同時減小脈

5、沖當量。3 / 27 工作臺Y方向采用直接傳動，電機通過剛性聯(lián)軸器與滾珠絲杠聯(lián)結(jié)。結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。絲杠轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩輸出完全與電機的輸出特性一致。3.2 X軸步進電機參數(shù)確定及選擇X參數(shù)選定與計算Vx=1.6 m/min=0.027m/s，F(xiàn)x=120N，Px=Fxvx=3.2 W（1）脈沖當量選擇初選三相電機，按三相三拍工作時，步矩角=1.5°，初定脈沖當量=0.01mm/p，絲杠導(dǎo)程tsp=5 mm，中間齒輪傳動比i為： i=(tsP)(360i)=1.5×5(360×0.01)=2由i確定齒輪齒數(shù)為，模數(shù)m=2mm，齒寬 3.3 X軸圓柱斜齒輪傳動設(shè)計 1

6、. 選定齒輪精度、材料、齒數(shù)及螺旋角 （1）選精度為7級。 （2）選小齒輪為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，兩者硬度差為40HBS。 （3）選擇齒數(shù)Z1=20,Z2=Z1×i=20×240. （4）選取螺旋角，初選14o 2. 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 （1）試選Kt=1.6, (由1表10-6)得材料彈性影響系數(shù)ZE189.8MPa （2）由1圖10-30選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433，小齒輪做懸臂布置； 由1表10-7選取齒寬系數(shù)d0.5. 74 / 27 （3）應(yīng)力循環(huán)系數(shù)取j=1，所以 （4）由1圖10-19查得，接

7、觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.92，KHN2=0.96. （5）由1圖10-21d查得，小齒輪接觸疲勞強度極限Hlim1=600MPa，大齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim2=550MPa, （6）計算疲勞強度許用應(yīng)力，取安全系數(shù)S=1， （7）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=9.55×106Px/nx=47.75N.mm 3. 計算 （1）試算小齒輪分度圓直徑 （2）計算圓周速度5 / 27 （3）計算齒數(shù)b及模數(shù). b=dd1t=0.5×5.512.76 mm mnt=d1tcos/Z1=5.51×cos14o/20=0.27 h=2.25mnt=2.25×0

8、.27mm =0.61 mm b/h=2.76/0.61=4.54 （4）計算縱向重合度0.318×d×Z1×tan=0.318×0.5×20×tan14o=0.79 （5）計算載荷系數(shù)K，查1表10-2，得使用系數(shù)KA=1，根據(jù)v=0.027 m/s ， 7級精度，由1圖10-8查得，動載系數(shù)Kv=1.01，由1表10-4查得KH的計算公式：KH=1.12+0.18(1+0.67d2) d2+0.23×10-3×b，所以KH=1.12+0.18×（1+0.67×0.5²）×

9、0.5²+0.23×10-3×2.76=1.17， 由b/h=4.54，由1圖10-13，查得KF=1.12，由1表10-3，查得KH=KF=1.2，故載荷系數(shù)K=KAKvKHKF=1.45，按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1=d1t (K/Kt)(1/3)=5.51×（1.45/1.6）（1/3）=5.33mm （6）計算模數(shù)mn=d1×cos/Z1=0.26mm 4. 按齒根彎曲強度設(shè)計 （1）計算載荷系數(shù)，K=KA×Kv×KF×KF=1.45 （2）根據(jù)縱向重合度0.79，由1圖10-28查得，螺旋角

10、影響系數(shù)Y=0.35 （3）計算當量齒數(shù)：Zv1=Z1/cos3=20/cos314°=21.9 Zv2=Z2/cos3=50/cos314°=43.8 （4）由1表10-5查出，YFa1=2.8，YSa1=1.55，YFa2=2.4，YSa2=1. 67. 因為小齒輪彎曲極限強度FE1=500MPa，大齒輪FE2380MPa，由1圖10-18得7 / 27，彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.87，取安全系數(shù)S=1.4 （5）計算大、小齒輪并加以比較 取大齒輪數(shù)據(jù) 2).設(shè)計計算mn>=2×1.584×87.5×0. 35

11、×0.01639×(cos14°)2/（0.5×202×1.56）（1/3）0.169mm 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算得法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強度計算得法面模數(shù)，取mn1 mm，已可滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度計算得的分度圓直徑d1=20mm 4幾何尺寸計算 中心距 a=( Z1+Z2)mn/(2×cos)=(30.9 mm 所以圓整為31mm 按圓整后的中心距修正螺旋角arccos(Z1+Z2)mn/2a=arcos(20+40) /(2*31) =14.6o, 因值改變不多，故參數(shù)、K

12、、ZH等不必修正 計算大、小齒輪分度圓直徑 d1=Z1mn/cos=20/cos14.6o =24.67 mm d2=Z2mn/cos=40/cos14.6o =41.33mm計算齒輪寬度b=dd1=0.5×2513mm所以取B2=15mm,為易于補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=15mm7 / 272)等效傳動慣量計算(不計傳動效率)Jg1=(d14b1)32=(2.07)4×1.3×7.85×10-332×10-4 kg.m2 =0.018×10-4 kg.m2式中 鋼密度=7.85×

13、;103 kg/cm3抄。同理,大齒輪轉(zhuǎn)動慣量 Jg2=0.247×10-4 kg.m2 由3表3-13初選滾珠絲杠CDM2005-2.5,導(dǎo)程為5mm，d0=20 mm，額定動載荷7988N，l=500 mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 Js=(d04l)32=(2)4×50×7.8×10332×10-4 kg.m2 =6.1×10-5 kg.m2拖板及工作物重折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量,拖板及工作物重之和約為22kg（計算具體見導(dǎo)軌選型與計算）Jw=(w/g)×(tsP2) 2÷i2 =23×(0.52) 2 &#

14、247;(2.5)2×10-4 kg.m2 =5.57×10-5 kg.m2因此,折算到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量JeJe= Jg1+ Jw+( Jg2+Js) ÷i2 =0.945×10-4 kg.m2 3)等效負載轉(zhuǎn)矩計算(以下為折算到電機軸的轉(zhuǎn)矩)由3式(2-7)(2-9)可知:Mt=(Fx+Fy) tsP/(2i)= (55+0.005×50) × 0.005/(2×0.8×2.5)=0.11 N.mMf= (Ff tsP)/(2i)= (W tsP)/(2i)=(0.005×23×9.8&

15、#215;0.005)/ (2×0.8×2)= 5.47×10-4N.m上述式中 絲杠預(yù)緊時的傳動效率取 =0.8nmax=(vmax/)×(/360°)=(1500/0.005) ×(0.72/360)=150 r/min取起動加速時間t=0.03 s初選電動機型號90BF006,矩頻特性如下圖所示,其最大靜轉(zhuǎn)矩M8 / 27jmax=2.25N.m,轉(zhuǎn)動慣量Jm=1.76×10-4 kgm2, fm=2400Hz. 故 M0=(Fp0tsp)÷(2i) ×(1-02)= (1/3Fxtsp)÷

16、;(2i) ×(1-02) =(1/3)×220×0.005÷(2×0.8×2)×1-(0.964)2= 2.58×10-4N.m式中 Fp0滾珠絲杠預(yù)加負荷,一般取Fx/3 Fx進給牽引力(N) 0滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率,取0.964（計算見后）22/34J=( Je +Jm)=0.945×10-4 kgm2+1.8×10-4 kg.m2 =2.745×10-4 kg.m2M=( Je +Jm)( 2nmax)/(60t)= 0.575N.mMq= Mmax+ Mf+ M0=0.

17、575N.mMc= Mt+ Mf+ M0=0.113 N.mMk= Mf+ M0=3.127×10-3 N.m從計算可知, Mq最大,作為初選電動機的依據(jù).Mq/ Mjmax=0.26<0.9 滿足所需轉(zhuǎn)矩要求.4)步進電機動態(tài)特性校驗Je /Jm=0.2267/1.8=0.13<4 說明慣量可以匹配電機慣量最大起動頻率 fL=fm/(1+ Je /Jm)1/2=2257.8 Hz步進電機工作時空載起動頻率和切削時最大工作頻率fq = vmax/(60)=1500/(60×0.005)=5000> fL9 / 27fc=v1max/(60)=300/(60

18、×0.005)=1000< fL與fc對應(yīng)的Mc按電機最大靜轉(zhuǎn)矩校核，顯然滿足要求。綜上所述,可選該型號步進電機,具有一定的裕量.四 X軸機械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計計算1.X軸滾珠絲杠設(shè)計計算(1)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型滾珠循環(huán)方式 由3表3-1查得,選擇外循環(huán)插管式軸向間隙預(yù)緊方式 預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動的間隙,避免間隙引起的空程,從而提高傳動精度.由3表3-2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3表3-3查得,采用絲杠直徑20mm,導(dǎo)程為5mm(3)滾珠絲杠長度確定絲杠有效行程 由3表3-4查得le=20 mm ，lv=行程+絲杠螺母長度Lv=160

19、+80=240mm，lu=lv+le=240+20=260mm，為留有一定的安裝余量，取lu=450mm(4)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)選用運轉(zhuǎn)精度高,軸向剛度高、摩擦力距小的滾動軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動,其次才是徑向約束.由3表3-6查得,采用一端固定一端游動(F-S)支承形式.支承中心矩約為430mm。(5)滾珠絲杠副的選擇最大工作載荷Fm的計算10 / 27工作臺受到進給方向載荷Fx =220N，橫向載荷Fy =220N，垂直方向載荷Fz =22kg×10N=220N。按矩形導(dǎo)軌導(dǎo)軌進行計算，查4中表3-29，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1

20、.1，滾動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)=0.005.求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm=K Fx +（Fy+ Fz）=1.1×220+0.005×（220+220）N=244,2Nn=1.5/0.005=300r/min取滾珠絲杠壽命T=15000h，代入L0 =60nT/106 得，L0 =270（106 r）查表4 3-30，取載荷系數(shù)fw =1.2，滾道硬度為60HRC時，取硬度系數(shù)f H =1.0，則FQ = L0 (1/3) fwfH Fm =1894N由導(dǎo)程=5mm，F(xiàn)Q =1894N，查表4 3-31，初選CDM 2005-2.5型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，

21、其公稱直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，精度等級取5級，額定動載荷為7988N。(6)滾珠絲杠副校核臨界壓縮負荷 對于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠,應(yīng)進行壓杠穩(wěn)定性校核計算.不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負荷稱為臨界壓縮負荷,用Fn表示Fn=3.4×1010(f1d24)÷(L02) ×K1式中 L0-最長受壓長度.取450 mm f1-絲杠支承方式系數(shù), F-S取2 d2-絲杠螺紋底徑,取16.2 mm K1 安全系數(shù)，取1/3Fn12×103 N>Fmax =61.877N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

22、.927. 11 / 27Lc -臨時轉(zhuǎn)速計算長度. Lc =0.05m. d2-絲杠螺紋底徑,取0.0162mncr=9906 r/min > nmax.同時驗算絲杠另一個臨界值d0n=20×1125=22500<70000滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率0計算tsp=5mm，d0 =20mm 代入絲杠螺旋升角=arctantsp /(d0 )，得=4°33，將摩擦角=10代入0=tan/tan(+),得0=0.964.軸承選擇校核由1表6-6選角接觸球軸承7001C.校核(略)定位精度驗算(略)(7)滾動導(dǎo)軌副的防護滾珠絲杠副的防護裝置，采用專業(yè)生產(chǎn)的伸縮式螺旋彈

23、簧鋼套管。滾珠絲杠副的密封，滾珠絲杠副兩端的密封圈如裝配圖所示.材料為四氟乙烯，這種接觸式密封須防止松動而產(chǎn)生附加阻力。滾珠絲杠副的潤滑，潤滑劑用鋰基潤滑劑。2.X軸滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算導(dǎo)軌的功用是使運動部件沿一定的軌跡運動，并承受運動部件上的載荷，即起導(dǎo)向和承載作用,導(dǎo)軌副中，運動的一方稱作運動導(dǎo)軌，與機械的運動部件聯(lián)結(jié)；不動的一方稱作支承導(dǎo)軌，與機械的支承部件聯(lián)結(jié)。支承部件用以支承和約束運動導(dǎo)軌,使之按功能要求作正確的運動。1）導(dǎo)軌承受重量計算由3附錄四表3-23可得，對于250mm×180mm的工作臺，其質(zhì)量小于5kg，厚度為7mm，質(zhì)量m=V=7800×0.25

24、5;0.18×0.01kg=3.5kg，故托板重量可取4kg，工作臺尺寸250mm×180mm，行程為160 mm×110 mm。則基本長度為250+160mm=410mm，180+110mm=270mm，絲杠+導(dǎo)軌+工作臺約為9kg，13 / 27再加工作物重13kg，可得下導(dǎo)軌所承受的重量約為22kg2）滾動導(dǎo)軌副的計算驗證滑塊承受載荷Fmax的計算，考慮最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔，則Fmax =23/4×9.8N=56.35N。查4中表3-41，KL系列的JSA-LG15型號的直線滾動導(dǎo)軌副額定動載荷Ca =7.94kN

25、>Fmax, 額定靜載荷Ca =9.5kN > Fmax ，滿足條件。距離額定壽命L的計算JSA-LG15型號的直線滾動導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過100，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級，工作速度較低，載荷不大。查4表3-36表3-40，分別取硬度系數(shù)fH =1.0、溫度系數(shù)fT=1.00、接觸系數(shù)fc=0.81，精度系數(shù)fR=0.9，載荷系數(shù)fw=1.5，代入4中式3-33，得距離壽命：L=fHfTfcfRCa / (fwFmax ) 3 ×50=16000km，滿足其期望值50km，故距離額定壽命滿足要求。綜上，所選導(dǎo)軌滿足要求。(3)滾動導(dǎo)軌間隙

26、調(diào)整預(yù)緊可以明顯提高滾動導(dǎo)軌的剛度,預(yù)緊采用過盈配合,裝配時,滾動體、滾道及導(dǎo)軌之間有一定的過盈量.(4)潤滑與防護潤滑:采用脂潤滑,使用方便,但應(yīng)注意防塵.防護裝置的功能主要是防止灰塵、切屑、冷卻液進入導(dǎo)軌,以提高導(dǎo)軌壽命.防護方式用蓋板式.五 Y軸方案及參數(shù)計算1. Y軸步進電機參數(shù)確定及選擇Y參數(shù)選定與計算13 / 27vy=1.25 m/min=0.0208m/s， Fy=220 N， Py=Fyvy=4.58W1）脈沖當量選擇初選五相電機，按五相五拍工作時，步矩角=0.72°,初定脈沖當量 =0.01mm/p,絲杠導(dǎo)程tsP=5 mm,中間齒輪傳動比i為: i=(tsP)(

27、360i)=0.72×5(360×0.01)=1由i確定用剛性聯(lián)軸器.2)等效傳動慣量計算(不計傳動效率)式中 鋼密度=7.8×103 kg/cm3由3表3-13初選滾珠絲杠 CDM2005-2.5, 得到 d0=20 mm ,l=400 mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 Js=(d04l)32=(2)4×40×7.8×10332×10-4 kg.m2 =4. 9×10-5 kg.m2拖板及工作物重和導(dǎo)軌折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量,拖板及工作物重和導(dǎo)軌及絲杠重之和約為22kgJw=(w/g)×(tsP2) 2 

28、7;i2=22×(0.52) 2 ÷(1)2×10-4 kg.m2 =1.39×10-5 kg.m2因此,折算到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量JeJe= Jw+Js =1.39×10-5 +4.9×10-5 =6.29×10-5 kg.m2 3)等效負載轉(zhuǎn)矩計算(以下為折算到電機軸的轉(zhuǎn)矩)由3式(2-7)(2-9)可知:Mt=(Fy+Fx) tsP/(2i)= (220+0.005×220) × 0.005/(2×0.8×1)=0.22N.mMf= (Ff tsP)/(2i)=1.094

29、15;10-3N.m上述式中 絲杠預(yù)緊時的傳動效率取 =0.8nmax=(vmax/)×(/360°)=(2000/0.01) ×(0.72/360)=400r/min取起動加速時間t=0.03 s14 / 27初選電動機型號90BF006,矩頻特性如下圖所示,其最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjmax=2.25N.m,轉(zhuǎn)動慣量Jm=1.764×10-4 kgm2, fm=2400Hz.故 M0=(Fp0tsp)÷(2i) ×(1-02)= (1/3Fytsp)÷(2i) ×(1-02) =(1/3) ×2200×

30、;0.005÷(2×0.8×1) ×1-(0.964)2=5.16×10-3N.m式中 Fp0滾珠絲杠預(yù)加負荷,一般取Fy/3 Fy進給牽引力(N) 0滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率,取0.964J=( Je +Jm)=2.745×10-4 kg.m2M=( Je +Jm)( 2nmax)/(60t)=0.24 N.mMq= Mmax+ Mf+ M0=0.246N.mMc= Mt+ Mf+ M0=0.226N.mMk= Mf+ M0=6.25×10-3N.m從計算可知, Mq最大,作為初選電動機的依據(jù).Mq/ Mjmax=0.2

31、46/2.25=0.109<0.9 滿足所需轉(zhuǎn)矩要求.4)步進電機動態(tài)特性校驗Je /Jm=0.95/1.8=0.5<4 說明慣量可以匹配電機慣量最大起動頻率 fL=fm/(1+ Je /Jm)1/2=2081 Hz步進電機工作時空載起動頻率和切削時最大工作頻率fq = vmax/(60)=1250/(60×0.01)=2083> fLfc=v1max/(60)=250/(60×0.01)=417< fL所以,與fc對應(yīng)的Mc按電機最大靜轉(zhuǎn)矩校核,顯然滿足要求.綜上所述,可選該型號步進電機,具有一定的裕量.2.Y軸聯(lián)軸器選擇15 / 27聯(lián)軸器除聯(lián)接

32、兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩外，有些還有補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、安全保護等功能。因此要根據(jù)傳動裝置工作要求來選定聯(lián)軸器類型。主要有兩種常用聯(lián)軸器，剛性套筒式聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。T1=95.5×105Py/ny=17.4N.mm由(1表14-1)得工作情況系數(shù)KA1.5，轉(zhuǎn)矩Tca=KAT1=1.5*39.9=59.85N.mm,電動機輸出軸直徑d=9 mm,滾珠絲杠直徑為20mm，該處選用有彈性元件的撓性聯(lián)軸器LT1，這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振能力。LT1型聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩T0=6.3N.m> T1，許用

33、轉(zhuǎn)速n=8800r/min>400r/min。軸孔直徑有8mm,9mm, 10mm, 11mm, 12mm, 14mm. 所以要對絲杠一端進行加工（絲杠留有一定的余量）。六 Y軸機械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計計算1.Y軸滾珠絲杠設(shè)計計算(1)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型滾珠循環(huán)方式 由3表3-1查得,選擇外循環(huán)插管式軸向間隙預(yù)緊方式 預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動的間隙,避免間隙引起的空程,從而提高傳動精度.由3表3-2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3表3-3查得,采用絲杠直徑20mm,導(dǎo)程為5mm(3)滾珠絲杠長度確定絲杠有效行程 由3表3-4查得le=20 mm ，lv=

34、行程+絲杠螺母長度Lv=110+80=190mm，lu=lv+le=190+20=210mm，為留有一定的安裝余量，取16 / 27lu=400mm(4)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)選用運轉(zhuǎn)精度高,軸向剛度高、摩擦力距小的滾動軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動,其次才是徑向約束.由3表3-6查得,采用一端固定一端游動(F-S)支承形式.支承中心矩約為400mm。(5)滾珠絲杠副的選擇最大工作載荷Fm的計算工作臺受到進給方向載荷Fx =55N，橫向載荷Fy =50N，垂直方向載荷Fz =23×9.8N=225.4N。按矩形導(dǎo)軌導(dǎo)軌進行計算，查4中表3-2

35、9，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)=0.005.求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm=K Fy +（Fx+ Fz）=1.1×220+0.005×（220+220）N=244.2Nn=1250/5=250r/min取滾珠絲杠壽命T=15000h，代入L0 =60nT/106 得，L0 =261（106 r）查表4 3-30，取載荷系數(shù)fw =1.2，滾道硬度為60HRC時，取硬度系數(shù)f H =1.0，則FQ = L0 (1/3) fwfH Fm =347N由導(dǎo)程=5mm，F(xiàn)Q =347N，查表4 3-31，初選CDM 2005-2.5型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固

36、定反向器單螺母式，其公稱直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，精度等級取5級，額定動載荷為7988N。(6)滾珠絲杠副校核臨界壓縮負荷 對于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠,應(yīng)進行壓杠穩(wěn)定性校核計算.不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負荷稱為臨界壓縮負荷,用Fn表示Fn=3.4×1010(f1d24)÷(L02) ×K117 / 27式中 L0-最長受壓長度.取400 mm f1-絲杠支承方式系數(shù), F-S取2 d2-絲杠螺紋底徑,取16.2 mm K1 安全系數(shù)，取1/3Fn=15.56×103 N>Fmax =244.2N臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910(f22d2)/Lc2式

37、中 f2-絲杠支承方式系數(shù),F-S取3.927. Lc -臨時轉(zhuǎn)速計算長度. Lc =0.04m. d2-絲杠螺紋底徑,取0.0162mncr=15478 r/min > nmax.同時驗算絲杠另一個臨界值d0n=20×400=8000<70000滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率0計算tsp=5mm，d0 =20mm 代入絲杠螺旋升角=arctantsp /(d0 )，得=4°33，將摩擦角=10代入0=tan/tan(+),得0=0.964.軸承選擇校核由1表6-1選擇深溝球軸承6201,由1表6-6選角接觸球軸承7001C.校核(略)定位精度驗算(略)(7)滾動導(dǎo)

38、軌副的防護滾珠絲杠副的防護裝置 ,采用專業(yè)生產(chǎn)的伸縮式螺旋彈簧鋼套管.滾珠絲杠副的密封 滾珠絲杠副兩端的密封圈如裝配圖所示.材料為四氟乙烯,這種接觸式密封須防止松動而產(chǎn)生附加阻力.滾珠絲杠副的潤滑 潤滑劑用鋰基潤滑劑.2.Y軸滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算導(dǎo)軌的功用是使運動部件沿一定的軌跡運動,并承受運動部件上的載荷,即起導(dǎo)向和承載作用,導(dǎo)軌副中,運動的一方稱作運動導(dǎo)軌,與機械的運動部件聯(lián)結(jié),不動的一方稱作支承導(dǎo)軌,與機械的支承部件聯(lián)結(jié).支承部件用以支承和約束運動導(dǎo)軌,使之按功能要求作正確的運動.19 / 271）導(dǎo)軌承受重量計算上面計算得知，下導(dǎo)軌所承受的重量約為22kg2）滾動導(dǎo)軌副的計算驗證滑塊承受載荷Fmax的計算，考慮最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔，則F