X-Y数控运动工作台设计[答辩毕业论文资料]

1、毕业设计（论文）x-y数控运动工作台设计设计（论文）题目：x-y数控运动工作台设计学 院名 称：专业：学生姓名：学号：指 导 教 师：2013年 月曰x-y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵一横向 进刀机构、数控铣床和数控钻床的x-y工作台、激光加工设备的工作台、电子元 件表面贴装设备等。模块化的x-y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、 滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来 驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在 x、y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化， 由专门厂家生产

2、，设计时只需根据工作载荷选取即可。关键词：x-y数控工作台；设计；过程；功能abstractx-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 tab

3、le，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 motio

4、n on the guide rail，straight mobile work station in x， y direction. guide，ball screw and servo motor arc based on standard, by the specialized manufacturers， only when the design work load to select.keywords: x-y nc worktable ;design ;process function摘要*iiabstractilla录iv1$ 雜11 1 fijt j u a±a 11

5、.2x-y数控运动工作台应用第2章x-y数控运动工作台设计要求2.1设计主要要求22.2综合作业内容2第 3 早 x*y 数jhl动 i:作 ii 械系统计3.1脉冲当量选择3.2工作台外形尺寸及重量估算 3.3滚动导轨副的计算与选择.3.4滚珠丝杠副的载荷汁算3.52 一 千' "v | .n83.6稳定性验算83.6刚度验算83.7滚珠丝杠精度等级确定93.8滚动导轨副的防护113.9直线动导轨田ij的计算、选择113.10电机至丝杠之间齿轮减速传动设计133.11等效转动惯量计算（不计传动效率）163.12电机的计算选型173.13联轴器选择17*吉i仑18sc 192

6、0参考文献第1章绪论1.1课题研究意义制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是是众多机械制造的母机，它的 发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整 个制造业的发展水平.是先进制造技术的基木单元载体，机械产品的质量、更新速度、 对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国 家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家.根据德国工业协会(vd w )2000年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场 竞争中仍处于较低水平：即使在w内市场也面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类 产品有着大量

7、的需求，而另一方而却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。1.2 x-丫数控运动工作台应用现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域 的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向 机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、 生产方式及管理体系发生y巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了 “机电一体 化”为特征的发展阶段。x-y数控工作台是许多机电一体化设备的基木部件，如数控车床的纵一横向进刀机 构、数控铣床和数控钻床的x-y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设 备等。模块化的x-y

8、数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副， 以及伺服电动机等部件构成。其屮伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠 螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在x、y方向的直线移动。导轨副、 滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载 荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用 的微机控制系统。第2章x-y数控运动工作台设计要求2.1设计主要要求1、设计可实现x/y向数控运动工作台2、数控运动驱动力源采用交流伺服电机.但所选电机必须与该电机生产厂所列技术数据 一致3、工作台尺寸 450x350mm （

9、x/y）4、工作台（x/y）工作行径400/3005、脉冲当量x/y 0.004mm/脉冲6、x向最高工作进给速度200mm/min7、x向最高空载快进速度300mm/min8、工件最大重量（包括夹具）为400kg9、工作寿命每天8小时，连续工作5年，250/年10、进给机械系统均采用滚动丝杠和滚动导轨副2.2综合作业内容1、数控十字工作台装配图一张（提供打印并签名）2、设计说明书一份（主要内容1电机选型计算（脉冲当量2滚动丝杠选型与计算3滚 动导轨选型计算数控运动工作台机械系统设计3.1脉冲当量选择脉冲当量5p是一个进给指令时工作台的位移量，应小于等于工作台的位置精度，由 t脉冲当s x/y

10、 0.004mm/脉冲由己知设计参数初定脉冲当量s =0.004mm/p3.2工作台外形尺寸及重量估算t i r-）1 +唐）vif13-1工作台简图已知题设要求：工作台尺寸450x350mm （x/y）取x向导轨支撑钢球的屮心距为350mm，y向导轨支撑钢球的屮心距为230mm，设计 工作台简图如下：x向拖板（上拖板）尺寸：长宽 高 350x230x50重量.按重量=体积x材料比重估算= 350x230x50x10'3x7.8x10_2 -314n y向拖板（下拖板）尺寸：350x230x50= 350x230x50x10-3x7.8x10-2 -314n 上导轨座（连电机）重量：(

11、220x 140x38 +2x155xx82)x7.8xlo2xio-3 +1.1x10-107 (n)夹具及工件重量：400kg约4000n。x-y工作台运动部分的总重量：约4735n。3.3滚动导轨副的计算与选择根据给定的工作台运动部件的总重量及负载和估算的和计算导轨的静安全系数l=co/p,式中：c0为导轨的基本静额定载荷;工作载荷p=0.5（f2+w）； &=1.03.0（般运 行状况），3.05.0 （运动时受冲击、振动）。根据计算结來查有关资料初选导轨：因系统受中等冲击，因此取= 4735（7v）co= fslx,y 心=0.5(fz+dpx = 0.5（fz +wv） =

12、 0.5（4735 + 314） = 2524.5（7v） py = 0.5（fz +wy） = 0.5（4735 + 314）= 2524.5（a） cox = fslpx =4x2524.5 = 10098（77）c0y = fslpy = 4x2524.5 = 10098（7v）根据计算额定静裁荷初选导轨：（1）、导轨型式：圆形截ifif滚珠导轨 、导轨长度.丝紅有效行程巾3表5-4查得le=20 mm 已知工作台尺寸450x350mm （x/y）已知工作台（x/y）工作行径400/300上导轨（x向）取动导轨长度lb = 450动导轨行程/ = 400l = lb + /+20 = 4

13、50 + 400+20=870下导轨（y向）取动导轨长度/ = 350动导轨行程 lh = 300支承导轨长度l = lb + /+20 = 350 + 300+20=670选择导轨的型号：gta16、直线滚动轴承的选型、直线滚动轴承的选型 上导轨gx =4000+314=4314(/7) 下导轨的gy =4735(27)由于本系统负载相对较小，查表后得出lm10uuop型直线滚动轴承的额定动载荷为， 大于实际动负载;但考虑到经济性等因素最后选择lm16uuop型直线滚动轴承。 并采用双排两列4个直线滚动轴承来实现滑动平台的支撑。(4)、滚动导轨刚度及预紧方法当工作台往复移动时，工作台压在两端

14、滚动体上的压力会发生变化，受力人的滚动体变 形大，受力小的滚动体变形小。当导轨在位置i时，两端滚动体受力相等，工作 台保持水平；当导轨移动到位置ii或iii时，两端滚动体受力不相等，变形不一致, 使工作台倾斜。角，由此造成误差。此外，滚动体支承工作台，若工作台刚度 差，则在自重和载荷作用下产生弹性变形，会使工作台下凹(有时还可能出现波 浪形)，影响导轨的精度。3.4滚珠丝杠副的载荷计算(1) .滚珠循环方式由楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉w、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指导 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指导书 表5-1查得，选择外循环插管式(2) .轴

15、向间隙预紧方式预紧目的在于消除滚珠螺旋传动的间隙，避免间隙引起的空程，从而提高传动精度.由楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉w、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指导 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指导书 表5-2查得，采用双螺母垫片预紧方式。2)滚珠丝杠副直径和基本导程系列由楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指异书工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杆上的轴向压力，他的数值用进给牵 引力的实验公式计算。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为0.03, k为颠覆力矩

16、影 响系数，一般取1.11.5，本课题中取1.3。、最大动负载q的计算q=沉 fjhp式中：为载荷系数，中等冲击时为1.21.5; a为硬度系数,hrc彡58时为1.0。查表得系数 = 1，几=、寿命值：z 6 0 nt l = :1 06查表得使用寿命时间t=5x250x8=10000h,初选丝杠螺距得丝杠转速1000vmax1000x300x104(x向最高空载快进速度300mm/min)rrh ,60x75x10000.所以 l =;= 45106x向丝杠牵引力px=a4fgx（4 当量摩擦系数）= 1.414x0.01x4314 = 61(/v)y向丝杠牵引力py=la4fgy一一当量

17、摩擦系数)py =1.4144gr = 1.414x0.01x4735 = 67(n)所以最大动负荷x 向qx =v45xlxlx61 = 216.97（n）y 向qy =v45xlxlx67 = 238.31（n）根据使用情况选择滚球丝杠螺母的结构形式，并根裾最人动载荷的数值可选择滚珠丝杠的型号为: cm系列滚珠丝杆副，其型号为：cm2005-5。其基本参数如下：7 of 18滚珠丝杠副详细参数说明cm系列滚珠丝扛副（滚珠外循环插管埋入式反向器单螺母）铨杠代号公称直径基本导程諡杠外径tt杠底径循环敷額定栽m度n/ym鳔母安装尺寸油杯孔doph(1,山n动蒙萑（,静ft荷kdlbd,d,010

18、2hmcm2004-2.520419.517.302.56017134393706639ii40535.8106m6cm2oo4-520419.5i7j059775268796996655ii40535.h106m6cm2oo5-2.520519.516.762.57417153313767040ii45565.8106m6cm2oo5-520519.516.76514205382447307062ii45565)106m6cm200w.520619.516.572.58007162573787044ii45565.8106m6cm2006-520619.516.575130073251574

19、07064ii45565)106m6cm2 504-2.525424.522.302.56638168263807639ii50635.8106m6cm2 504-525424.522.3051078533652too7656ii5063106m6cm2 505-2.525524.521.572.59023207934107640ii50635.8106m6cm2 505-525524.521.57514658415877737662ii50635.8106m6其额走动载荷为14205n足够用.滚珠循环方式为外循环螺旋槽式，预紧方式采用双螺母螺纹预紧形式.滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表名

20、称计算公式结果公称直径20mm螺距r5 nun接触角夕45°钢球直径4. 175mm螺纹滚道法向半径r 0.52dh1. 651mm偏心距e = (r-dh-i-2)sin/30. 04489mm螺纹升角/ty= urctg兀4°33'螺杆外径dd = do-(o.2o.25)db19.365mm螺杆内径4dx = d0 + 2e 2/i16. 788mm螺杆接触直径4d2=dq- dh cos /317.755mm螺母螺纹外径d = d( 2e + 2r24. 212mm螺母内径(外循环)md' =d0 +(0.2 0.255)420. 7mm3.5传动效

21、率计算丝杠螺母副的传动效率为:n = - tg(n)式巾：沙二10，力摩擦角；z7 =-r为丝杠螺旋升角4°33'(4°33' + 10')0.963.6稳定性验算丝杠两端采用止推轴承时不需要稳定性验算。3.6刚度验算滚珠丝杠受工作负载引起的导程变化量为：/，(cm)1 esy向所受牵引力大，故用y向参数计算:1252.6217v zo = 0.5cm£ = 20.6xl06(/v/cm2)s = nr2 = 3.14()2= 2a4cm2a£, =± 1251s，.5 =6.12x10 一6 cm120.6x106x2

22、.14丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略不计。导程变形总误差为a = al,= 6.12x 1 o'6 g = 12.24xlo-4 =12.24wm < ae 级精度丝杠允许的3.7滚珠丝杠精度等级确定(1) .丝杠有效行程由楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程 专业课程设计指导书表5-4查得le=20 mm导轨总长 lu=210+120+20=350mm 所以丝杠总长 lv =350-20=330mm(2) .精度等级根据有效行程内的平均行程允许偏差 ep=0.01/300x350xl

23、03=11.7查楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指导书表5-5得：精度等级为t34) 滚珠丝杠副支承形式选择滚珠丝杠主要承受轴向载荷，应选用运转精度高，轴向刚度高、摩擦力距小的滚动轴承. 滚珠丝杠副的支承主要约束丝杠的轴向串动，其次是径向约束。由楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指导 书表5-6査得，采用一端固定一端游动(f-s)支承形式.5) 滚珠丝杠副的选择高速或较高转速情况按额定动负荷c之caj选择滚珠丝杠副caj=(fefw)/(fhftfafk)x (60lhne)/( 106)1/3式屮caj-滚珠丝杠副的计算轴向动

24、负荷(n)fe-丝杠轴向当量负荷(n),取进给抗力和摩檫力之和的一半.fe=(120+0.06xl20)/2=63.6nne丝杠当量转速(r/min). nc=250r/min.u-丝杠工作寿命(h).查考楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工 程专业课程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工 程专业课程设计指导书表5-7得lh=15000 h.ft-温度系数.查楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课 程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课 程设计指导书表5-8,得ft=0.70.fa-精度系数.查楼应侯

25、、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课 程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课 程设计指导书表5-9得fa=1.0fw-负载性质系数.查2表5-10得么=0.95fh-硬度系数.查2表5-11得fh=1.0fk-可靠性系数.査2表5-12得fk=0.21.计算得caj=2.5n表3-1-1各类机械预期工作时间lh机械类型u（小时）备注齊通机械5000-10000普通机床ioooo-201xx)数控机床200u0lb=25o(7x )x16(4)精密机床20000xl0(年)x0.5(幵机率測示机尿15000航空机械1000表3-1-2精度系数fa

26、祜度等级1，2，34，571()1.00.90.80.7表3-1-3可靠性系数fk可靠性909596979899fclo0.620.530.440.330.21表3-1-4负载性质系数fw负荷性质无沖击（很平稳）较微冲击作t/冲ik或报动fw卜1.21.2,1.51.526）滚珠丝杠副校核（1）.临界压缩负荷对于一端轴向阆定受压缩的滚珠丝杠，应进行压杠稳定性校核计 算.不发生失稳的最人压缩负荷称为临界压缩负荷，用fn表示 fn=3.4xlolo（fid24hlo2） xk,式中le-最长受压长度.取400 mm fr-丝杠支承方式系数，f-s取2 d2-丝杠螺纹底径，查43-32取17.6 m

27、m kj安全系数，取1/3fn=13593n>fnlax(2) .临界转速 ncr=9910(f22d2)/lc2式中f2-丝杠支承方式系数，f-s取3.927.lc -临时转速计算长度.le =0.5m. d2-丝杠螺纹底径，取17.6mmncr= 10758.9r/min>nmax 取，同时验算丝杠另一个临界值 d()n=20x833=7500 < 70000(3) .轴承选择校核由2表6-1选择深沟球轴承6201，由2表6-6选角接触球轴承7001ac.校核(略)3.8滚动导轨副的防护(1) .滚珠丝杠副的防护装置，采用专业生产的伸缩式螺旋弹簧钢套管。(2) .滚珠丝杠

28、副的密封滚珠丝杠副两端的密封圈如装配阁所示.材料为四氟乙烯，这种接触式密封须防止松动而产生附加阻力。(3) .滚珠丝杠副的润滑润滑剂用锂基润滑剂。3.9直线滚动导轨副的计算、选择根据给定的工作载荷匕和估算的和wy计算导轨的静安全系数7sl=co/p,式中：cq 为导轨的基本静额定载荷，kn;工作载荷p=0.5(fz+w); /sl = l.(f3.0(般运行状况)， 3.ct5.0 (运动时受冲击、振动)。根据计算结果査有关资料初选导轨：(1) 选br直线滚动导轨导轨，e级精度.查得，fh=l，ft=l，fe=0.81，fa=l，fw=l.(2) 工作寿命每天8小时，连续工作5年，250/年，

29、额定寿命为：lh=5x250><8=10000 h，每分钟往复次数 nz=8l=(21snz60lh)/(103)=(2x0.31x8x60x38400)/(103)=11428km计算四滑块的载荷，工作台及其物重约为4000n计算需要的动载荷c。p=110/4=27.5nca=( fwp)-(fh ft fc fa)x(l/50)1/3=208n由楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编.机械电子工程专业课程设计指导书表3-20中选用ly15al直线滚动导轨副，其ca=606n，coa=745n.基本参数如下：导轨的额定动载荷cn = 17500n如何选用 interchange

30、abilitynoticeuna*l11啸一j- 11人七jl1桧查组合离h足否相间2检资组合褰u2)足否相同3检斉滑®ifl合长度，丄足否与旁物友1千涉4检费滑座金厲本体l足否接近5拾番滑块上之孔数及孔路什是否相阂6检费滑轨之宽是否相同7检査漘轨之孔距(f)是否相mq检s滑轨之孔尺寸进否可使用相同的闳定蟪丝1 to2 to3 to4 to 5.to6 to7 to8 tocheck the mounting height(h) check ihe mounting width(w) chock the length of block(l)checkcheckcheckcheckch

31、eckthe block* s body si:e<l)the hole dia and pitches on the block(bxj)the width of the rail(w1)the pitch of the rail(f)the hole dia and size of the raihdxdxh)线性滑轨br系列型号m(關)滑座尺1 brbloci(mm)modelno.hww2elbxjmqxll1油孔oil holet1nw1h1fdxdxhbrh 15a2447b4 66638x30m5x8403*4 35151480a 5x75x5 38rh 20a306321

32、 5577 853x40msxd48 8m6x|56520io60«x9 5x8 5brh 20al92 463 4iobrh 25a3623 578857x4557m6x|56523607xnxdbrh 25alr u110 1iw q a 179 1 brh 30a90o10972x52mi0xt272ua乂會78526909x14x12brh 30alw 19131 394 3raw brh 35atoo3395119m 1a v 180ma v會865xa29809x14x12brh 35al144 8q八 o*m iu * 1 j105 8two八 |8rh 45a1203

33、7 5111482f nn 'z o am *> z 1 之105mo 雪| 20x17brh 45alou1,173i uu m129 8mo a |iubrh 55a14043 51 cno傭 t a * ckc12111134412018x23x20brh 55alruip205 1110 99m i*!156 1mo 11依据使用速度r (m/min)和初选导轨的基木动额定载荷cw (kn)验算导轨的工作寿 命ln:额定行程长度寿命：ts=尺(ff = = = 500fr = l，zv = 2，/c = 0.81，/w = 1， k = - =

34、50dots = at(-)3 = 50(lxlf81 1755o°o0)3 = 142409.58hn导轨的额定工作时间寿命：nn _ g x1031h 2lonrsxio?2ln142409.58x10th w 2x0.6x4x60导轨的工作寿命足够.= 494477/z>r = 15000/z(3) 滚动导轨间隙调整预紧可以明显提高滚动导轨的刚度，预紧采用过盈配合，装配吋，滚动体、滚道及导轨 之间有一定的过盈量。(4) 润滑与防护润滑:采用脂润滑，使用方便，但应注意防尘。防护装置的功能主要是防止灰尘、切屑、冷却液进入导轨，以提高导轨寿命。 防护方式用盖板式。3.10电机至

35、丝杠之间齿轮减速传动设计1) .选定齿轮精度、材料、齿数及螺旋角(1) .选精度为7级(2) .选小齿轮为40cr (调质)，硬度为280hbs,大齿轮材料为45钢(调质)，硬度 为240hbs,两者硬度差为40hbs(3) .选择齿数 zl=24, z2=zlxi=24xl.25 = 30(4) .选取螺旋角，初选p=14°2) .a)、按齿面接触疲劳强度设计dlt>=2ktxtlx (u+1) x(zhze)2/odxeaxuxah2(1 /3)(1) .试选kt=1.6,(由1表10-6)得材料弹性影响系数ze=189.8mpal/2(2) .(由1图10-30得)选取区

36、域系数zh=2.433,(由1表10-7)选取齿宽系数(dd=0.3,(3) .(由1图 10-26)查得 sal =0.78, sa2 =0.8,则 sa=sal+sa2 =1.58(4) .应力循环系数取j=l己知v=1.0m/min,滚珠丝杠的基木导程p=5mm，则nmax=( vmax/s) x (a/3 60°)=(1000/0.004) x(0.36/360)=250 r/min所以 nl=60njlh=60x250xl x(2x8x300x 15)=1.08x109 n2=nl/i= 1.08x109/1.25 = 8.64x108(5) .(由1图10-19)查得接触

37、疲劳寿命系数khnl=0.86，khn2=0.87(6) .(由1图10-21d)査得小齿轮接触疲劳强度极限cyhliml=600mpa 人齿轮的接触疲劳强度极限ohlim2=550mpa(7) .计算疲劳强度许用应力，取安全系数s=1crh 1 = khn1 xghliml/s=0.86x600/l = 516mpaah2 = khn2xahlim2/s=0.87x550/l=478.5mpaah= (ohl+ah2) /2 =497.25mpa(8) .计算小齿轮传递的转矩tl=9.55xl06px/nx=77.9n.mm b)、计算(1) .试算小齿轮分度圆直径dlt>=2ktxt

38、lx (u+1) x(zhze)2/<pdx8axuxah2(l/3)=2x1.6x77.9x2.25/ (0.3x1.58x1.25) x (2.433x189.8/494.25) 2 (1/3)=9.38mm(2) .计算圆周速度 v=jidltnl/(60xl000) = 0.123 m/s(3) .计算齿宽 b 及模数 mnt，b=oddlt=0.3x9.38=2.81mm mnt=d 1 tcosp/z 1 =9.3 8 x cos 14°/24=0.3 8mm h=2.25mnt=2.25><0.38mm = 0.855mmb/h=2.81/0.855=

39、3.3(4) .计算纵向重合度邙= 0.318x(ddxzlxtanp=0.318x0.3x24xtanl4o=0.57(5) .计算载荷系数k，斉1表10-2,得使用系数ka=1.25,根据v=0.123m/s，7级精度， 由书图10-8查得动载系数kv=1.01,(由书表10-4)查得khp的计算公式： khp= 1.12+0.18(1 +0.67<dd2)od2+0.23 x 10-3 xb = 1.14由 b/h=3.3,(由书图 10-13)查得 kfp=1.o8,由(1表 10-3)查得 kha=kfa=1.2,故载荷系 数 k=kakvkhakhp=1.25x 1.01x1

40、.2x1.08=1.6362(6) .按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 dl=dlt(k/kt)(l/3)=9.38x (1.6362/1.6) (1/3) =9.45mm(7) .计算模数 mn=d 1 xcosp/z 1 =9.45xcos 14724=0.382mm3) 、a).按齿轮弯曲强度设计mn>=(2ktlypcos2p/(ddz12sa)x(yfaysa/af)(l/3)(1) .计算载荷系数，k=kaxkvxkfaxkfp=l.25x 1.01 x 1.2x 1.04=1.6263(2) .根据纵向重合度邙=0.57,由(1图10-28)查得螺旋角影响系数yp=0

41、.87(3) .计算当量齿数 zvl=zl/cos3p=24/cos314°=26.27zv2=z2/cos3p=30/cos314°=32.8(4) .由(1表 10-5)査出，yfal=2.592，ysal=1.596，yfa2=2.49，ysa2=1.629,因为(书图10-20c)小齿轮弯曲极限强度ofel=500mpa，大齿轮ofe2 = 380mpa，(书图10-18)得弯曲疲劳寿命系数kfnl=0.85kfn2=0.88,取安全系数s=l.l gf 1 = kfn1 xgfel/s=386.36mpa af2 = kfn2xqfe1 /s=304mpa(5)

42、.计算大、小齿轮 yfalysal/<yfl、yfa2 ysa2/of2 并加以比较 yfal ysal/afl=2.592xl.596/386.36=0.0107yfa2 ysa2/af2=2.49xl .629/304=0.013取大齿轮数据b).设计计算 mn>= (2kt 1 ypcos2p/odz 12sa)x (yfaysa/af) (1/3)= 2xl.6263x77.9x0.0133x(cosl4°)2/ (0.3x242x1.58) (1/3)=0.23mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得法面模数mn大于齿根弯曲疲劳强度计算得 法面模数，取nan

43、= 2mni,己可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接 触疲劳强度计算得的分度圆直径dl=48mm，来计算应有的齿数，于是有z1 =d 1 cosp/mn=48xcos 1472=23.28,取 zl=24，则 z2 = ixzl = 1.25><24 = 30 4.几何尺寸计算(1) .中心距 a=(zl+z2)mn/(2><cosp)=(24+30)x2/ (2><cosl4°) =55.65 mm 所以圆整为 56 mm(2) .按圆整后的中心距修正螺旋角 p=arccos(z 1 +z2)mn/2a=arccos(24+30)

44、x2/(2x56) =15.395°,因p值改变不多，故参数sa、kp、zh等不必修正(3) .计算大、小齿轮分度圆直径 dl=zlmn/cosp=24x2/cos 15.359°=49.78 mm d2=z2mn/cosp=30x2/cos 15.359° =62.22 mm(4) .计算齿轮宽度b=oddl=0.3x49.78= 14.934mm所以取b2=15mm，为易于补偿齿轮轴 向位置误差，应使小齿轮宽度人于人齿轮宽度，所以小齿轮约为bl=16mm3.11等效转动惯量计算(不计传动效率)小齿轮转动惯量 lfoup) /32= ji 44x 1.4x7.

45、85x 10 3 / 32 =0. 276x 104 kg. m2式中钢密度 p =7. 85x 10 3 kg/cm3同理，大齿轮转动惯量jg2=0. 498x io'4 kg. m2查设计手册初选滚珠丝杠cdm2005-3,得到d0=20 mm , 1=430 mm滚珠丝杠转动惯量 js=( d04l p ) /32:n (2)4x 43x7. 85x 10-3 / 32 x io-4 kg. m2=0. 53x 10 4 kg. m2工作重物为12kg丄=(w/g) x (tsl> / 2 jt ) 2 +i2 =12x (0. 5/2jt) 2 +2. l2x10'4 kg. m2 =1. 71x10-6 kg. m2 因此,折算到电机轴上的等效转动惯量j。je= j,i+ j<+(+i2 =0. 807 x 10-4 kg. m23.12电机的计算选型查设计指导书(4-7)(4-9)可知:mt=(fx+pfy) tsp/(27nii)= (180+0.06x14o)xo.oo5/(2 兀 x0.8><2.1 )=0.089n.mm(= (fftsp)/(27rni)= (pw tsp)/(27crii)=(0.06x 12x10x0.005)/ (27rx0.8x2.1)=0.00341n.m 上述式屮n丝杠预紧时