专用钻床进给系统及底座设计[答辩毕业论文资料]

1、学院名称专业学生姓名指导教师岭ai鉍嗜後 毕业设计（论文）设计（论文）题目：专用钻床进给系统及底座设计机械工程学院机械设计制造及其自动化赵一雄 学号:09403010235 迟军2013年 月曰本论文主要说明专用钻床设计的基本过程及要求。专用钻床是按高度集中 原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。 专用钻床发展于工业生产末期，与传统的机床和比：专用钻床具有许多优点：效 率高、精度高、成本低。它由底座、立柱、工作台、及电源一些基本部件及一些 特殊部件，根据不同的工件加工所需而设计的。在专用钻床上可以完成很多工序，但就0前使用的大多数专用钻床来说， 则主要用于平面加

2、工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分：(1) 、制定工艺方案 通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、 定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在专用钻床上完成的工艺内 容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。(2) 、专用钻床的总体设计 确定机床各部件之间的相互关系(3) 、专用钻床部件设计 包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴 与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选 用及电机的选择等。本课题主要完成专用钻床进给机构及底座部分的设计与计算分析。关键词：专用钻床：设计；过程；功能abstractthis thesis mainly eluc

3、idates the basic process and requirements that design of the combination machine. combination machine is designed according the fundamental， which highly centralized，or， more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . combination machine was dev

4、eloped in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages， such as high efficiency，high accuracy and low cost . it is composed of some general parts， such as bed，column，work able ,power unit，and some special parts designed according to diff

5、erent work piece machining need.the preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine，then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. the main part including

6、:(1) formulating technological plan we ve learned the characteristic of the part designed .accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination mac

7、hine.(2) combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool，select general parts and tool oriented .then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) combination machine parts design including headstock> pro

8、per transmission layout、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission，then design dedicated select bearings and engine etc.(4) it adopts many hydraulic control valves .which ensure the stability ,circulation and accuracy .keywords: combin

9、ation machine ;design ;process ;function摘要*iiabstract illi iv第1章绪论11. 1课题研究意义11.2钻孔专用设备应用11.3国外进给系统现状与发展21.4国内进给系统现状与发展21.5专用钻床设备发展趋势4第2章钻床总体设计要求52.1切削参数要求52.2轴向力、扭矩、功率参数要求52.3进给系统设计要求6第3章专用钻床进给系统设计73.1常见丝杠支承方式73.2脉冲当量选择83.3滚珠丝杠设计计算83. 4滚珠丝杠副的载荷计算83. 5传动效率计算113. 6稳定性验算113.6刚度验算113.7滚珠丝杠精度等级确定113.8滚动

10、导轨副的防护143.9直线滚动导轨副的汁算、选择143.10电机至丝杠之间齿轮减速传动设计163. 11等效转动惯量计算（不计传动效率）193.12电机的计算选型193. 13联轴器选择20第4章底座设计214.1对底座结构的基木要求214.2底座的结构22论24w 25 26第1章绪论1.1课题研究意义市场的开放性和全球化使产品的竞争闩趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的 开发时间（time ），产品（quality），成本（cost），创新能力（creation）和服务 （service） o用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周 期。美国制造业在20世纪50至

11、40年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要 素，而在70年代竞争力的第一要素为降低生产成本，80年代为提高产品质量，90年代 为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。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、的发展水平.是先进制造技术的基本单元载体，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.根据徳国工业协会（vd w ）2

12、000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：即使在国内市场也面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类 产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。1.2钻孔专用设备应用据统计，一般在车间屮普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。 其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控 机床虽然能提高85%,但购罝费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工和同的零件， 其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特 点，就钻削加工而言，钻孔专用设备是一种通过

13、少量投资来提高生产率的有效措施。虽 然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴 头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展， 大型复杂的钻孔专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000个*20孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要843. 5小时，另外还要 划线工时151.1小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要171. 6小时，划线也简单，只要1.9小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置, 结合钻孔专用设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提

14、高工 效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴汕机30种箱形与杆形零 件的2000多个钻孔操作中，有40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多 轴头加工，平均可减少20%的加工时间。1975年法国巴黎机床展览会也反映了钻孔专用 设备的使用愈来愈多这一趋势。1.3国外进给系统现状与发展钻孔专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各 加工一个孔。这不仅缩短切削吋间，提高精度，减少装夹或定位吋间，并且在数控机床 中不必计算染标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或 摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴专用钻床心及自动更换主轴箱机床。

15、甚至可以通过 二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种 圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方而的现状作一简介。1.4国内进给系统现状与发展从传动方式来说主要有带传动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟 悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式 二种。前者轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适 应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在冇万向.二种。（1） 万向轴式也有二种：具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体 的t形梢中移动，并能在对准的位

16、罝以螺栓固定。（2）具有公差的圆柱形主轴套。主轴 套阀定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如 孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式屮小批量的轮番生产中，刚 性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床 上，按钻床木身所具有的各种功能进行工作。这种钻孔专用设备方法，由于钻孔效率、 加工范围及精度的关系，使用范围有限。也象多轴头那样作为标准部件生产。美国secto公司标准齿轮箱、多轴箱等设计 的不可调式多轴箱。有32种规格，加工面积从300x300毫米到600x1050毫米，工作 轴达60根，动力达23. 5千瓦。r

17、omai工厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮 调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构 只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的 孔距。根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的专用钻床很适用于大中批量生产。为了 在加工屮获得良好的效果，必需考虑以下数点.（1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲 走铁屑。（2）夹具刚性好，加工吋不形变，分度定位正确。（3）使用二组刀具的可能性, 以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（4）使用优质刀具，监视 刀具是否变钝，钻头要机磨。（5）尺寸超差时能立即发现。这是一种能满足钻

18、孔专用设备要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范 围等。巴黎展览会屮展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清 除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一 组孔中不同孔径的加工需要。为了屮小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱专用钻床。（1）自动更换主轴机床自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予 先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件 的工作台转动到主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象吋，只要调换悬挂的 主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要

19、。（2）多轴转塔机床转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在冋转工 作台的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大, 故它的工位数一般不超过4一6个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺 寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。（3）自动更换主轴箱专用钻床它由自动线或专用钻床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底 座上，主轴箱厍转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都 按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加 工工件的各个面。好果回转工作台配以卸

20、料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产 系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。(4) 数控八轴落地钻床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达15000个，它与支撑板联接在一起加工。孔径 为20毫米，孔深180毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻，5 7巴压力的冷却液可直 接进入切削区，冇利于排屑。钻尖磨成90°供自动定心。它比普通麻花钻耐用，ii进给 量大。为了缩短加工吋间，以8轴数控落地加工。1.5专用钻床设备发展趋势钻孔专用设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。 而且随着我国数控技术的发展，钻孔专用设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不 断

21、提高。第2章钻床总体设计要求2. 1切削参数要求确定了在专用钻床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计 的专用钻床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床 单刀加工低30%左右.多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台， 工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（nim/min） 应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足直径的加需耍，即： 似=0.=奴=#3. 1式中：mi、爪、各主轴转速（r/min）f'u 一各主轴进给量（mm

22、/r）动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于减速器箱体（三）钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，按照经 济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：进给量f-0. 2mm/r,切削速度 v=18m/min2.2轴向力、扭矩、功率参数要求根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力 部件（滑台）；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸; 确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：切削力：f =26 d /°8 hb轴向力1255n3.2切削扭矩：7=10 d19 /°'

23、8 hb06扭矩 3. 71 n .m3.3切削功率：p = tv/9740/rd功率 0.28kw3.4式中：hb-布氏硬度e一切削力（n）d钻头直径（mm）f付转进给里（mm/r）t切削扭矩（n，mm）v切削速度（m/min）p一一切削功率（kw）2.3进给系统设计要求进给机构设计应满足一下儿个条件首先就是必须保证工件定位可靠的可靠性，为了 使工件、钻头保持准确的相对位置，必须根据耍求的钻头，去选择合适的定位机构。再 者就是要有足够的强度和刚度除了受到工件、工具的重量，还要受到本身的重量，还受 到焊接枪在运动过程中产生的惯性力和振动的影响，没有足够的强度和刚度可能会发生 折断或者弯曲变形，

24、所以对于受力较大的进行强度、刚度计算是非常必要的。最后要尽 可能做到具有一定的通用性如果可以，应考虑到产品零件变换的问题。为适应不同形 状和尺寸的零件，为满足这些耍求，可将制成组合式结构，迅速更换不同的部件及附件 来扩大机构的使用范围。电动机一齿轮传动一滚珠丝杠一主轴箱工作台第3章专用钻床进给系统设计3.1常见丝杠支承方式表3-1滚珠丝杆副支承支承简图方式一端固定一端自由游动两端固定特点结构简单，丝杆的压杆的稳定性和临界转速 都较低设计吋尽量使丝杆受拉伸。这种安装 方式的承载能力小，轴向刚度底，仅仅适用 于短丝杆。需保证螺母与两端支承同轴，故结构较复杂, 工艺较网难，丝杆的轴向刚度与两端相同，

25、 压杆稳定性和临界转速比同长度的较高，丝 杆有膨胀余地，这种安装方式一般用在丝杆 较长，转速较高的场合，在受力较大时还得 增加角接触球轴承的数量，转速不高时多用 更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。只有轴承无间隙，丝杆的轴向刚度为一端固 定的四倍。一般情况下，丝杆不会受压，不 存在压杆稳定问题，固有频率比一端固定要 高。可以预拉伸，预拉伸后可减少丝杆自重 的下垂和热膨胀的问题，结构和工艺都比较 困难，这种装置适用于对刚度和位移精度要 求较高的场合。3.2脉冲当量选择由已知设计参数：进给量f=0. 2mm/r、切削速度v=18m/min功率0. 28kw 初选三相电机，按三相六拍工作时，步矩角a

26、 =0.75°，初定脉冲当量 8 =0. 005mm/p3.3滚珠丝杠设计计算(1) .滚珠循环方式由楼应侯、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 楼应候、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5-2查得，采用双螺母热片预紧方式。2)滚珠丝杠副直径和基本导

27、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导书 表5-3查得，3.4滚珠丝杠副的载荷计算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为颠覆力矩影响系 数，一般取1.11.5,本课题中取1.3,则丝杆所受的力为尸腿=kfx +/(g + fz)-(fy +g3) = 1.3(g2 +g3)+o.o3(g3 +g,)-(fy 4-g3) = 21557v=0其等效载荷按下式计算(式中取& =

28、r2, n2 =2/7,)p - ( f匾 vl +fmin ?22 )_ j 494yyf,负载性质系数，（査表:取f、=1.2）ft温度系数（查表：取什1）fh硬度系数（查表：取fh二1）fa精度系数（查表：取fa =1）fk可靠性系数（查表：取fk =1）k等效负载n7.等效转速th工作寿命，取丝杆的工作寿命为15000h由上式计算得car=17300n采用丝杠直径40mm，导程为5mm计算得出 ca=car=17. 3kn,则 c、a=（23）fa= （34. 651. 9） kn 公称直径ph=12mm则选择ffzd型内循环预紧滚珠丝杆副，丝杆的型号为ffzd40103。7 of 1

29、8滚珠丝杠副详细参数说明cm系列滚珠丝杠副（滚珠外循环插管埋入式反向器单螺母1丝杠代号公称直径基本寻程tttt外径铨杠底径循环敷額定蒙有n/ym蟫母安装尺寸油杯孔doph<1,山n动载葡（kdlbd,0102hmt m：(x>4.2.520419.517.302.56017134393706639it40535.8106m6cm2004-520419.51730597752687969966551140535.s106m6cm2gos2.520519.516.762.57417153313767040通145565.8106m6cm20o5-520519.516.765142053

30、82447307062it45565.8106m6cm20o6-2.520619.516.572.58007162573787044ii45565.8106m6cm20o6.520619.516.57513007525 1574070641145565.s106m6t m2 <04025424.522302.5663816826j807639it50635.8106m6cm2 504-525424.522.30510785336527007656ii50635.8106m6cm2 505-2.525524.521.572.59023207934107640it50635.8106m6cm

31、2 505-525524.521.575146584158777376621150635.8106m6滚珠丝杠螺母副的儿何参数的计算如下表名称计算公式结果公称直径40mm螺距f5 mm接触角45°钢球直径4. 175mm螺纹滚道法向半径/?r = q.52db1.651mm偏心距ee = (r-dh -5-2) sin js0. 04489mm螺纹升角/ty- arctg兀久4°33'螺杆外径39. 365mm螺杆内径dy =4- 2/?36.788mm螺杆接触直径4d2 = da -db cos/?37. 755mm螺母螺纹外径£>d = d0-2

32、e + 2r34. 212mm螺母内径(外循环)md =d0 + (0.2 0.255风30. 7mm3.5传动效率计算丝杠螺母副的传动效率为:tg(r+(p)式中：必=10，为摩擦角；/为丝杠螺旋升角。0.96w 二，x33h (尸+识)z, (4°33' + 10')3.6稳定性验算丝杠两端采用止推轴承时不盂要稳定性验算。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昀参数计算fy=1252.621n/0 = 0.5cm£ = 20.6x106(7v/cm2)s = n/?2 =3.14

33、()2 =2.14cm2al, =± i25i.).5 =6.12x1(t6cm120.6x106x2.14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 = aat = 6.12xl0-6: = 12.24xl(r4 =12.24wzn<ae 级精度丝杠允许的螺距误差 = 15um/m。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

34、丝杠总长 l、, =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=0.01/300x350xl03=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，其次才是径向约束。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查得，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之选择滚

35、珠丝杠副 caj=(fefw)/(fhftfafk)x (60lhnc)/(106),/3 式中caj-滚珠丝杠副的计算轴向动负荷(n)fe-丝杠轴向当量负荷(n),取进给抗力和摩擦力之和的一半.fc=(l 20+0.06x120)/2=63.6nne-丝杠当量转速(r/min). nc=250r/min.lh-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=15000h.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

36、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、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1.0fw-负载性质系数.查2表5-10得fw=0.95fh-硬度系数杳2表5-11得fh=1.0 fk-可靠性系数.查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)备注普通机械5000-10001）務通机床100002000（）数控机床20000u=250

37、（夭）x16（时）粕密机床20000xl0（年）x0.5（幵机率測示机乐i50u0航空机械1000表3-1-2精度系数fa精1等级1. 2> 34，5710f,1.00,90.80,7表3-1-3可靠性系数fk可靠性909596979899l00.620.530.440.330.21表3-1-4负载性质系数fw负荷性质无冲击(很平稳)较微冲击伴有冲击或振动fw卜1.21.2-1.51.5,26) 滚珠丝杠副校核(1) .临界压缩负荷对于一端轴向固定受压缩的滚珠丝杠，应进行压杠稳定性校核计 算.不发生失稳的最大压缩负荷称为临界压缩负荷，用fn表示fn=3.4xlo,o(f,d2v(lo2)

38、xk1式中lc-最长受压长度.取400 mmfr-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 mm k,安全系数，取1/3fn=13593n>fmax(2) .临界转速 如=9910比2012)/12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/minnmax 取，同时验算丝杠男一个临界值 d0n=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7001 ac.校核(略)

39、3.8滚动导轨副的防护(1) .滚珠丝杠副的防护装置，采用专业生产的仲缩式螺旋弹簧钢套管。(2) .滚珠丝杠副的密封滚珠丝杠副两端的密封圈如装配图所示.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/g/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);么=l.(t3.0(般运行状况)， 3.ct5.0 (运动时受冲击、振动)。根据计算结果查有关资料初选导轨：(1) 选br直线滚动导轨导轨，e级精度.查得，fh=l，ft=

40、l，fe=0.81，fa=l，fw=l.(2) 寿命按每年工作300天，每天两班，每班8h，开机率0.8计，额定寿命为：lh=10x300x2x8><0.8=38400 h ，每分钟往复次数 nz=8l=(21snz60lh)/(103)=(2x0.31 x8x60x38400)/ (103)=11428km计算四滑块的载荷，工作台及其物重约为110n计算需要的动载荷cttp=110/4=27.5nca=( fwph(fh ft fe fa)x(l/50)1/3=208n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 书表3-20中选用ly15al直线滚动

41、导轨副，其ca=606n，c0a=745n.基本参数如下：导轨的额定动载荷c。= 17500 n如何选用 interchangeabilitynoticew2 | w14-mo1格衋组合离h是杏相w2检fi组合离胃2)足否相同3桧费滑®组合饫度足否与旁物发！千汐 4检5滑座金厲本体l足否接近 5怜？?滑块上之孔数及孔距是否相阆 6检番滑轨之宽戊(wo是否相同 7检董滑铕之孔距(f)是否相两8检番滑轨之孔尺寸d*d*h进否可使用相同的同定想丝1 to2 to3 to4 to5 to6 to7 to8 tocheck the check the check the check the c

42、heck the check the check the li- j themounting height(h)mounting width(w)length of biock(l)block* s bod/ sizel)hoi© dia and pitches on the block(bxj) width of the rail(wi) pitch of the rail(f)hole dia and see of the rail <dxdxh)线性滑轨br系列型号modelno.a组4骑喇滑轨尺br rajfmmhww2elbxjmqxll1油孔oil holet1nw

43、1h1fdxdxhbrh isa2447164 66638x30m5x8403*4 3515146045x75x53白 rh 20a306321 5c77 853x40m6x946 8m6xic6520605 <9 5x0 5brh 20alw92463 4i pbrh 25a387023 578857-45liq ' 105756 5236q7x11 x9brh 25alvno 1mo1a.79 1brh 30a9031910972x52m 10x1272msxi76 52826809x14x12brh 30al131.394 3brh 35a100339 5119m 1a番

44、1$0mav 185 5809x14x12brh 35al144 8m 1u ' 1 j105 8wo八1brh 45a6012037 5| a1482100x80m12xi5105liov i1013453510514x20x17brh 4 sal173129 8brh 55ato14043 515170118x95m 14x20121m0x|11135344120i8x23<20brh 55al< u205 1156 1依据使用速度y (m/min)和初选导轨的基本动额定载荷crt (kn)验算导轨的工作寿 ln：额定行程长度寿命:fr = 1，人=2, /c = 0.

45、81，/" = 1， k = f- = 5gts= 5o(1x1x2081 1755:)3 = 142409.58m导轨的额定工作时间寿命:th =rs，xio3th =rsxioj2ln142409.58xl032x0.6x4x60= 494477/?r = 15000/z异轨的工作寿命足够.(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，装配时，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电机至丝杠之间齿轮

46、减速传动设计丝杠导程tsp=5 mm,中间齿轮传动比i为：i=(a tsp) / (360 6 )=0. 75x5 / (360x0. 005)=2. 1由i确定齿轮齿数为zl=52, z2=62,模数m=2mm,大齿轮齿宽b2=26mm，则bl=32mm(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z】=52，z2 = 62齿轮强度计算(1) 按齿面接触疲劳强度设计 dlt>=2ktxt1x (ii+l) x (zhze)2/odx eaxuxo,j2r3)1)

47、 .试选kt=l. 6，查表可得材料弹性影响系数zp=189. 8mpa2) .査机械设计教材，选取区域系数z=2.433，选取齿宽系数0=0.3，3) .查表得 e al = o. 78, £ a2 =0. 85，贝|j s s al+ e a2 = 1. 634) .应力循环系数取j=l,所以：n,=60n2jlh=60x 1500x 1x (2x8x300x15) =6. 480x109 n2=n,/u=6. 480x1072. 1=3. 08x1095) .查表得接触疲劳寿命系数k,m=0. 85, k,2=0. 89,6) .查表得小齿轮接触疲劳强度极限o hiimi=60

48、0mpa,人齿轮的接触疲劳强度极限 o hlim2=550mpa,7) .计算接触疲劳强度许用应力：取失效概率为1%,取安全系数s=l,o l=kimxo hhb,/s=0. 85x600/l = 510mpao h2 = khn2x o ,niin2/s=0. 87x550/1=489. 5mpaoh = ohl+oh 2)/2=499. 75 mpa8) 计算小齿轮传递的转矩：t,=95. 5x 105px/nx=95. 5x 105x0. 00594/1500二37. 82n. mm(2) 计算1) .试算小齿轮分度圓直径dlt 彡2 x 1. 6 x 44. 121 x 3. 083/

49、 ( 0. 3 x 1. 630 x 1. 25 ) x ( 2.433 x 189. 8/494.25) 2) (1/3) =6. 94mm ，取 dk=7. 0mm2) .计算圆周速度 v= ji dltn1/(60x 1000)=0. 55m/s3) .计算齿数 b 及模数 mnt: b=odd,t=0. 3x7=2. 1mmmnt=dncos 3 /zi=7x/20=0. 34 h=2. 25mnt=2. 25x0. 34mm =0. 76 mm b/h=2. 1/0. 76=2. 84) .纵向重合度 e 3=0. 318x odxz,xtanp=0. 318x0. 3x20xtan

50、l4°=0. 485) .计算载荷系数k,查课本得使用系数ka=1. 25,根据v=0. 033 m/s , 7级精度，查得 动载系数kv:l. 01,由b/h=2. 8,查得h1.2,故载荷系数kmi. 25x1. 01x 1.2x1.2 = 1.696) .分度圆直径山=么(1(/10<1/3>=7 (1.69/1.6)(,/3)=7. 13 mm7) .计算模数吼尸山 x cos p/z】=7. 13xcosl4°/20=0. 35 mm(3) 按齿轮弯曲强度设计mn>=(2kt2y3cos2p/odzi2 e j x (ypoysa/o f)(1/

51、3)1) 计算载荷系数，k=kaxkvxkfa xkfp=1. 25x 1. 01x 1. 2x 1. 2=1. 692) 根据纵向重合度ep=0.48,查表得螺旋角影响系数yp=0.913) 计算当量齿数 zv1=z1/cos3p=20/cos314°=21.24) 查得，yfal=2. 763, ysal=l. 592, ypa2=2. 375, ysa2=l. 672因为小齿轮弯曲极限强度o fel=500mpa,大齿轮o fe2 = 380mpa,查得弯曲疲劳寿命系数 km=0. 85, k舶=0. 87,取安全系数s=l. 1，则orlkxo/ssempa o，: 2 =

52、k,ln2 x o ee1/s = 304mpa5) 计算大、小齿轮ykal ysal/ofl并加以比较ypal ysal/o 卜1=2. 763x 1. 562/386=0. 0112 yfa2ysa2/ o f2=2. 375 x 1. 672/304 = 0. 013比较后取大齿轮数据6) 设计计算 mf>=2xl. 69x37. 82x0. 91x0. 013x (cosl4° )7 (0. 3x202x 1.63) <1/3) =0. 187m对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得法面模数nin大于齿根弯曲疲劳强度计算得法 面模数，取m = 2nini,己可满足

53、弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度齿轮几何尺寸计算 中心距 a=( zt+z2)ran/(2x cos p ) = (52+62) x2/ (2 x cos 14°) =63.9 nun 所以圆整为 64 mm 按圆整后的中心距修正螺旋角 p =arccos (zi+z2)mn/2a =arcos (52+62) x2/(2x64) =14. 36°3.11等效转动惯量计算(不计传动效率)小齿轮转动惯量 jgi= ( h d/b, p ) / 32=0 44x 1. 4x7. 85x io3 / 32 =0. 276x10"4 kg. m2式中钢密度 p =7.

54、85 x10_3 kg/cm3同理，大齿轮转动惯量jg2=0. 498x w4 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=(nd04lp)/32=h (2)4x 43x 7. 85x 10 3 / 32 x 10 4 kg. m2=0. 53 xio'4 kg. m2工作重物为12kg(w/g) x (tsp / 2 ji) 2 +i2 =12x(0. 5/2 ji) 2 4-2. 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jp je= jg，+ j，( jg2+js) +i2