軸直線滑臺設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、編號：畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目：X、Y軸直線滑臺設(shè)計(jì)學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師： 職 稱：題目類型：¨理論研究¨實(shí)驗(yàn)研究þ工程設(shè)計(jì)¨工程技術(shù)研究¨軟件開發(fā)2013年 5月 23日摘 要本設(shè)計(jì)主要是X、Y兩個方向移動的滑臺的設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)和實(shí)踐中具有很強(qiáng)的實(shí)用性。X、Y直線滑臺當(dāng)前已普遍運(yùn)用于測量、激光焊接、激光切割、涂膠機(jī)、打孔機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、小型數(shù)控機(jī)床、雕銑機(jī)及適用教育等場所。本設(shè)計(jì)X、Y工作臺用于高能電子束焊機(jī)。X、Y數(shù)控工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單。實(shí)現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度

2、。降低成本，是微機(jī)控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用。它充分的利用了微機(jī)的軟件硬件功能以實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的控制;使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大，精度和可靠性進(jìn)一步得到提高。由于具有很小的摩擦阻力，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動,滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。本設(shè)計(jì)主要包括四個部分內(nèi)容：第一部分為設(shè)計(jì)方案的提出與確定;第二部分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件的選擇；第三部分為檢驗(yàn)校核；第四部分為繪圖。全部設(shè)計(jì)過程都是參照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和具體要求設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)先對工作臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出不同方案并進(jìn)行比較選擇，然后對零部件進(jìn)行選擇和檢驗(yàn)校核，最后利用Solidworks軟件對XY工作臺進(jìn)行三維建模、裝配，利用CAD繪制

3、零件圖和裝配圖。關(guān)鍵詞：工作臺；X-方向；Y-方向；選擇；校核；電機(jī)Abstract The major work of this design is to design two workbenchs, which can move along two directions X and Y, and this design is very practicality in production and practice. XY table has been widely used in the current measurement, laser welding, laser cutting,

4、gluing machine, drilling machine, dispenser, small CNC machine tools, engraving and milling machine and applicable education and other places. The design of XY table is used for the high-energy electron beam welding.Electrical system XY CNC table is an open loop control system, its structure is simp

5、le. Easy to achieve but also to guarantee the accuracy. Cost reduction is the easiest applications microcomputer control technology.It takes fulladvantage of thecomputer's software and hardwarefeatures toachievethe machine's control; makethe machiningexpand the scope, accuracy, and reliabili

6、ty is furtherimproved.With little friction at high load conditions to achieve high precision linear motion,ball screws are widely used in various industrial equipment and precision instruments.There are four major part of this design: first, put forward and conform the design; second, chose the fram

7、e and hardware; third, check up and test; forth, blueprint. During the design, all designs complied with the country standard and the requirement in detail.The design of the first on the bench for structural design, propose to compare different options and choose,thenselect andtestcheckedparts,final

8、ly,SolidworkssoftwareforXY tableforthree-dimensional modeling, assembly,use CAD drawing parts and assembly drawings.Key words:workbench;X direction;Y- direction;chose;check up;motor目 錄引言11 緒論21.1滾動直線導(dǎo)軌21.1.2 國內(nèi)外產(chǎn)品的現(xiàn)狀21.1.3 滾動直線導(dǎo)軌的發(fā)展趨勢21.2滾珠絲杠31.2.1國內(nèi)外產(chǎn)品的現(xiàn)狀31.2.2滾珠絲杠的發(fā)展趨勢31.3設(shè)計(jì)軟件簡介42方案提出及論證42.1方案一52.

9、2方案二52.3方案三52.4方案論證53 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件選擇73.1工作臺及導(dǎo)軌座的設(shè)計(jì)73.1.1 工作臺的設(shè)計(jì)73.1.2導(dǎo)軌座的設(shè)計(jì)93.2導(dǎo)軌上移動部件的重量估算103.3導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算103.3.1導(dǎo)軌簡介103.3.2導(dǎo)軌的選擇113.3.3導(dǎo)軌的計(jì)算112.4滾珠絲杠和軸承的選擇142.4.1滑動絲杠簡介142.4.2滾動絲杠簡介152.4.3滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算183.4.4 滾珠絲杠的安裝233.4.5滾珠絲杠螺母副的間隙消除253.4.6滾珠絲杠螺母副的防護(hù)263.5步進(jìn)電機(jī)的選擇273.5.1步進(jìn)電機(jī)簡介273.5.2 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算選型283.6聯(lián)軸器的選擇334結(jié)論3

10、4謝 辭35參考文獻(xiàn)37引言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是綜合應(yīng)用所學(xué)知識來解決具體的實(shí)際問題。與以前的課程設(shè)計(jì)不同的是，本次設(shè)計(jì)不是單純的從某一方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是對整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。以培養(yǎng)較強(qiáng)的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新意識，為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是X、Y軸直線滑臺的設(shè)計(jì)，它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動，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動作變成滑動動作。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?？稍诟哓?fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動。本設(shè)計(jì)的X、Y工作臺用于高能電子束焊機(jī)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求：X、Y方向運(yùn)動行程

11、分別為：2000mm，700mm，直線度0.2/1000；要求工作臺上下層能拆卸單獨(dú)使用；工作臺載重量150kg；畫出部分設(shè)計(jì)圖。本設(shè)計(jì)主要包括四個部分內(nèi)容：第一部分為設(shè)計(jì)方案的提出與確定;第二部分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件的選擇；第三部分為檢驗(yàn)校核；第四部分為繪圖。全部設(shè)計(jì)過程都是參照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和具體要求設(shè)計(jì)。1 緒論隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的制造和使用越來越廣泛，因而，與之配套的數(shù)控機(jī)床功能部件的性能、品種及規(guī)格也發(fā)展迅猛。X、Y直線滑臺作為數(shù)控功能部件之一，我們隊(duì)其提出了更高的要求。同時設(shè)計(jì)者和使用者也應(yīng)該對其部件有更深刻的了解，以便在設(shè)計(jì)時方便選用。其中，X、Y工作臺上的滾動部件

12、滾珠絲杠和滾動直線導(dǎo)軌，是確保工作臺精度的關(guān)鍵。1.1 滾動直線導(dǎo)軌1.1.2 國內(nèi)外產(chǎn)品的現(xiàn)狀世界上生產(chǎn)滾動直線導(dǎo)軌的著名廠商有日本的THK公司、NSK、IKO軸承公司及德國的REXROTH公司、INA公司、瑞士的Schneerberger等公司。這些公司的產(chǎn)品代表了世界最高水平。國外的產(chǎn)品做工精細(xì)，結(jié)構(gòu)靈巧，運(yùn)動速度高，設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，精度高，重載并有互換性。國內(nèi)滾動直線導(dǎo)軌的發(fā)展已經(jīng)走過26個年頭，主要廠家有陜西漢江機(jī)床有限公司、南京工藝裝備制造有限公司、濟(jì)寧博特精工股份有限公司、廣東高新凱特精密機(jī)械有限公司、大連高金數(shù)控集團(tuán)有限公司等。國內(nèi)產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)和不足：(1)以鋼球?yàn)闈L動體的產(chǎn)品基

13、本成熟，日、德產(chǎn)品逐步淡出。(2)應(yīng)用于大型數(shù)控機(jī)床的滾柱導(dǎo)軌發(fā)展迅速,各主要廠家投入大量資源進(jìn)行研發(fā),并陸續(xù)進(jìn)入批量化生產(chǎn)階段。(3）綠色、環(huán)保產(chǎn)品受到了重視。大連高金數(shù)控集團(tuán)推出了自潤滑導(dǎo)軌,減少了潤滑液帶來的污染。(4)高速靜音導(dǎo)軌不斷推出。大連高金數(shù)控集團(tuán)、南京工藝裝備制造有限公司等廠家推出了帶隔離鏈及減振結(jié)構(gòu)的滾柱導(dǎo)軌,降低了運(yùn)動噪聲,提高了潤滑效果,運(yùn)動速度達(dá)到100m/min。大連高金數(shù)控集團(tuán)的產(chǎn)品在重型臥式加工中心及龍門加工中心機(jī)床中得到了應(yīng)用。(5)與國外相比,產(chǎn)品研發(fā)能力比較單薄,實(shí)驗(yàn)裝置幾近空白,院校結(jié)合的研究機(jī)制起步較晚。產(chǎn)品驗(yàn)證機(jī)制的薄弱直接影響了中高端產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)程

14、及推廣速度。(6)與國外產(chǎn)品相比,在運(yùn)動精度方面,尤其是關(guān)鍵精度,國內(nèi)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品不相上下,甚至高于國外。但受到原材料限制及系統(tǒng)的試驗(yàn)手段的不足,導(dǎo)致了產(chǎn)品性能指標(biāo)難以提升,使得產(chǎn)品在噪聲、穩(wěn)定性等方面略顯不足。(7)產(chǎn)品外觀、倒角、粗加工面的處理水平較低,影響了國內(nèi)產(chǎn)品的推廣力度乃至經(jīng)濟(jì)效益,尤其是在出口方面。1.1.3 滾動直線導(dǎo)軌的發(fā)展趨勢（1）規(guī)格不斷延伸；（2）承載能力不斷加大；（3）運(yùn)動速度不斷提高；（4）靜音導(dǎo)軌；（5）環(huán)保產(chǎn)品層出不窮。1.2 滾珠絲杠1.2.1 國內(nèi)外產(chǎn)品的現(xiàn)狀 隨著數(shù)控機(jī)床高速、精密、環(huán)保的發(fā)展需求，滾珠絲杠副得到了前所未有的發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)不斷加大對滾珠絲

15、杠副的研究力度，并取得了顯著的成果。主要表現(xiàn)在以下方面： （1）高速絲杠 從近幾年機(jī)床展上可以看到，很多企業(yè)研制的高速絲杠的速度是十幾年前的23倍，如日本NSK的BSS系列的DN值達(dá)到22萬，HMD系列的DN值達(dá)到16萬；而加速度已經(jīng)能達(dá)到1.52g的水平。（2）重載絲杠 NSK、THK、SHUTON、REXROTH采用新的工藝方法，將基本額定動載荷在原來的基礎(chǔ)上提高了25%。（3）大型絲杠 大型及超大型滾珠絲杠副近兩年可謂屢見不鮮，西班牙KORTA公司生產(chǎn)的直徑225mm的滾珠絲杠副長度達(dá)20m。（4）綠色環(huán)保絲杠 滾珠絲杠副的低噪聲、長期免維護(hù)一直是業(yè)內(nèi)人士追求的目標(biāo)。在這方面有很多廠家推

16、出了球保持器和自潤滑裝置。在使用了球保持器后，噪聲可在原來基礎(chǔ)上降低810dB。自潤滑裝置可保證10000km直線行程的潤滑。（5）雙驅(qū)動絲杠 為了滿足機(jī)床高剛性、高效率需求，NSK采用特殊的工藝方法，制造出了雙驅(qū)動滾珠絲杠副，螺紋長度為1200mm的兩根絲杠，相互累計(jì)導(dǎo)程偏差不超過0.005mm。（6）個性化產(chǎn)品 針對各行各業(yè)不同的需求，特別是針對一些特殊行業(yè)，如化工機(jī)械、木工機(jī)械、航空航天、包裝機(jī)械、機(jī)器人、鐵路等，滾珠絲杠生產(chǎn)廠有針對性地開發(fā)了許多新產(chǎn)品。國內(nèi)大陸地區(qū)的制造企業(yè)生產(chǎn)滾珠絲杠副經(jīng)過50多年的發(fā)展，也取得了較大的成就，尤其最近510年，設(shè)計(jì)和制造工藝都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。國產(chǎn)

17、高速滾珠絲杠副不斷嶄露頭角。北京機(jī)床研究所開發(fā)的高速絲杠副DN值可達(dá)12萬，加速度為1g。南京工藝裝備制造有限公司開發(fā)的DK系列滾珠絲杠副DN值達(dá)到16萬。大連高金數(shù)控集團(tuán)生產(chǎn)的三維管系列和端面返向系列的DN值達(dá)到16萬，高速重載滾珠絲杠副（型號：CW8016-10.5）DN值達(dá)到16萬，額定動載荷Ca可達(dá)460kN，靜載荷C0a可達(dá)1868kN。中國臺灣地區(qū)的制造企業(yè)如HIWIN公司、ABBA公司等具有相當(dāng)先進(jìn)的制造水平，其中HIWIN公司的重載絲杠的承載能力是普通絲杠的23倍。1.2.2 滾珠絲杠的發(fā)展趨勢縱觀各國滾珠絲杠副現(xiàn)狀，可以判斷出今后滾珠絲杠發(fā)展趨勢如下：(1)高速、重載、低噪聲

18、、低溫升、自潤滑和可靠性是滾珠絲杠副發(fā)展的主要方向。(2)特殊行業(yè)用滾珠絲杠副，如在木工機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、食品機(jī)械、真空環(huán)境、核電、鐵路、機(jī)器人等行業(yè)的應(yīng)用是滾珠絲杠副發(fā)展的重要方面。(3)新工藝、新材料是滾珠絲杠副進(jìn)一步發(fā)展的保障，如絲杠的冷軋技術(shù)、材料的穩(wěn)定性及材料熱處理等。1.3 設(shè)計(jì)軟件簡介SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)

19、核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過SolidWorks的培訓(xùn)課程。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流

20、的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時對每個工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。對于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來搞設(shè)計(jì)了。SolidWorks獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場。在強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能和易

21、學(xué)易用的操作（包括Windows風(fēng)格的拖/放、點(diǎn)/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用SolidWorks ，整個產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。本次設(shè)計(jì)我采用SolidWorks對零件進(jìn)行三維建模并裝配，最后轉(zhuǎn)化為工程圖。2方案提出及論證XY工作臺的運(yùn)動由兩個電機(jī)分別帶動工作臺在X和Y方向上做直線運(yùn)動，這就需要把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動。在整體設(shè)計(jì)中各種運(yùn)動部件的選擇很重要，設(shè)計(jì)任務(wù)中要求各個構(gòu)件的運(yùn)動具有精度高，運(yùn)動平穩(wěn)等特點(diǎn)。如圖2-1所示，部件的選擇包括動力源、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行構(gòu)件等。由此經(jīng)過考慮列出一下方案。圖2-1 X、Y工作臺的工作系統(tǒng)框圖2.1

22、方案一 如圖2-2所示，動力源選擇電機(jī)，傳動機(jī)構(gòu)選擇同步帶和齒輪齒條傳動。電機(jī)通過同步帶帶動齒輪齒條傳動，齒輪齒條帶動工作臺做直線運(yùn)動。圖2-2 方案一工作原理2.2 方案二如圖2-3所示，動力源選擇步進(jìn)電機(jī)，傳動機(jī)構(gòu)選擇滾珠絲杠副。步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠直聯(lián)，帶動在滾動直線導(dǎo)軌上的工作臺做直線運(yùn)動。圖2-3 方案二工作原理2.3方案三動力源選擇限壓式變量葉片泵，傳動機(jī)構(gòu)選擇換向閥和液壓缸。2.4方案論證方案一中同步帶，承載力較大，負(fù)載再大就要加寬皮帶，傳動精度較高，傳動長度不可太大，否則需要考慮較大的彈性變形和振動，傳動距離大尤其不適合精確定位、連續(xù)性運(yùn)動控制。優(yōu)點(diǎn)：短距離傳動速度可以很高，噪音

23、低。典型用途:小型數(shù)控設(shè)備、某些打印機(jī)。齒輪齒條，承載力大，傳動精度較高，可達(dá)0.1mm，可無限長度對接延續(xù)，傳動速度可以很高，>2m/s，缺點(diǎn)：若加工安裝精度差，傳動噪音大，磨損大。典型用途：大版面鋼板、玻璃數(shù)控切割機(jī)，建筑施工升降機(jī)可達(dá)30層樓高。所以，方案一可能會造成噪聲污染，并且使用壽命短，精度也達(dá)不到微米級。與方案一相比較，方案二具有方案一中所有優(yōu)點(diǎn)，并且滾珠絲杠副傳動精度比齒輪齒條高很多，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，定位精度高。缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜，成本較高，但是使用壽命長，維護(hù)簡單。直線滾動導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床中有廣泛的應(yīng)用。相對普通機(jī)床所用的滑動導(dǎo)軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1）定位

24、精度高 直線滾動導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動導(dǎo)軌的1/50。由于動摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運(yùn)動靈活，可使驅(qū)動扭矩減少90%，因此，可將機(jī)床定位精度設(shè)定到超微米級。2）降低機(jī)床造價并大幅度節(jié)約電力 采用直線滾動導(dǎo)軌的機(jī)床由于摩擦阻力小，特別適用于反復(fù)進(jìn)行起動、停止的往復(fù)運(yùn)動，可使所需的動力源及動力傳遞機(jī)構(gòu)小型化，減輕了重量，使機(jī)床所需電力降低90%，具有大幅度節(jié)能的效果。3）可提高機(jī)床的運(yùn)動速度 直線滾動導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高速運(yùn)動，提高機(jī)床的工作效率2030%4）可長期維持機(jī)床的高精度 對于滑動導(dǎo)軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動，產(chǎn)生的運(yùn)動精度的誤差是無法避免的。在絕大多

25、數(shù)情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費(fèi)掉了。與之相反，滾動接觸由于摩擦耗能小滾動面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。同時，由于使用潤滑油也很少，大多數(shù)情況下只需脂潤滑就足夠了，這使得在機(jī)床的潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用維護(hù)方面都變的非常容易了。方案三中使用了液壓系統(tǒng)。與機(jī)械傳動和電力拖動系統(tǒng)相比，液壓傳動具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)液壓元件的布置不受嚴(yán)格的空間位置限制，系統(tǒng)中各部分用管道連接，布局安裝有很大的靈活性。(2)可以在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)大范圍的無極調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)2000:1.(3)液壓傳動傳遞運(yùn)動

26、均勻平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。(4)操作控制方便、省力，易于實(shí)現(xiàn)自動控制、中遠(yuǎn)程距離控制、過載保護(hù)。與電氣控制、電子控制相結(jié)合，易于實(shí)現(xiàn)自動工作循環(huán)和自動過載保護(hù)。(5)液壓元件屬機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)件，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度高，有利于縮短機(jī)器的設(shè)計(jì)、制造周期和降低制造成本。液壓傳動的缺點(diǎn)：(1)在傳動過程中，能量需經(jīng)兩次轉(zhuǎn)換，傳動效率偏低。(2)由于傳動介質(zhì)的可壓縮性和泄漏等因素的影響，不能嚴(yán)格保證定比傳動。(3)液壓傳動性能對溫度比較敏感，不能在高溫下工作，采用石油基液壓油作傳動介質(zhì)時還需注意防火問題。(4)液壓元件制造精度高，系統(tǒng)工作過程中發(fā)生故障不易診斷。以上三個方案，從原

27、理上來說，都能完成任務(wù)書提出的要求，但考慮使用條件，由于隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)床要求的精度越來越高，因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)以傳遞運(yùn)動為主, 要求有較高的傳動精度, 又要求結(jié)構(gòu)緊湊。方案一中能會造成噪聲污染，并且使用壽命短，精度也達(dá)不到微米級，所以不采用。方案三傳動效率偏低，精度得不到保證，維護(hù)困難，所以不采用。方案二雖然成本比較高，但是傳動精度和定位精度達(dá)到了要求，結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，符合科技發(fā)展的要求。所以根據(jù)以上三種方案的論證，采用方案二比較合適。圖2-4 方案二結(jié)構(gòu)原理方案二如圖2-4所示，步進(jìn)電機(jī)作為動力源與滾珠絲杠直聯(lián)，滾珠絲杠將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為工作臺的直線運(yùn)動，工作臺在滾動導(dǎo)軌上做直

28、線運(yùn)動，X、Y方向分別用一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件選擇3.1 工作臺及導(dǎo)軌座的設(shè)計(jì)3.1.1 工作臺的設(shè)計(jì)在工作臺上設(shè)計(jì)T型槽，主要用來固定工件，是鉗工用來調(diào)試、裝配、維修設(shè)備的基礎(chǔ)工作平臺，T型槽平臺（T型槽平板）也可用于動力機(jī)械設(shè)備的裝配及調(diào)試；T型槽平臺（T型槽平板）的工作面采用刮研工藝，對于3級以下的平板工作面也可以采用刨銑工藝；T型槽平（T型槽平板臺）的材質(zhì)為HT200-300，硬度為HB170-240；規(guī)格為200*200mm-3000*6000mm,大于此規(guī)格或特殊規(guī)格可以定做，也可以按圖紙制造。T形槽的尺寸標(biāo)準(zhǔn)如表3-1和表3-2所示。表3-1 T形槽尺寸標(biāo)準(zhǔn)T形槽A

29、BCHEFG基本尺寸最小尺寸最大尺寸最小尺寸最大尺寸最小尺寸最大尺寸最大尺寸最大尺寸最大尺寸12192189202510.61表3-2 T型槽的尺寸標(biāo)準(zhǔn)T形槽寬度AT形槽間距 p12(40)506380按照上述標(biāo)準(zhǔn)，我們選擇A=12，B=19，C=8，H=20，E=1，F(xiàn)=0.6，G=1，間距p=80。工作臺的外型如圖3-1所示：圖3-1 工作臺其中長寬高分別為1000mm，500mm，50mm。3.1.2導(dǎo)軌座的設(shè)計(jì)由于X、Y工作臺沿X、Y兩個方向做往復(fù)直線運(yùn)動，所以有兩個導(dǎo)軌座，用來支撐兩個方向的導(dǎo)軌。設(shè)計(jì)Y向?qū)к壸谏蠈樱琘方向的行程為700mm，所以設(shè)計(jì)Y向?qū)к壸鶇?shù)為1000

30、5;1500×20mm，其外型如圖3-2所示：圖3-2X向?qū)к壸鵛向?qū)к壸O(shè)置在下層，工作臺在X方向的行程為2000mm，所以設(shè)計(jì)X導(dǎo)軌座的參數(shù)為3000×800×20。3.2 導(dǎo)軌上移動部件的重量估算導(dǎo)軌上的移動部件包括工件、夾具、工作平臺、上層電動機(jī)、滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等。為了計(jì)算滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠副的負(fù)載，必須把這些移動部件的重量一一計(jì)算出來。工作臺材料為灰鑄鐵HT350 密度 7.4g/cm3，工作臺尺寸：1000×500×50mm，則G1=1000×500×50×10-3×7.4

31、×10-2=1850N，由于工作臺并不是實(shí)心體，而是設(shè)有T型槽的，所以取G1=1500N。Y向?qū)к壸叽纾?000×1500×20。則G2=1000×1500×20×10-3×7.4×10-2=2220N。工作臺載重量：150KG，則G3=1500N。按照下導(dǎo)軌上面移動部件的重量來進(jìn)行估算，包括工件、夾具、工作臺、上層電動機(jī)、滾珠絲杠螺母副、直線滾動導(dǎo)軌副、上層導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為G=6000N。3.3導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1導(dǎo)軌簡介導(dǎo)軌由承導(dǎo)件和運(yùn)動件組成，其功用是導(dǎo)向和承載，即保證運(yùn)動件按給定的方向獲得精確的

32、直線位移或角位移。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動的零(部)件叫動導(dǎo)軌，不動的叫支承導(dǎo)軌。常用的導(dǎo)軌，按其接觸面的摩擦性質(zhì)，分為滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌三大類；按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為力封式和自封式兩類。力封式又稱開式，必須借助外力(例如重力或彈簧力)才能保證運(yùn)動件相承導(dǎo)面間的接觸，從而保證運(yùn)動件按給定的方向作直線運(yùn)動。自封式又稱閉式，無需借助外力，而靠導(dǎo)軌本身的結(jié)構(gòu)形狀便朗保證運(yùn)動件部承導(dǎo)面間的接觸。本設(shè)計(jì)中采用的便是直線運(yùn)動導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的作用是支承工作臺并且引導(dǎo)工作臺做直線運(yùn)動，導(dǎo)軌要保證工作臺運(yùn)動的直線度。導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求：（1） 導(dǎo)向精度高（2） 剛性好（3） 精度的保持性（4） 運(yùn)動的靈活性和低速

33、運(yùn)動的平穩(wěn)性（5） 對溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性表3-3是對不同種類性能的比較：表3-3導(dǎo)軌性能的比較XY工作臺要求運(yùn)動平穩(wěn)，導(dǎo)向精度高，不能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時采取以下幾項(xiàng)措施：（1）采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌等；（2）在普通導(dǎo)軌上使用含有極性添加劑的導(dǎo)軌油；（3）用減小結(jié)合面、增大結(jié)構(gòu)尺寸、縮短傳動鏈、減少傳動副等方法來提高傳動系統(tǒng)的剛度。3.3.2 導(dǎo)軌的選擇由于靜壓導(dǎo)軌成本比較高，滑動導(dǎo)軌精度不高而且容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，而滾動導(dǎo)軌也能滿足本設(shè)計(jì)的要求，所以決定選用直線滾動導(dǎo)軌副，滾動摩擦導(dǎo)軌式在運(yùn)動件和承導(dǎo)件之間放置滾動體（滾珠、滾柱、滾動軸承等），使

34、導(dǎo)軌運(yùn)動時處于滾動摩擦狀態(tài)，與滑動導(dǎo)軌比較，它具有的特點(diǎn)是：（1）摩擦系數(shù)小，并且靜、動摩擦系數(shù)之差很小，故運(yùn)動方便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，直線滾動導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動導(dǎo)軌的1/50，由于動摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運(yùn)動靈活，可使驅(qū)動扭矩減少90%，直線滾動導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高速運(yùn)動，提高機(jī)床的工作效率2030%。（2）定位精度高，一般滾動導(dǎo)軌的重復(fù)定位誤差約為0.10.2m，而滑動導(dǎo)軌定位誤差一般為1020m。因此，當(dāng)要求運(yùn)動件產(chǎn)生精確微量的移動時，通常采用滾動導(dǎo)軌； （3）磨損較小，壽命長，潤滑簡便；（4）結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工比較困難，成本較高；（5）對臟物及導(dǎo)軌

35、面的誤差比較敏感。直線滾動導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床中有廣泛的應(yīng)用。3.3.3導(dǎo)軌的計(jì)算 X、Y方向使用型號相同的導(dǎo)軌，其中X向?qū)к夐L度為1500mm，Y方向?qū)к墳?000mm。初選漢江機(jī)床廠生產(chǎn)的HJG-DA系列滾動直線導(dǎo)軌副（矩型滑塊），型號為DA65C。其外形如圖3-3所示，參數(shù)如表3-4所示：圖3-3 滾動導(dǎo)軌外形圖表3-4DA65C導(dǎo)軌的參數(shù)型號組件尺寸滑塊尺寸導(dǎo)軌尺寸HWABB1KCL1LNEM×1W1h1d×D×hFDA65C9031.5126762576701471981616M16×20635318×26×22150基本額定載荷

36、(kN)允許靜力矩(N·m)重量動載C靜載C0MAMBMC滑塊(kg)導(dǎo)軌(kg/m)129.6197.13876387660907.321.7HJG-DA系列滾動直線導(dǎo)軌副采用四列圓弧接觸型結(jié)構(gòu)，具有差動滑移量小、自調(diào)整性高、承載大等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)每個導(dǎo)軌座上采用兩根導(dǎo)軌，四個滑塊的安裝方法，如圖3-4所示：圖3-4 導(dǎo)軌的安裝形式下面對導(dǎo)軌進(jìn)行校核（1）滑塊承受工作載荷Fmax的計(jì)算工作載荷是影響直線滾動導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。X-Y工作臺采用水平布置，利用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]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(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： （3

37、-1）其中，移動部件重量G=4500N，外加載荷F=1500N，代入式2-1得最大工作載荷導(dǎo)軌的額定壽命的計(jì)算： （3-2） 式中，L為額定壽命（km）；Ca為基本額定動載荷（kN），從樣本中查?。籉max為最大工作載荷；fH為硬度系數(shù)；fT為溫度系數(shù)；fC為接觸系數(shù)；fR為精度系數(shù)；fW為載荷系數(shù)。表3-5 硬度系數(shù)fH滾道硬度（HRC）50555864fH0.530.81.0表3-6 溫度系數(shù)fT工作溫度/<100100150150200200250fT1.000.900.730.60表3-7 接觸系數(shù)fC每根導(dǎo)軌滑塊數(shù)12345fC1.000.810.720.660.61表3-8

38、精度系數(shù)fR精度等級2345fR1.01.00.90.9表3-9 載荷系數(shù)fW工況無外部沖擊或震動的低速場合，速度小于15m/min無明顯沖擊或振動的中速場合，速度為1560m/min有外部沖擊或振動的高速場合，速度大于60m/minfW11.51.5223.5取硬度系數(shù)fH=1.0；工作臺工作溫度<100，所以取溫度系數(shù)fT=1.00；每根導(dǎo)軌上滑塊數(shù)為2，所以取接觸系數(shù)fC =0.81；精度等級為4，所以精度系數(shù)fR =0.9；導(dǎo)軌工作在無外部沖擊或震動的低速場合，工作臺最快進(jìn)給速度速度小于15m/min，所以取載荷系數(shù)fW =1.5。將以上數(shù)據(jù)代入式3-2，解得L=690726km

39、，遠(yuǎn)大于預(yù)期的50km，所以設(shè)計(jì)滿足要求。2.4 滾珠絲杠和軸承的選擇絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動機(jī)構(gòu)。它主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為直線運(yùn)動或?qū)⒅本€運(yùn)動變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。有以傳遞能量為主的(如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)?；也有以傳遞運(yùn)動為主的如機(jī)床工作臺的進(jìn)給絲杠)；還有調(diào)整零件之問相對位置的螺旋傳動機(jī)構(gòu)等。絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動摩擦機(jī)構(gòu)和滾動摩擦機(jī)構(gòu)之分。2.4.1 滑動絲杠簡介滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，制造成本低，具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低(3040)，磨損嚴(yán)重，壽命短。許多滑動絲杠的導(dǎo)程精度都可以達(dá)到磨制螺桿的品質(zhì)，尤其是滾軋成型的精密滑動絲杠，比如Kerk Motion公司生產(chǎn)

40、的那種，再配上以工程塑料制作的螺母部件，已能夠超越滾珠絲杠的使用壽命。在某些應(yīng)用中，較低的傳動效率反而成為滑動絲杠的一種優(yōu)勢，在立式應(yīng)用或者設(shè)計(jì)人員不希望絲杠被逆向驅(qū)動的場合，滑動絲杠能夠?qū)⒇?fù)載保持在原位，而無需使用帶抱閘的電機(jī)或者系統(tǒng)中附加的摩擦制動裝置。從原則上講，只要導(dǎo)程低于絲杠直徑的三分之一，上述自鎖條件就能夠成立?；瑒咏z杠螺母材料的選用原則可以基于溫度條件，運(yùn)行PV（壓力-速度）值，抗磨壽命要求，使用環(huán)境，以及成本等因素，例如，可供選用的材料特性包括：從-50到+150的溫度允許范圍，高達(dá)60,000psi-fpm的可用PV值，可提供5千萬英寸累計(jì)工作行程的反向間隙消除能力，免維護(hù)運(yùn)

41、行，以及可用于污染和惡劣環(huán)境等。2.4.2 滾動絲杠簡介常用的螺旋機(jī)構(gòu)中絲杠和螺母之間的相對運(yùn)動是滑動, 磨損較嚴(yán)重, 影響傳動精度, 壽命短, 效率低,不能滿足高速度、高效率和高精度等傳動要求。為了使運(yùn)動靈敏又能滿足精度要求, 選用滾珠螺旋機(jī)構(gòu)。滾珠螺旋傳動是在螺桿和螺母間放人適當(dāng)數(shù)量的滾珠, 使螺桿和螺母之間的摩擦由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的一種傳動裝置?，F(xiàn)采用了間隙可調(diào)的滾珠絲杠傳動。為使傳動穩(wěn)定可靠, 采用絲杠轉(zhuǎn)動, 螺母帶著工作臺作移動的傳動形式。滾珠絲桿傳動是由絲桿、螺母、滾珠和滾珠循環(huán)返回裝置四部分組成。如圖3-5所示，當(dāng)絲桿轉(zhuǎn)動時，滾珠沿螺紋滾道滾動。為了防止?jié)L珠沿滾道面掉出來，螺

42、母上設(shè)有滾珠循環(huán)返回裝置，構(gòu)成了一個滾珠循環(huán)通道，滾珠從滾道的一端滾出后，沿著循環(huán)通道返回另一端，重新進(jìn)入滾道，從而構(gòu)成一閉合回路。1返向器 2螺母 3絲杠 4滾珠圖3-5 滾珠絲杠副滾珠絲杠的滾道按法向截面的不同，分為單圓弧和雙圓弧兩種不同的形狀，如圖3-7所示。其中，單圓弧工藝簡單，雙圓弧性能較好。圖3-6 滾珠絲杠外觀圖（a）單圓弧 （b）雙圓弧圖3-7 螺紋滾道型面滾珠絲桿傳動除具有螺旋傳動的一般特點(diǎn)（降速傳動比大及牽引力大）外，與滑動絲桿傳動相比較，具有以下特點(diǎn)；（1）傳動效率高，一般可達(dá)90%以上，約為滑動絲桿傳動效率的三倍。在伺服控制系統(tǒng)中采用滾動絲桿傳動，不僅提高傳動效率，而且

43、可以減小啟動力矩、顫動及滯后時間。（2）傳動精度高。由于摩擦力小，工作時螺絲桿的熱變形小，絲桿尺寸穩(wěn)定，并且經(jīng)調(diào)整預(yù)緊后，可得到無間隙傳動，因而具有較高的傳動精度，定位精度和軸向剛度。（3）具有傳動的可逆性，但不能自鎖，用于垂直升降傳動時，需附加制動裝置。（4）制造工藝復(fù)雜，成本較高，但使用壽命長，維護(hù)簡單。鋼球滾動接觸處均經(jīng)硬化（HRC5863）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。（5）運(yùn)動平穩(wěn)，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動運(yùn)動，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動時無顫動、低速時無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。（6）同步性好，由于運(yùn)

44、動平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)同時傳動幾個相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。（7）高可靠性，與其它傳動機(jī)械，液壓傳動相比，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡單，只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。（8）無背隙與高剛性滾珠絲杠傳動系統(tǒng)采用歌德式（Gothic arch）溝槽形狀、使鋼珠與溝槽達(dá)到最佳接觸以便輕易運(yùn)轉(zhuǎn)。若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，消除軸向間隙，可使?jié)L珠有更佳的剛性，減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度。滾珠絲杠螺母副的缺點(diǎn)是（1）制造工藝復(fù)雜，成本高。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度要求也高，

45、故制造成本高。（2）沒有自鎖能力，在垂直升降系統(tǒng)或高速大慣量系統(tǒng)中必須有制動機(jī)構(gòu)。滾珠絲杠的循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)是在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。其結(jié)構(gòu)如圖3-8所示。圖3-8(a)所示為螺旋槽式，它在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道，這種結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較復(fù)雜。圖3-8(b)所示為插管式，它用彎管作為返回管道，這種結(jié)構(gòu)的工藝性好，但由于管道突出于螺母體外，徑向尺寸較大。外循環(huán)的結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單，使用較廣泛。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做的平滑，影響滾珠滾道的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，噪聲也

46、較大。圖3-8 外循環(huán)示意圖（a）螺旋槽式：1套筒；2螺母；3滾珠；4擋珠器；5絲杠（b）插管式：1彎管；2壓板；3絲杠；4滾珠；5滾道內(nèi)循環(huán)：內(nèi)循環(huán)均采用反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)，反相器有兩種類型。圓柱凸槽反相器的圓柱部分嵌入螺母內(nèi)，端部開有反向槽。反向槽靠圓柱外圓面及其上端的圓鍵定位，以保證對準(zhǔn)螺紋滾道方向；扁圓鑲塊反向器為一半圓頭平鍵鑲塊，鑲塊嵌入螺母的切槽中，其端部開有方向槽，用鑲塊的外輪廓定位。兩種反向器比較，后者尺寸較小，從而減小了螺母的徑向尺寸及縮短了軸向尺寸，但這種反向器對外輪廓和螺母上的切槽尺寸精度要求較高。其結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸緊湊，剛性好，因其返回

47、滾道較短，故摩擦損失小。它適用于高靈敏度、高精度傳動、不宜用于重載傳動，其缺點(diǎn)是反向器加工困難。1凸鍵 2、3反向鍵圖3-9 內(nèi)循環(huán)示意圖2.4.3滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)選用滾珠絲杠傳動，下面進(jìn)行絲杠的選型計(jì)算。1. 確定滾珠絲杠的導(dǎo)程Ph （3-3）因?yàn)殡妱訖C(jī)與絲杠直聯(lián)，i=1，vmax=10m/min，nmax=1000r/min代入式3-3得Ph=10mm。2. 最大工作載荷Fm的計(jì)算由于本設(shè)計(jì)的X、Y移動滑臺用于高能電子束焊機(jī)，所以工作臺只有垂直載荷，沒有切屑力，所以絲桿最大軸向力Fm=G。表3-10 最大工作載荷Fm實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式及參考系數(shù)導(dǎo)軌類型實(shí)驗(yàn)公式K矩形導(dǎo)軌1.10.15燕尾

48、導(dǎo)軌1.40.2三角形或綜合導(dǎo)軌1.150.150.8其中是導(dǎo)軌摩擦因數(shù)，直線滾動導(dǎo)軌摩擦因數(shù)取=0.05，G為工作臺移動部件和載荷的總重量，G=6000N。Fm=G=0.05×6000N=300N3. 最大動載荷FQ的計(jì)算取滾珠絲杠的使用壽命T=20000h，代入L0=60nT/106，得絲杠壽命系數(shù)L0=1200。 （3-4）式中：L0滾珠絲杠副的壽命，單位（106r）。L0=60nT/106，（其中T為使用壽命，普通機(jī)械取T=500010000h，數(shù)控機(jī)床及一般機(jī)電設(shè)備取T=15000h；n為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)速）；fW載荷系數(shù)，由表3-11查得。fH硬度系數(shù)（58HRC時，取1.0

49、；等于55HRC時，取1.11；等于52.5HRC時，取1.35；等于50HRC時，取1.56；等于45HRC時，取2.40）；Fm滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為N。表3-11 滾珠絲杠載荷系數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)載荷系數(shù)fW平穩(wěn)或輕度沖擊1.01.2中等沖擊1.21.5較大沖擊或振動1.52.5載荷系數(shù)fw=1.2，滾道硬度為60HRC時，取硬度系數(shù)fH=1.0，代入式3-4得4.估算絲杠變形量和最小螺紋底徑估算絲杠允許的最大軸向變形量可根據(jù)以下公式 (3-5)已知本設(shè)計(jì)要求直線度0.2/1000，行程為2000mm，所以定位精度為，根據(jù)以上公式計(jì)算：。估算最小螺紋底徑。取兩端支承的支承形式 (3-6

50、)摩擦力F0=300N。將數(shù)據(jù)代入式3-6，得d0m=10.24mm。5. 確定滾珠絲杠的規(guī)格代號 選擇內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭，直通雙螺母型墊片預(yù)緊形式。由計(jì)算出的Ph、Cam、d0m，查表選取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠螺母副DGC-GD3210-3,其參數(shù)如圖3-10和表3-12所示：圖3-10滾珠絲杠螺母副表3-12滾珠絲杠螺母副DGC-GD3210-3參數(shù)滾珠絲杠型號滾珠絲杠尺寸/mm鋼球直徑/mm循環(huán)列數(shù)×圈數(shù)額定載荷/N公稱直徑公稱導(dǎo)程外徑Dw動載Ca靜載C0ad0PhdDGC-GD3210-33210315.9533×32598852565螺母安裝尺寸/mmD1DD4LEBM

51、D6D5h5390711405158M61599 此型號的滾珠絲杠Ph=10，Ca=25988NCam=3825.57N，d2=26.047mmd2m=10.24mm滿足設(shè)計(jì)要求。6. 確定滾珠絲杠的預(yù)緊力 (3-7)其中，F(xiàn)max=300N，則FP=100N。7.預(yù)拉伸力滾珠絲杠在工作時會發(fā)熱，其溫度高于機(jī)床。絲杠的熱膨脹將使導(dǎo)程加大，影響定位精度。為了補(bǔ)償熱膨脹，可將絲杠預(yù)拉伸。預(yù)拉伸量應(yīng)略大于熱膨脹量。發(fā)熱后，熱膨脹量抵消了部分預(yù)拉伸量，使絲杠內(nèi)的拉應(yīng)力下降，但長度卻沒有變化。需進(jìn)行預(yù)拉伸的絲杠在制造時應(yīng)使其目標(biāo)行程（螺紋部分在常溫下的長度）等于公稱行程（螺紋部分的理論長度等于公稱導(dǎo)程乘

52、以絲杠上的螺紋圈數(shù)）減去預(yù)拉伸量。拉伸后恢復(fù)公稱行程值。減去的量稱為“行程補(bǔ)償值”。 (3-8)式中 預(yù)拉伸力(N); L安裝間距(mm); d2滾珠絲杠螺紋底徑(mm); E彈性模量為2.1×105N/mm2溫度變化值 23，這里取2.5；將數(shù)據(jù)代入式3-8，算得Ft=4992N。8. 確定滾珠絲杠支承用的軸承規(guī)格型號（1）軸承所承受的最大軸向載荷FBmax=Ft+Fmax=4992+300N=5292N（2）選擇軸承類型滾珠絲杠采用的是兩端支承的支承方式，所以絲杠的兩端各采用一對推力角接觸球軸承反裝。角接觸球軸承具有極限轉(zhuǎn)速高、剛性好、成本低、精度高等特點(diǎn)，是高速精密轉(zhuǎn)軸的理想支

53、承。由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，角接觸球軸承的工作是通過滾珠與滾道間的滾動接觸來完成的，屬于點(diǎn)接觸工作形式，接觸疲勞是角接觸球軸承失效的主要形式。角接觸球軸承可同時承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷。能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。接觸角越大，軸向承載能力越高。高精度和高速軸承通常取15 度接觸角。在軸向力作用下，接觸角會增大。單列角接觸球軸承：機(jī)床主軸、高頻馬達(dá)、燃汽輪機(jī)、離心分離機(jī)、小型汽車前輪、差速器小齒輪軸 雙列角接觸球軸承：油泵、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、各類變速器、燃料噴射泵、印刷機(jī)械。（3）確定軸承內(nèi)徑dD略小于d2=26.47mm，取d=25mm（4）確定軸承預(yù)緊力FBP=1/3FBmax=1764N，則預(yù)加載荷

54、FBP。（5）選擇軸承型號選擇型號為7205B的角接觸球軸承，9. 滾珠絲杠工作圖設(shè)計(jì)（1）絲杠螺紋長度Ls=Lu+2Le，由表查得余程Le=40mm。則Ls=2206+2×40=2286mm；（2）兩支承的距離L1=2310mm 全長L=2360mm（3）行程起點(diǎn)離固定支承的距離L0L0130mm。10. 傳動系統(tǒng)剛度（1）絲杠抗壓剛度絲杠最小抗壓剛度Ksmin：絲杠最小抗壓剛度Ksmax：（2）支承軸承的組合剛度一對預(yù)緊軸承的組合剛度： (3-9) Famax是預(yù)加載荷的3倍，dQ=6.85，z=13，=40°，F(xiàn)amax=5292N將數(shù)據(jù)代入式3-9，算得KB0=410N/m。支承軸承組合剛度滾珠絲杠為兩端支承的支承方式，則Kb=KB0=410 N/m。滾珠絲杠滾珠和滾道的接觸剛度： (3-10)由表查得滾珠絲杠的=973N/m，Ca=25988N，F(xiàn)P=100N，將數(shù)據(jù)代入式3-10，算