X502數(shù)控銑床機(jī)械部分的設(shè)計(jì).doc_第1頁
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第三章 x502型銑床機(jī)械部分的改裝設(shè)計(jì)x502型銑床機(jī)械部分的改裝設(shè)計(jì)在工作臺(tái)縱向進(jìn)給手柄軸上安裝圓錐銷型聯(lián)軸器,使工作臺(tái)縱向進(jìn)給手柄軸與步進(jìn)電機(jī)聯(lián)在一起。用微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。加工時(shí)將離合器脫開使原來的機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)停止工作。一、步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電機(jī)。它是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。其特點(diǎn)是輸入一個(gè)電脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一步,即每當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組接受一個(gè)電脈沖,轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過相應(yīng)的一個(gè)步矩角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及其頻率成正比,并在時(shí)間上與輸入脈沖同步,只要控制輸入電脈沖的數(shù)量、頻率以及電動(dòng)機(jī)繞組通電相序即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向,很容易用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。1 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn):1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素的影響,只要在它們的大小未引起步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生“丟步”現(xiàn)象之前,就不影響其正常工作;2)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角有誤差,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會(huì)出現(xiàn)累積誤差,但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后,其累積誤差為“零”,不會(huì)長期累積;3)控制性能好,在起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟步”。因此,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于開環(huán)結(jié)構(gòu)的機(jī)電一體化系統(tǒng),使系統(tǒng)簡化,并可靠地獲得較高的位置精度。2 脈沖當(dāng)量p,步距角b和降速比的選擇脈沖當(dāng)量p,步距角b,絲杠螺距t和降速比i之間的關(guān)系為:p=bt /360i一般數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量p取為0.01mm/step, 步距角b=1.5/step,t=6mm, 則減速比i為i=bt/360p=1.56/3600.01=2.53 銑刀銑削力的估算銑削力是由刀具的材料,銑削工件的材料,切削用量等許多因素決定的。設(shè)計(jì)機(jī)床是從計(jì)算銑削力開始估算電動(dòng)機(jī)的功率的。對(duì)于現(xiàn)有的機(jī)床的改裝設(shè)計(jì),可以從已知機(jī)床的電動(dòng)機(jī)的功率和主軸上傳動(dòng)的功率反推出工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)的銑削力。該機(jī)床的主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)均采用一個(gè)電動(dòng)機(jī)。進(jìn)給傳動(dòng)的功率較小,可以在主傳動(dòng)上乘以一個(gè)系數(shù)k。有機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查得銑床的k為0.85。主傳動(dòng)功率包括切屑功率nc,空載功率nm0.附加功率nmc三部分,即n=nc+ nm0+nme??蛰d功率nm0是當(dāng)機(jī)床無切削負(fù)載時(shí)主傳動(dòng)系統(tǒng)空載所消耗的功率,對(duì)于一般輕載高速的中,小型機(jī)床,可達(dá)總功率的50,現(xiàn)取nm0=0.5n。附加功率nmc是指有了切削載荷后所增加的傳動(dòng)件的摩擦功率,它直接與載荷的大小有關(guān)??梢杂孟率接?jì)算,nmc=(1-)nc,所以總功率為:n=nc+0.5n+(1-)nc,則 nc=0.5n/(2-)在進(jìn)給傳動(dòng)中的切削功率為:nct=(k0.5n)/(2-)主軸上傳動(dòng)功率為1.45kw,電機(jī)功率為2.2kw,則=1.45/2.2=0.66, nct=0.850.52.2/(2-0.66)=0.698(kw) 切削時(shí)在主軸上的扭矩為 mn=974000 nct/n (n.cm)主軸上轉(zhuǎn)速有8種,現(xiàn)用n=47.5r/min代入,則主軸上的最大扭矩為:mn=97400nct/n ( 現(xiàn)用n=47.5r/min) mn=9740000.698/47.5=14313(n.cm)銑刀的最大直徑為32mm,主切削力fc=14313/3.2=4473n。銑削加工時(shí)主切削力fc與銑削進(jìn)給抗力fs之間的比值由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查的:fs/fc=1.01.2,取fs/fc=1,則fs=4473n,垂直分力與fc的比值為0.750.8,取fz/fc=0.75,則:fz=0.754473=3355(n)4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率的的估算(1)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上啟動(dòng)力矩的計(jì)算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上啟動(dòng)力矩的計(jì)算的公式為 tq= (n.cm) 式中: q 脈沖當(dāng)量(mm/step);fs- 銑削進(jìn)給抗力(n);fz 垂直分力(n);g- 工作臺(tái)及工件夾具的總重量(n);取=0.6,=0.2,g=1500n,則 tq=347(n.cm)(2) 確定步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率由步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率的公式查的其中=0.03(m/s) n=750(r/min) =3000(hz) (3)步進(jìn)電機(jī)的選擇由步進(jìn)電機(jī)的性能參數(shù)圖表中查得:tq/tjm=0.866,步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩tjm= tq/0.866=401 (n.cm)經(jīng)過計(jì)算的兩個(gè)方向即縱向和橫向的步進(jìn)電機(jī)均選用110bf004步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)的主要性能參數(shù)如下:(表3-1)相數(shù) 步距角 電壓 相電流 最大轉(zhuǎn)矩 空載啟動(dòng)頻率空載運(yùn)行頻率3 0.75 30v 4 4.9n/m 3000步/s 7000步/s電感 電阻 分配方式 外形尺寸 重量 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量56.5 0.72 3相6拍 110110 5.5 34.3 表3-1 步進(jìn)電機(jī)的主要性能參數(shù)由以上圖可知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為375轉(zhuǎn)/分 5 步進(jìn)電機(jī)的控制 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性跟配套使用的驅(qū)動(dòng)電路有關(guān)。驅(qū)動(dòng)電源由脈沖分配器,功率放大器組成。驅(qū)動(dòng)電源是將變頻信號(hào)源送來的脈沖信號(hào)及方向信號(hào)按要求的配電方式自動(dòng)的循環(huán)更給電動(dòng)機(jī)各相繞組,以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。變頻信號(hào)源是可提更從幾赫茲到幾十萬赫茲的頻率信號(hào)連續(xù)可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。因此,只要控制輸入電脈沖的數(shù)量和頻率就可以精確控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角和速度。下面簡單介紹一下它的控制元件:(1) 環(huán)形脈沖分配器步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)繞組必須按一定的順序通電才能正常工作,這種使電機(jī)的通電順序按一定規(guī)律變化的部分稱為環(huán)形脈沖分配器。它的主要功能是將數(shù)控裝置送來的一串指令脈沖,按步進(jìn)電機(jī)所要求的通電順序分配給步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源的各相輸入端,以控制勵(lì)磁繞組的通斷,實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行及換向。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在一個(gè)方向上連續(xù)運(yùn)行時(shí),其各相通、斷的脈沖分配是一個(gè)循環(huán)。環(huán)形分配器的輸出不僅是周期性的,又是可逆的。 環(huán)形分配的功能可由硬件或軟件的方法來實(shí)現(xiàn),分別稱為硬件環(huán)形分配器和軟件環(huán)形分配器。它實(shí)現(xiàn)環(huán)形脈沖分配的方法有三種:1)用計(jì)算機(jī)軟件,利用查表或計(jì)算的方法來進(jìn)行脈沖的環(huán)形分配,我們采用的是三相六拍的分配狀態(tài),可將狀態(tài)代碼01h,03h,02h,06h,04h,05h列入程序數(shù)據(jù)表中,通過軟件可順序在數(shù)據(jù)表中提取數(shù)據(jù)并通過輸出接口輸出即可。通過正相順序讀取和反向順序讀取可控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。通過控制讀取一次的時(shí)間間隔可控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2)用小規(guī)模集成電路搭接而成的三相六拍環(huán)形脈沖分配器。這種方式靈活性很大,可搭接任意向任意通電順序的環(huán)形分配器,同時(shí)在工作時(shí)不占用計(jì)算機(jī)的工作時(shí)間。 3)采用專用的環(huán)形脈沖分配器件 (2)功率放大器從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號(hào)脈沖電流一般只有幾毫安,不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng),必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大,使其增大到幾至十幾倍,從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。功率放大電路的作用就是對(duì)從環(huán)形分配器輸出的信號(hào)進(jìn)行功率放大并送至步進(jìn)電機(jī)的各相繞組。功率放大電路的控制方式很多,最早采用單電壓驅(qū)動(dòng)電路,后來出現(xiàn)了高低電壓切換驅(qū)動(dòng)電路、恒流斬波電路、調(diào)頻調(diào)壓和細(xì)分電路等。所采用的功率半導(dǎo)體元件可以是大功率晶體管gtr,也可以是功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管mosfet或可關(guān)斷晶閘管gto。二、滾珠絲杠的選擇常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有螺旋傳動(dòng),齒輪傳動(dòng),同步帶等,其主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中由于使數(shù)控機(jī)床的改裝,精度要求較高,我們采用螺旋傳動(dòng),即采用滾珠絲杠傳動(dòng)。滾珠絲杠是數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)的重要部件之一,它的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小,傳動(dòng)精度高。下面我們將詳細(xì)介紹一下滾珠絲杠傳動(dòng)的知識(shí)。1 滾珠絲杠副的組成部分及其特點(diǎn)滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件,其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),它是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。這一發(fā)展的深刻意義如同滾動(dòng)軸承對(duì)滑動(dòng)軸承所帶來得改變一樣。滾珠絲杠副因優(yōu)良的摩擦特性使其廣泛的運(yùn)用于各種工業(yè)設(shè)備、精密儀器、精密數(shù)控機(jī)床。尤其是近年來,滾珠絲杠副作為數(shù)控機(jī)床直線驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元,在機(jī)床行業(yè)得到廣泛運(yùn)用,極大的推動(dòng)了機(jī)床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展。這些都取決于其具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)良特性: (1) 傳動(dòng)效率高 在滾珠絲杠副中,自由滾動(dòng)的滾珠將力與運(yùn)動(dòng)在絲杠與螺母之間傳遞。這一傳動(dòng)方式取代了傳統(tǒng)螺紋絲杠副的絲杠與螺母間直接作用方式,因而以極小滾動(dòng)摩擦代替了傳統(tǒng)絲杠的滑動(dòng)摩擦。使?jié)L珠絲杠副傳動(dòng)效率達(dá)到90%以上,整個(gè)傳動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)力矩減少至滑動(dòng)絲杠的1/3左右,發(fā)熱率也因此得以大幅降低。 (2 ) 定位精度高 滾珠絲杠副發(fā)熱率低,溫升小以及在加工過程中對(duì)絲杠采取預(yù)拉伸并預(yù)緊消除軸向間隙等措施,使絲杠副具有高的定位精度和重復(fù)定位精度。 (3) 傳動(dòng)可逆性 滾珠絲杠副沒有滑動(dòng)絲杠粘滯摩擦,消除了在傳動(dòng)過程中可能出現(xiàn)的爬行現(xiàn)象,滾珠絲杠副能夠?qū)崿F(xiàn)兩種傳動(dòng)方式將旋轉(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)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并傳遞動(dòng)力 (4) 使用壽命長 由于對(duì)絲杠滾道形狀的準(zhǔn)確性、表面硬度、材料的選擇等方面加以嚴(yán)格控制,滾珠絲杠副的實(shí)際壽命遠(yuǎn)高于滑動(dòng)絲杠。 (5) 同步性能好 由于滾珠絲杠副運(yùn)轉(zhuǎn)順滑、消除軸向間隙以及制造的一致性,采用多套滾珠絲杠副方案驅(qū)動(dòng)同一裝置或多個(gè)相同部件時(shí),可獲得很好的同步工作。2滾珠絲杠副的工作原理螺桿和螺母的螺紋滾道間置有滾動(dòng)體,當(dāng)螺桿或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),滾動(dòng)體在螺紋滾道內(nèi)滾動(dòng),使螺桿和螺母作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)為滾動(dòng)摩擦,提高傳動(dòng)的效率和傳動(dòng)的精度。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的滾動(dòng)體有球和滾子兩大類,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們使用的是應(yīng)用最廣泛的以球?yàn)闈L動(dòng)體的滾珠絲杠副,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,滾珠絲杠的使用的范圍越來越廣泛,目前,我國有十幾家專業(yè)工廠按國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t17587-1998,專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jb/t3162.4-1993及jb/t9893-1999來組織生產(chǎn)。我們不必自行設(shè)計(jì),可以根據(jù)使用的工況來選擇某種結(jié)構(gòu)類型的滾珠絲杠,再根據(jù)載荷,轉(zhuǎn)速等條件來選擇。3 滾珠絲杠的計(jì)算與選擇(1) 最大動(dòng)負(fù)荷q的計(jì)算q=(n)查表取1.3,取1.0。對(duì)于燕尾形導(dǎo)軌的機(jī)床 f=k(n) 其中:-x方向上的切削力(n);-y方向上的切削力(n);g-工作臺(tái)總重量(n). k=1.4,選用滾動(dòng)導(dǎo)軌=0.02,=0,在傳動(dòng)過程中不考慮,g=0n,所以 f=0.02x450=9(n) l= 查表t=15000h n=625() 按最大速度0.025計(jì)算 l=562.5 q=97(n) 查表=20mm, (2)滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)(見表3-2)滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算(表3-2)(3)傳動(dòng)效率計(jì)算 =0.96 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式和結(jié)果公稱直徑 d0 25mm螺距p 5mm接觸角 45螺紋滾道鋼球直徑dw 3.175mm螺紋滾道 法面半徑 r r=0.52dw=1.651mm偏心距 e e=(r- dw/2)sin=0.0449螺紋升角 =arctgt/d0=433螺桿外徑 d1 d1= d0-(0.20.25) dw=19.302mm 螺桿 螺桿內(nèi)徑 d2 d2= d0+2e-2r=16.79mm 螺桿接觸直徑 d3 d3= d0- dwcos=17.76mm 螺母 螺母螺紋外經(jīng) d1 d1= d0-2e+2r=23.21mm 螺母內(nèi)徑 d2 d2= d0+(0.20.255 ) dw=20.7mm 表3-2滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算(4)剛度驗(yàn)算 = p=9(n) =0.5(cm) e=20.6x() a=3.14x=2.213 =0.099x (cm) e-鋼的彈性模量 a-絲杠的最小截面積 絲杠受扭矩作用而引起的導(dǎo)程變化量,因扭矩很小,此項(xiàng)可以忽略。 導(dǎo)程變化總誤差 =0.198 () 查表e級(jí)允許誤差15,滿足要求。 (5)穩(wěn)定性驗(yàn)算 = (n) e=21x () j=0.39 () =65918 (n) =73244 滾珠絲杠三維造型圖:1)絲杠的三維圖(圖3-1)圖3-1絲杠的三維圖絲杠的平面圖(圖3-1-1)圖3-1-1絲杠的平面圖2)螺母的三維造型見圖3-2 圖3-2 螺母的三維造型圖三、導(dǎo)軌副的選擇1 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的類型 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌界面的基本形狀主要有三角形,矩形,燕尾形和圓形。直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌常由兩條組合而成。下面具體介紹一下他們的具體情況:三角形導(dǎo)軌:該導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償,故導(dǎo)向精度高。矩形導(dǎo)軌:優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,制造、檢驗(yàn)和修理方便;導(dǎo)軌面較寬,承載力較大,剛度高,故應(yīng)用廣泛。但它的導(dǎo)向精度沒有三角形導(dǎo)軌高;導(dǎo)軌間隙需用壓板或鑲條調(diào)整,且磨損后需重新調(diào)整。燕尾形導(dǎo)軌:燕尾形導(dǎo)軌的調(diào)整及夾緊較簡便,用一根鑲條可調(diào)節(jié)各面的間隙,且高度小,結(jié)構(gòu)緊湊;但制造檢驗(yàn)不方便,摩擦力較大,剛度較差。用于運(yùn)動(dòng)速度不高,受力不大,高度尺寸受限制的場(chǎng)合。圓形導(dǎo)軌:制造方便,外圓采用磨削,內(nèi)孔珩磨可達(dá)精密的配合,但磨損后不能調(diào)整間隙。2 直線導(dǎo)軌的要求當(dāng)運(yùn)動(dòng)件沿著承導(dǎo)件作直線運(yùn)動(dòng)時(shí),承導(dǎo)件上的導(dǎo)軌起支承和導(dǎo)向的作用,即支承運(yùn)動(dòng)件和保證運(yùn)動(dòng)件在外力(載荷及運(yùn)動(dòng)件本身的重量)的作用下,沿給定的方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)導(dǎo)軌的要求如下:1)定的導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度是指運(yùn)動(dòng)件沿導(dǎo)軌移動(dòng)的直線性,以及它與有關(guān)基面間的相互位置的準(zhǔn)確性。2)運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)。工作時(shí),應(yīng)輕便省力,速度均勻,低速時(shí)應(yīng)無爬行現(xiàn)象。3)良好的耐磨性。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌長期使用后,能保持一定的使用精度。4)足夠的剛度。運(yùn)動(dòng)件所受的外力,是由導(dǎo)軌面承受的,故導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的接觸剛度。5)溫度變化影響小。應(yīng)保證導(dǎo)軌在工作溫度變化的條件下,仍能正常工作。6)結(jié)構(gòu)工藝性好。在保證導(dǎo)軌其它要求的前提下,應(yīng)使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單,便于加工、測(cè)量、裝配和調(diào)整、降低成本。不同設(shè)備的導(dǎo)軌,必須作具體分析,對(duì)其提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。必須指出,上述點(diǎn)要求是相互影響的。3 導(dǎo)軌的選用1)橫向傳動(dòng)及導(dǎo)軌副 橫向?qū)к壐睘榫匦螌?dǎo)軌副,導(dǎo)軌通過高頻淬火與粘貼塑料導(dǎo)軌板相配合,具有耐磨、防止爬行、摩擦系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。橫向傳動(dòng)是通過步進(jìn)電機(jī)和彈性套柱銷聯(lián)軸器把滾珠絲杠副傳動(dòng)連接在一起的,帶動(dòng)工作臺(tái)來運(yùn)轉(zhuǎn)的。圖3-3 矩形導(dǎo)軌的尺寸圖注:1括號(hào)內(nèi)的尺寸盡可能不用。 2 b為斜鑲條小端厚度。表3-3 矩形導(dǎo)軌的尺寸表2)縱向傳動(dòng)及導(dǎo)軌副縱向?qū)к壐睘檠辔残螌?dǎo)軌副,導(dǎo)軌通過高頻淬火與粘貼塑料導(dǎo)軌板相配合,具有耐磨、防止爬行、摩擦系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。橫向傳動(dòng)是通過步進(jìn)電機(jī)和彈性套柱銷聯(lián)軸器把滾珠絲杠副傳動(dòng)連接在一起的,帶動(dòng)工作臺(tái)來運(yùn)轉(zhuǎn)的。燕尾形導(dǎo)軌的尺寸如下圖(圖3-4)圖3-4 燕尾形導(dǎo)軌的尺寸圖注: 1)b為斜鑲條小端厚度,滑做及鑲條斜度k為1:50;1:100,鑲條法向斜度-垂直于55方向的斜度k:0.82:50;0.82:100。 2) a1=a+b, b=a+1.4h, b1=a1+1.4h1 f=a+2d/2(1+cot)=a+2.921d圖3-4 燕尾形導(dǎo)軌的尺寸圖下面列出了燕尾形導(dǎo)軌的尺寸表(表3-5),僅列出了我們需要的型號(hào):表3-5 燕尾形導(dǎo)軌的尺寸表四、聯(lián)軸器的選用 1 聯(lián)軸器選擇原則 1) 轉(zhuǎn)矩t:t,選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件的撓性聯(lián)軸器或有彈性元件的撓性聯(lián)軸器; t有沖擊振動(dòng),選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器; 2) 轉(zhuǎn)速n:n,非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器;3) 對(duì)中性:對(duì)中性好選剛性聯(lián)軸器,需補(bǔ)償時(shí)選撓性聯(lián)軸器;4) 裝拆:考慮裝拆方便,選可直接徑向移動(dòng)的聯(lián)軸器;5) 環(huán)境:若在高溫下工作,不可選有非金屬元件的聯(lián)軸6) 成本:同等條件下,盡量選擇價(jià)格低,維護(hù)簡單的聯(lián)軸器; 2 聯(lián)軸器的選用1) 聯(lián)軸器計(jì)算扭矩 的計(jì)算公式:tca = kat =ka9550pw/n =3.47(n.m) 1.3 =4.511n.m式中: tca計(jì)算轉(zhuǎn)矩,nm;t公稱轉(zhuǎn)矩,nm;ka工作情況系數(shù);pw理論(名義)工作功率,kw;n工作轉(zhuǎn)速,r/mm;所以:tca =4.511n.m2) 確定聯(lián)軸器型號(hào) tca由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知,為了隔離振動(dòng)與沖擊,我們采用彈性套柱銷聯(lián)軸器tl1。其具體的平面圖如下圖所示(圖3-5):圖3-5 彈性套柱銷聯(lián)軸器五、滾動(dòng)軸承的選擇滾動(dòng)軸承是廣泛運(yùn)用的機(jī)械支承。其功能是在保證軸承有足夠壽命的條件下,用以支承軸及軸上的零件,并與機(jī)座作相對(duì)旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)等運(yùn)動(dòng),使轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的摩擦盡量降低,以獲得較高傳動(dòng)效率。常用的滾動(dòng)軸承已制定了國家標(biāo)準(zhǔn),它是利用滾動(dòng)摩擦原理設(shè)計(jì)而成,由專業(yè)化工廠成批生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需根據(jù)工作條件選用合適的滾動(dòng)軸承類型和型號(hào)進(jìn)行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1滾動(dòng)軸承的工作特點(diǎn)與滑動(dòng)軸承相比,滾動(dòng)軸承具有下列優(yōu)點(diǎn): ()應(yīng)用設(shè)計(jì)簡單,產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化,并由專業(yè)生產(chǎn)廠家進(jìn)行大批量生產(chǎn),具有優(yōu)良的互換性和通用性。 ()起動(dòng)摩擦力矩低,摩擦阻力小,功率損耗小,起動(dòng)容易,滾動(dòng)軸承效率(0.980.99)比混合潤滑軸承高。 ()負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和工作溫度的適應(yīng)范圍寬,工況條件的少量變化對(duì)軸承性能影響不大。 ()大多數(shù)類型的軸承能同時(shí)承受徑向和軸向載荷,軸向尺寸較小。 ()易于潤滑、維護(hù)及保養(yǎng)。滾動(dòng)軸承也有下列缺點(diǎn): (1)大多數(shù)滾動(dòng)軸承徑向尺寸較大。 (2)在高速、重載荷條件下工作時(shí),壽命短。 (3)振動(dòng)及噪音較大。2 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) 1)滾動(dòng)軸承類型的選擇按軸承用于承受的外載荷不同來分類,滾動(dòng)軸承可以概括的分為向心軸承、摧力軸承和向心摧力軸承三大類。向心軸承主要承受徑向載荷,摧力軸承只能承受軸向載荷。向心摧力軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。在本次設(shè)計(jì)中主要選用角接觸球軸承,可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷。也可以單獨(dú)承受軸向載荷,能在較高轉(zhuǎn)速下正常工作,且接觸角大的,承受軸向載荷的能力也高。 下圖為滾動(dòng)軸承的壽命與載荷的關(guān)系曲線(圖3-6):圖3-6滾動(dòng)軸承的壽命與載荷的關(guān)系曲線其曲線方程為:l10=(c/p)其中 p為當(dāng)量動(dòng)載荷,n;l10為基本額定壽命,常以106r為單位(當(dāng)壽命為一百萬轉(zhuǎn)時(shí),l10=1);為壽命指數(shù),對(duì)于球軸承=3,對(duì)于滾子軸承=10/3以小時(shí)數(shù)表示的軸承壽命lh為:lh=(106/60n) (c/p) 如果載荷p和轉(zhuǎn)速n為已知,預(yù)期計(jì)算壽命又已取定,則所需軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷c為:c=p在較高溫度下工作的軸承,應(yīng)該采用經(jīng)過較高溫度回火處理的高溫軸承,則c=由手冊(cè)查得的基本額定動(dòng)載荷c是以l10 =1、可靠度為90%為依據(jù)的。由此可得當(dāng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為p時(shí)以轉(zhuǎn)速為單位的基本額定壽命l10為c1= pl10若已知軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷p和預(yù)期使用壽命lh ,則可按下式求得相應(yīng)的計(jì)算額定動(dòng)載荷c,它與所選用軸承型號(hào)的c值必須滿足下式要求六 、夾具的選擇1.夾具的特點(diǎn):機(jī)床夾具是在切削加工中,用以準(zhǔn)確地確定工件位置,并將其牢固地夾緊的工藝裝備。它的主要作用是:可靠地保證工件的加工精度,提高加工效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。因此,機(jī)床夾具在機(jī)械制造中占有重要的地位,是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)

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