[信息與通信]開式水泵葉輪輪廓曲線測(cè)量?jī)x畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、大連交通大學(xué)2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）緒論畢業(yè)設(shè)計(jì)在我們學(xué)完大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課之后進(jìn)行的，這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)各課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我得到一次在畢業(yè)工作前的綜合性訓(xùn)練。運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，設(shè)計(jì)出了一個(gè)專門針對(duì)開式水泵葉片測(cè)量的一起，解決了工廠中水泵葉片難以檢測(cè)，檢測(cè)精度不夠等難題。保證了工人能在工廠現(xiàn)場(chǎng)方便快捷的測(cè)量水泵葉片。提供了一套高效省力精確的解決方案。通過對(duì)開式水泵葉片測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)能力和零件公差和配

2、合的選擇能力。學(xué)會(huì)使用手冊(cè)以及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。離心栗葉輪葉形是決定水泵性能的主要因素， 而葉輪通常由鑄造生產(chǎn)，精度較低，特別是經(jīng)過 打磨和噴砂以后，葉片的表面難以控制。如果葉 片形狀不準(zhǔn)確，不僅影響性能，而且葉片間形狀 的不一致還可能引起運(yùn)行時(shí)徑向力的不平衡，使 水栗產(chǎn)生振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞其他零件。葉輪不規(guī)則的形狀給檢測(cè)帶來了難度，特別是 流道狹窄的葉輪，即使使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)也無法將 測(cè)頭伸進(jìn)去。利用角度示值計(jì)算長(zhǎng)度尺寸,則直觀 地反映了葉片形狀的圖示方法，滿足測(cè)量要求。汽蝕的形成過程及已有檢修經(jīng)驗(yàn)表明，循環(huán)水泵葉輪的汽蝕主要集中在葉片及

3、輪蓋輪盤的結(jié)合部位，汽蝕痕跡形狀各異，有的呈現(xiàn)斷續(xù)分布的坑狀，有的呈密集的蜂窩狀，而且深淺不一。汽蝕嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起葉片穿孔,導(dǎo)致葉輪報(bào)廢而被迫更換。水泵葉輪汽蝕會(huì)改變泵內(nèi)水流狀態(tài)，造成流動(dòng)阻力增加，導(dǎo)致泵的流量、揚(yáng)程和效率降低。同時(shí)造成泵的流道材料發(fā)生侵蝕而破壞，并使泵產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，危及水泵正常運(yùn)行。具體表現(xiàn)在以幾個(gè)方面：（1） 產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)（2） 對(duì)流道的材料造成破壞（3） 造成泵的性能下降為此設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠檢測(cè)水泵葉片的簡(jiǎn)單實(shí)用儀器，運(yùn)用的實(shí)際中去，在水泵葉片制造初期就能夠快速檢驗(yàn)是否合格，減少勞動(dòng)時(shí)間，提高生產(chǎn)率。為企業(yè)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。第一章 課題分析水泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，若其過流部

4、分的局部區(qū)域，通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處，抽送液體的絕對(duì)壓力下降到等于或低于當(dāng)時(shí)液溫下相應(yīng)的汽化壓力時(shí)，就會(huì)因汽化產(chǎn)生汽泡。汽泡中主要是蒸汽，但由于水中溶解有一定量的氣體，所以汽泡中除了蒸汽以外，還夾帶有少量的氣體。這些汽泡隨著水流流到高壓區(qū)時(shí)，高壓液體使汽泡急劇縮小以至凝結(jié)成水，汽泡逐漸變形而破裂。在汽泡破裂時(shí)，細(xì)水滴以高速填充汽泡空穴，發(fā)生互相撞擊而形成強(qiáng)烈的水擊，可達(dá)到10100mpa，使過流流道的材料受到腐蝕和破壞。 造成水泵氣蝕的原因是水泵葉輪輪廓曲線的加工誤差，本課題的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)開式水泵葉片自動(dòng)測(cè)量?jī)x，以減少現(xiàn)場(chǎng)工人的工作量1.1 課題的意義 目前檢測(cè)的主要方法是利用三坐標(biāo)測(cè)

5、量?jī)x，檢測(cè)成本高，不適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)多用游標(biāo)卡尺進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)量，不能保證測(cè)量精度要求。特別是對(duì)于流道狹窄的葉輪，即使使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)也無法將 測(cè)頭伸進(jìn)去?，F(xiàn)在沒有專用的水泵開式葉輪輪廓曲線測(cè)量?jī)x。課題研究?jī)?nèi)容是針對(duì)工廠實(shí)際要求，開發(fā)設(shè)計(jì)專用測(cè)量?jī)x。 1.2 課題的設(shè)計(jì)工作任務(wù)要求汽蝕是水泵產(chǎn)生噪聲的主要原因，汽蝕點(diǎn)多發(fā)生在水泵的葉輪輪廓表面和殼體內(nèi)表面處。產(chǎn)生汽蝕的原因很多，水泵的葉輪輪廓曲線加工誤差是一個(gè)較為主要的原因。目前檢測(cè)的主要方法是利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，檢測(cè)成本高，不適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)多用游標(biāo)卡尺進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)量，不能保證測(cè)量精度要求。沒有專用的水泵開式葉輪輪廓曲線測(cè)量?jī)x。課題研究?jī)?nèi)容是針對(duì)

6、工廠實(shí)際要求，開發(fā)設(shè)計(jì)專用測(cè)量?jī)x。 第二章 機(jī)械方案設(shè)計(jì)分析2.1 具體設(shè)計(jì)要求分析：工作載荷、運(yùn)動(dòng)參數(shù)要求開發(fā)設(shè)計(jì)電動(dòng)式“水泵開式葉輪輪廓曲線測(cè)量?jī)x”。測(cè)量范圍：半徑200mm；高度：150mm。要求：測(cè)量頭可進(jìn)行水平、垂直方向直線移動(dòng)、水平轉(zhuǎn)角移動(dòng)，在水平檢測(cè)面內(nèi)， 1）可通過蝸輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制測(cè)量桿轉(zhuǎn)角，滿足葉輪同一半徑、不同等高點(diǎn)測(cè)量；2）可通過齒輪齒條傳動(dòng)，改變測(cè)量半徑、實(shí)現(xiàn)不同等高點(diǎn)測(cè)量的測(cè)量要求；3）利用錐面實(shí)現(xiàn)對(duì)中性穩(wěn)定可靠，測(cè)量精度在1毫米范圍內(nèi)。2.2 工作原理分析2.2.1運(yùn)動(dòng)原理分析1） 葉片完全不動(dòng)，全靠?jī)x器動(dòng)的測(cè)量方式 圖2-1 測(cè)量方式1這種測(cè)量方法可以避免零

7、件的定位誤差，測(cè)量精度更容易滿足要求。但是，以零件不動(dòng)的方法測(cè)量勢(shì)必會(huì)增加設(shè)計(jì)機(jī)械的復(fù)雜性。要保證測(cè)量精度的條件下，必然要增加測(cè)量?jī)x器的體積。2） 葉片不完全固定方式（葉片圍著中心軸旋轉(zhuǎn)）。 圖2-2 測(cè)量方式2如圖2-2 桿1轉(zhuǎn)動(dòng) 帶動(dòng)零件轉(zhuǎn)動(dòng)。2為支架，3為測(cè)量桿，他的前端有探頭。桿3在滾動(dòng)絲杠的帶動(dòng)下可以左右移動(dòng)也可以上下移動(dòng)。這樣在圓柱坐標(biāo)系下也可以進(jìn)行葉片端面的測(cè)量這種直接測(cè)量的方式有一個(gè)不可避免的缺點(diǎn)：探頭在葉片上面摩擦，時(shí)間長(zhǎng)了很容易損壞，因此我用添加一個(gè)杠桿的方式來保護(hù)探頭（如下圖所示）。葉片的夾緊方式分析1）兩頭都是錐臺(tái)的夾緊方式。 圖2-3 夾緊方式1原理：將測(cè)量工件用雙錐

8、固定住 以保證中心線的定位精度。（上面的椎體有螺紋，桿上面也有螺紋，這樣椎體旋轉(zhuǎn)就可以上下移動(dòng)。下面的椎體跟臺(tái)子是一體的，固定在臺(tái)子上。 上椎體上下移動(dòng)。這樣就可以卡緊工件 以保證工件定位在中心上。）這種定位方式可能造成定位的水平誤差，這種兩椎體的定位方式不能保證工件的下表面跟臺(tái)子是水平的。只要葉片上方施加一個(gè)力就可能造成工件的傾斜。3） 以單頭圓錐的方式進(jìn)行夾緊。 圖2-4 夾緊方式2原理：只用一個(gè)椎體夾緊工件，是工件的下表面與圓臺(tái)緊貼。這種定位方式既可以保證工件的中心軸定位。也可以保證工件的水平定位。但是仍舊不能保證工件的夾緊。如果椎體力太大可能夾壞工件。4） 以單頭圓錐加一個(gè)彈簧的方式夾

9、緊。如圖2-5圖2-5原理：同定位方式2 用一個(gè)椎體保證工件的軸線定位。以下表面貼住水平臺(tái)以保證工件的水平定位。 在此基礎(chǔ)上，用給一個(gè)彈簧夾緊工件，以保證工件的固定。 椎體上面圓柱部分有螺紋，于彈簧上面的擋片是配套的。起初 先把零件套在桿上，然后用椎體夾緊并且保證工件水平放置。然后套上彈簧。再套上擋片。轉(zhuǎn)動(dòng)擋片，讓擋片往下移動(dòng)，夾緊彈簧，進(jìn)而使彈簧夾緊工件。2.2.2力傳遞分析 圖2-6 結(jié)構(gòu)圖如結(jié)構(gòu)圖2-61）底下紅色的圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)需要一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，用蝸桿帶動(dòng)紅色的渦輪旋轉(zhuǎn)。2）由滾珠絲杠帶動(dòng)測(cè)量部件前后移動(dòng)（如圖中儀器后方的絲杠）圖2-7 組件圖3）如圖2-7 在黃色物件內(nèi)部有一個(gè)可以上下移動(dòng)

10、的組件，有電動(dòng)機(jī)牽引絲杠帶動(dòng)中間青色的整個(gè)組件上下移動(dòng)。4）測(cè)量傳感器有一個(gè)杠桿支撐，電動(dòng)機(jī)可以帶動(dòng)整個(gè)探頭水平360度旋轉(zhuǎn)。5）圓筒內(nèi)還有一個(gè)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)整個(gè)探頭可以豎直方向90度旋轉(zhuǎn)。測(cè)量原理：1) 把導(dǎo)軌上方的框架人工往后拖動(dòng)，留出空間就可以把葉片輪放進(jìn)渦輪圓盤的支撐架上。2) 上方用圓錐螺母（圖1-5的綠色部件）擰緊，然后裝上彈簧壓緊。導(dǎo)軌上方的框架推回去。3) 調(diào)節(jié)測(cè)量頭到達(dá)測(cè)量元件的定位原點(diǎn)，由在電腦里輸入原設(shè)計(jì)圖形(proe或者其他造型圖)，電腦將自動(dòng)識(shí)別，預(yù)訂出掃描軌跡。4) 電腦會(huì)沿著理論路徑進(jìn)行掃描，然后測(cè)量出的實(shí)際數(shù)據(jù)，電腦會(huì)用實(shí)際數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比就可以得到誤差在哪

11、。第三章 設(shè)計(jì)組成要素分析選擇3.1 基本組成結(jié)構(gòu) 由整體方案可以確定，所做儀器不可缺少的有：直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，渦輪蝸桿傳動(dòng)副，絲杠傳動(dòng)。3.2 動(dòng)力分析圖3-2 步進(jìn)電機(jī)為了減小成本和儀器的結(jié)構(gòu)我選用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等圖3-2 步進(jìn)電機(jī)1）步進(jìn)電機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī), 它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為步距角)一步一步運(yùn)行的, 其特點(diǎn)是沒有積累誤差(精度為100%), 所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制

12、。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng), 這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器, 它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移, 或者說: 控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào), 通過驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比。所以，控制步進(jìn)脈沖信號(hào)的頻率，可以對(duì)電機(jī)精確調(diào)速；控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù)，可以對(duì)電機(jī)精確定位目的； 2）步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)，其步距角變小了，如驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài)時(shí)，其步距角只為電機(jī)固有步距角的十分之一，也就是說：當(dāng)驅(qū)動(dòng)器工作在不細(xì)分的整步狀態(tài)時(shí)，控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1.8；而用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài)時(shí)，電機(jī)只轉(zhuǎn)動(dòng)了0.18

13、，這就是細(xì)分的基本概念。 細(xì)分功能完全是由驅(qū)動(dòng)器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生，與電機(jī)無關(guān)。3） 驅(qū)動(dòng)器細(xì)分后的主要優(yōu)點(diǎn)為：完全消除了電機(jī)的低頻振蕩。低頻振蕩是步進(jìn)電機(jī)（尤其是反應(yīng)式電機(jī)）的固有特性，而細(xì)分是消除它的唯一途徑，如果您的步進(jìn)電機(jī)有時(shí)要在共振區(qū)工作（如走圓弧），選擇細(xì)分驅(qū)動(dòng)器是唯一的選擇。提高了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。尤其是對(duì)三相反應(yīng)式電機(jī)，其力矩比不細(xì)分時(shí)提高約30-40% 。提高了電機(jī)的分辨率。由于減小了步距角、提高了步距的均勻度，提高電機(jī)的分辨率是不言而喻的。3.3 傳動(dòng)部件分析3.3.1 導(dǎo)軌系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）滑動(dòng)導(dǎo)軌傳統(tǒng)導(dǎo)軌的發(fā)展，首先表現(xiàn)在滑動(dòng)元件和導(dǎo)軌形式上，滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是導(dǎo)軌和滑

14、動(dòng)件之間使用了介質(zhì)，形式的不同在于選擇不同的介質(zhì)。液壓被廣泛用于許多導(dǎo)軌系統(tǒng)。靜壓導(dǎo)軌是其中的一種，液壓油在壓力作用下，進(jìn)入滑動(dòng)元件的溝槽，在導(dǎo)軌和滑動(dòng)元件之間形成油膜，把導(dǎo)軌和移動(dòng)元件隔開，這樣大大減少移動(dòng)元件的摩擦力。靜壓導(dǎo)軌對(duì)大負(fù)荷是極其有效的，對(duì)偏心負(fù)荷有補(bǔ)償作用。例如：一個(gè)大型的砂型箱在加工時(shí)，正好走到機(jī)床行程的末端，負(fù)載導(dǎo)軌能夠增大油壓，使導(dǎo)軌準(zhǔn)確地保持著水平負(fù)載的狀態(tài)。有的臥式鏜銑床使用這種技術(shù)補(bǔ)償深孔加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速的下降。利用油作為介質(zhì)的另一種導(dǎo)軌形式是動(dòng)壓導(dǎo)軌，動(dòng)壓導(dǎo)軌與靜壓導(dǎo)軌的不同點(diǎn)是：油不是在壓力下起作用的，它利用油的粘度來避免移動(dòng)元件和導(dǎo)軌之間的直接接觸，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省液

15、壓油泵?？諝庖部梢杂糜谝苿?dòng)元件和導(dǎo)軌之間的介質(zhì)，它也有兩種形式，氣動(dòng)靜壓導(dǎo)軌和氣動(dòng)動(dòng)壓導(dǎo)軌，工作原理與液壓導(dǎo)軌相同。使用比較普通的抗摩擦導(dǎo)軌，它是在移動(dòng)元件上安裝一種抗摩擦材料(如聚氯乙烯或青銅混合材料等)，以替代液體介質(zhì)，如油或空氣。其作用與液體介質(zhì)相似，安裝在移動(dòng)元件上的抗摩擦材料應(yīng)設(shè)計(jì)有油槽，滿足移動(dòng)元件和導(dǎo)軌表面之間油潤(rùn)滑或其它形式潤(rùn)滑的需要。眾所周知，平面導(dǎo)軌和移動(dòng)元件之間的接觸面積比較大，移動(dòng)元件要作快速微量進(jìn)給.需要克服移動(dòng)元件的慣量，因此將會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。當(dāng)滾珠絲杠或其它驅(qū)動(dòng)力推動(dòng)移動(dòng)元件移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)輕微粘附阻力，移動(dòng)元件開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于移動(dòng)元件處于被抓住的狀態(tài)，出現(xiàn)了輕微

16、的跳動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)生爬行，這種現(xiàn)象對(duì)于大的移動(dòng)影響不大，而對(duì)于微量移動(dòng)，就成為一個(gè)問題。可調(diào)性是平面導(dǎo)軌特有的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)導(dǎo)軌的使用情況，平面導(dǎo)軌系統(tǒng)至少有一個(gè)或一個(gè)以上的可調(diào)邊。由于移動(dòng)元件沿著直線導(dǎo)軌的側(cè)邊移動(dòng)，保證移動(dòng)元件與導(dǎo)軌側(cè)面緊密接觸是極為重要的。普遍使用調(diào)整的方法是斜鐵，斜鐵位于移動(dòng)元件和導(dǎo)軌接觸面相對(duì)的側(cè)面之間。形狀為錐形條塊角鐵，可以精確地調(diào)整，以消除移動(dòng)部件和導(dǎo)軌之間的間隙。如果滑動(dòng)部件或?qū)к壞p，接觸表面之間的間隙加大，可調(diào)整斜鐵進(jìn)行補(bǔ)償。機(jī)床制造廠已發(fā)明了斜鐵自動(dòng)調(diào)整的專利技術(shù)，它的基本原理是使斜鐵保持固定的彈簧壓力，一旦導(dǎo)軌系統(tǒng)被磨損，斜鐵能自動(dòng)地消除移動(dòng)部件與導(dǎo)軌之間的間

17、隙。常用截形： 圖3-1 導(dǎo)軌截面形式 普通滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、剛度好、抗振性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，常用的導(dǎo)軌截面形狀有矩形、三角形及燕尾形三種，如圖2-1所示。 （a）為三角形導(dǎo)軌，它具有較高的導(dǎo)向性，而且該導(dǎo)軌面有了磨損時(shí)會(huì)自動(dòng)下沉補(bǔ)償磨損量，精度保持性也較高，但是它的當(dāng)量摩擦因數(shù)較高，因而承載能力不如矩形導(dǎo)軌。 （b）為矩形導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌當(dāng)量摩擦因數(shù)小，剛度高，承載能力高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，便于加工和維修。該導(dǎo)軌的側(cè)良間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，需設(shè)置間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。 （c）為燕尾形導(dǎo)軌，它結(jié)構(gòu)緊湊自成閉式，可以承受顛覆力矩，也需設(shè)置側(cè)隙調(diào)整機(jī)構(gòu)占這種導(dǎo)軌剛度較差，適于受力不大要求結(jié)構(gòu)尺寸比較緊湊

18、的地方。2）直線滾柱導(dǎo)軌直線滾柱導(dǎo)軌系統(tǒng)是平面導(dǎo)軌與直線滾柱導(dǎo)軌的組合，用滾柱安裝在平行導(dǎo)軌上，用滾柱代鋼球承載機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件。優(yōu)點(diǎn)是接觸面積大、承載負(fù)荷大、靈敏度高。從床身尾部看，支架與滾柱置于平面導(dǎo)軌的頂面和側(cè)面，為了獲得高精度，在機(jī)床工作部件和支架內(nèi)面之間，設(shè)置一塊楔板，使預(yù)加負(fù)載作用于支架的側(cè)面。楔板的工作原理與斜鐵相似，工作部件的重量作用于支架的頂面。由于作用在導(dǎo)軌系統(tǒng)上的預(yù)加負(fù)荷是可調(diào)的，為此楔板的損失得到補(bǔ)償，這一特點(diǎn)被廣泛用于中型或大型機(jī)床上，因?yàn)樗鼘?duì)cnc指令反應(yīng)靈敏，承受負(fù)荷大，直線滾柱導(dǎo)軌系統(tǒng)比傳統(tǒng)的平面導(dǎo)機(jī)能經(jīng)受高速運(yùn)轉(zhuǎn)，改善機(jī)床的性能。3） 滾動(dòng)導(dǎo)軌在承導(dǎo)件和運(yùn)動(dòng)件之

19、間放入一些滾動(dòng)體（滾珠、滾柱或滾針），使相配的兩個(gè)導(dǎo)軌不直接 接觸的導(dǎo)軌，稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)輕便靈活；磨損小，能長(zhǎng)期保持精度；動(dòng)、靜摩擦系數(shù) 差別小，低速時(shí)不易出現(xiàn)爬行”現(xiàn)象，故運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)。因此，滾動(dòng)導(dǎo)軌在要求微量移動(dòng)和 精確定位的設(shè)備上，獲得日益廣泛的運(yùn)用。滾動(dòng)導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是：導(dǎo)軌面和滾動(dòng)體是點(diǎn)接觸或線接觸，抗振性差，接觸應(yīng)力大，故對(duì)導(dǎo)軌 的表面硬度要求高；對(duì)導(dǎo)軌的形狀精度和滾動(dòng)體的尺寸精度要求高。 結(jié)構(gòu)形式：滾珠導(dǎo)軌-圖示3-2為v-平截面的滾珠導(dǎo)軌、雙v形截面的滾珠導(dǎo)軌和圓形截面滾珠導(dǎo)軌。 由于滾珠和導(dǎo)軌面是點(diǎn)接觸，故運(yùn)動(dòng)輕便，但剛度低，承載能力小。常用于運(yùn)動(dòng)

20、件重量、載 荷不大的場(chǎng)合。圖3-2 v型導(dǎo)軌滾柱（滾針）導(dǎo)軌-滾柱導(dǎo)軌中的滾柱與導(dǎo)軌面是線接觸，故它的承載能力和剛度比滾珠導(dǎo) 軌大，耐磨性較好，靈活性稍差。如圖3-3,滾柱對(duì)導(dǎo)軌的不平度較敏感，容易產(chǎn)生側(cè)向 偏移和滑動(dòng)，而使導(dǎo)軌的阻力增加，磨損加快，精度降低。滾柱的直徑越大，對(duì)導(dǎo)軌的不平 度越為敏感。圖3-3 滾柱導(dǎo)軌當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸受限制時(shí)，可采用直徑較小的滾柱，這種導(dǎo)軌稱為滾針導(dǎo)軌。滾柱導(dǎo)軌支承為標(biāo)準(zhǔn)部件，具有安裝、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，調(diào)整防護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)如圖3-4 所示。由于滾柱在封閉的滾道內(nèi)滾動(dòng)，故可用于行程很大的導(dǎo)軌上。圖3-4 滾珠導(dǎo)軌滾柱導(dǎo)軌可采用標(biāo)準(zhǔn)的滾動(dòng)軸承，裝在偏心軸上，如圖3-4所

21、示，以便于調(diào)整。其偏心量一般取0.2-0.5毫米。滾動(dòng)導(dǎo)軌剛度及預(yù)緊方法：如圖3-7所示， 圖3-7當(dāng)工作臺(tái)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)壓在兩端滾動(dòng)體上的壓力會(huì)發(fā)生變化，受力大的滾動(dòng)體變 形大，受力小的滾動(dòng)體變形小。當(dāng)導(dǎo)軌在位置i時(shí)，兩端滾動(dòng)體受力相等，工作臺(tái)保持水平; 當(dāng)導(dǎo)軌移動(dòng)到位置ii或iii時(shí)，兩端滾動(dòng)體受力不相等，變形不一致，使工作臺(tái)傾斜a角。由此造成誤差。此外，滾動(dòng)體支承工作臺(tái)，若工作臺(tái)剛度差，見圖21-23,則在自重和載荷 作用下產(chǎn)生彈性變形，會(huì)使工作臺(tái)下凹（有時(shí)還可能出現(xiàn)波浪形）,影響導(dǎo)軌的精度。為減小導(dǎo)軌變形，提高剛度，除合理選擇滾動(dòng)體的形狀、尺寸、數(shù)量和適當(dāng)增加工作臺(tái)的厚 度外，常用

22、預(yù)加載荷的辦法來提高導(dǎo)軌的剛度。圖21-18所示的燕尾形滾動(dòng)導(dǎo)軌，用移動(dòng) 導(dǎo)軌板獲得并控制預(yù)加載荷。試驗(yàn)證明：隨著過盈量的增加，導(dǎo)軌的剛度開始急劇增加，達(dá)到一定程度后，再增加過盈量， 剛度不會(huì)顯著提高。牽引力隨著過盈量增加而增大，但在一定限度內(nèi)變化不大，過盈量超過 一定值后，則急劇增加。因此，合理的過盈量應(yīng)使導(dǎo)軌剛度較好而牽引力不大。技術(shù)要求：導(dǎo)軌的質(zhì)量取決于它的制造精度和安裝精度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)使用要求，制定出 滾動(dòng)導(dǎo)軌的若干技術(shù)條件，如：兩導(dǎo)軌面間的不平度一般為3微米；導(dǎo)軌不直度一般為10-15微米，精密的小于10微米。滾動(dòng)體的直徑差，對(duì)于一般的導(dǎo)軌，全部滾動(dòng)體的直徑差不大于2微米，每組滾動(dòng)

23、體的直徑差不大于1微米；對(duì)于精密導(dǎo)軌，全部滾動(dòng)體的直徑差不大于1微米，每組滾動(dòng)體的直 徑差不大于0.5微米；滾柱的錐度在滾柱長(zhǎng)度范圍內(nèi)，大小端直徑差小于0.5-1微米；表面光潔度通常應(yīng)刮研；在25x25厘米2內(nèi)，其接觸斑點(diǎn)為20-25個(gè)點(diǎn)，精密的取上限，3.3.2 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求1)高的傳動(dòng)剛度 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度主要取決于絲杠螺母副（直線運(yùn)動(dòng)）或蝸輪蝸桿副（回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）及其支承部件的剛度。剛度不足與摩擦阻力一起會(huì)導(dǎo)致工作臺(tái)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象以及造成反向死區(qū)，影響傳動(dòng)準(zhǔn)確性?？s短傳動(dòng)鏈，合理選擇絲杠尺寸以及對(duì)絲杠螺母副及支承部件等預(yù)緊是提高傳動(dòng)剛度的有效措施。 2) 低的摩擦 進(jìn)給傳

24、動(dòng)系統(tǒng)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，快速響應(yīng)特性好，因此，必須減小運(yùn)動(dòng)件的，摩擦阻力和動(dòng)、靜摩擦因數(shù)之差。這除了與導(dǎo)軌有關(guān)外，在進(jìn)給系統(tǒng)中還普遍采用了滾珠絲杠副，靜壓絲杠副。 3) 小的慣量 進(jìn)給系統(tǒng)由于經(jīng)常需進(jìn)行起動(dòng)、停止、變速或反向，若機(jī)械傳動(dòng)裝置慣量大，會(huì)增大 負(fù)載并使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能變差。因此在滿足強(qiáng)度與剛度的前提下，應(yīng)盡可能減小運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部 件的重量以及各傳動(dòng)元件的直徑和重量，以減小慣量。 4) 除傳動(dòng)間隙 機(jī)械間隙是進(jìn)給系統(tǒng)降低傳動(dòng)精度、剛度和造成進(jìn)給系統(tǒng)反向死區(qū)的主要原因之一， 因此對(duì)傳動(dòng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括：聯(lián)軸器、齒輪副、絲杠螺母副、蝸桿蝸輪副及其支承部件等均應(yīng)采用消除間隙的措施。（二）滾

25、珠絲杠螺母副:工作原理和特點(diǎn)：1)工作原理：圖3-8 滾珠絲杠滾珠絲杠螺母副是在絲杠和螺母之間放入滾珠， 絲杠與螺母間成為滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)副。圖3-8所示為滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)示意圖。絲杠1和螺母3上均制有圓弧形面的螺旋槽，將它們裝在一起便形成了螺旋滾道，滾珠4在其間既自轉(zhuǎn)又循環(huán)滾動(dòng)。 2）特點(diǎn) 與普通絲杠螺母副相比，滾珠絲杠螺母副具有 以下優(yōu)點(diǎn)： （1）摩擦損失小，傳動(dòng)效率高 滾珠絲杠螺母副的摩擦因數(shù)小僅為0.0020.005；傳動(dòng)效率=0.920.96，比普通絲杠螺母副高34倍；功率消耗只相當(dāng)于普絲杠傳的1/41/3，所以發(fā)熱小，可實(shí)現(xiàn)高運(yùn)動(dòng)。 （2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無爬行 由于摩擦阻力小，動(dòng)、靜摩擦力

26、之差極小，故運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 （3）可以預(yù)緊，反向時(shí)無空程 滾珠絲杠副經(jīng)預(yù)緊后，可消除軸間隙，因而無反向死區(qū)，同時(shí)也提高了傳動(dòng)剛度和傳動(dòng)精度。 （4）磨損小 精度保持性好，使用壽命長(zhǎng)。 （5）具有運(yùn)動(dòng)的可逆性 由于摩擦因數(shù)小，不自鎖，因而不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母均可作主動(dòng)件或從動(dòng)件。 滾珠絲杠副的缺點(diǎn)是： （1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絲杠和螺母等元件的加工精度和表面質(zhì)量要求高，故制造成本高。 （2）不能自鎖，特別是在用作垂直安裝的滾珠絲杠傳動(dòng)，會(huì)因部件的自重而自動(dòng)下降，當(dāng)向下驅(qū)動(dòng)部件時(shí)，由于部件的自重和慣性，當(dāng)傳動(dòng)切斷時(shí)，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，必

27、須增加制動(dòng)裝置。 由于滾珠絲杠螺母副優(yōu)點(diǎn)顯著，所以被廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上。結(jié)構(gòu)類型圖3-9 滾珠外循環(huán)結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)方式可分為兩種： （1）外循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。圖3-9（a）所示為常用的一種形式。在螺母外圓上裝有螺旋形的插管。其兩端插入滾珠螺母工作始末兩端孔中，以引導(dǎo)滾珠通過插管，形成滾珠的多圈循環(huán)錠，如圖3-9（b）所示。這種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好、承載能力較高，但徑向尺寸較大。目前應(yīng)用最為廣泛，可用于重載傳動(dòng)系統(tǒng)中。 滾珠的一個(gè)循環(huán)鏈為1列，外循環(huán)常用的有單列、雙列兩種結(jié)構(gòu)，每列有2.5圈或3.5圈。 圖3-

28、10 內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)（2）內(nèi)循環(huán) 靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠形成單圈循環(huán)，即每列二圈，如圖3-10所示。反向器2的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。一般一螺母上裝24個(gè)反向器，即有24列滾珠。這種形式結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，滾珠流通性好，摩擦損失小，但制造較困難，承載能力不高，適用于高靈敏、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)，不宜用于重載傳動(dòng)中。支撐方式：絲杠的支承和螺母座的剛性、以及與機(jī)床的連接剛性，對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度影響很大。為了提高絲杠的軸向承載能力，最好采用高剛度的推力軸承，當(dāng)軸向載荷很小時(shí)，也可采用向心推力軸承。其支承方式有下列幾種： （1）一端裝推力軸承，另一端自由 如圖3-10（a）所示，此種支承方式的軸

29、向剛度低，承載能力小，只適用于短絲杠。 如數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的垂直進(jìn)給軸等。 圖3-11 滾珠絲杠的支承方式 （2）一端裝推力軸承，另一端裝向心球軸承 如圖3-11（b）所示，此種方式可用于絲杠較長(zhǎng)的情況。為了減少絲杠熱變形的影響，熱源應(yīng)遠(yuǎn)離推力軸承一端。 （3）兩端裝推力軸承 如圖3-11（c）所示，兩個(gè)方向的推力軸承分別裝在絲杠兩端，若施加預(yù)緊力，可以提高絲杠軸向傳動(dòng)剛度，但此支承方式對(duì)絲杠的熱變形敏感。 （4）兩端均裝雙向推力軸承 如圖3-11（d）所示，絲杠兩端均采用雙向推力軸承和向心軸承或向心推力球軸承， 可以施加預(yù)緊力。這種方式可使絲杠的熱變形轉(zhuǎn)化為推力軸承的預(yù)緊

30、力。此支承方式適用于剛度和位移精度要求高的場(chǎng)合，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（三）類型（三）蝸桿蝸輪副 數(shù)控機(jī)床上當(dāng)要實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或大降速比的傳動(dòng)要求時(shí)，常采用蝸桿蝸輪副。蝸桿蝸輪副的嚙合側(cè)隙，對(duì)傳動(dòng)、定位精度影響很大，因此，消除其側(cè)隙就成為設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。為了消除傳動(dòng)側(cè)隙，可采用雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副。 1) 雙導(dǎo)程蝸桿的工作原理 雙導(dǎo)程蝸桿與普通蝸桿的區(qū)別是：雙導(dǎo)程蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的導(dǎo)程，而同一側(cè)的導(dǎo)程則是相等的。因此，該蝸桿的齒厚從蝸桿的一端向另一端均勻地逐漸增厚或減薄。圖3-12 雙導(dǎo)程蝸桿如圖3-12所示。圖中t左、t右分別為蝸桿齒左側(cè)面、右側(cè)面導(dǎo)程 ，s為齒厚，c為槽寬。 s1t左-

31、c1 s2t右-c1 若 t右t左 則s2s1 同理 s3s2 所以雙導(dǎo)程蝸桿又稱變齒厚蝸桿，故可用軸向移動(dòng)蝸桿的方法來消除或調(diào)整蝸輪副之間的嚙合間隙。 雙導(dǎo)程蝸桿副的嚙合原理與一般的蝸桿副嚙合原理相同，蝸桿的軸截面仍相當(dāng)于基本齒條，蝸輪則相當(dāng)于同它嚙合的齒輪。由于蝸桿齒左、右側(cè)面具有不同的齒距，即齒的左、右兩側(cè)面具有不同的模數(shù)m（mt/）。但因?yàn)橥粋?cè)面的齒距相同，故沒有破壞嚙合條件，當(dāng)軸向移動(dòng)蝸桿后，也能保證良好的嚙合。 2) 雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副的特點(diǎn) 雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副在具有回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或分度運(yùn)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛，是因?yàn)槠?具有突出優(yōu)點(diǎn)： 嚙合間隙可調(diào)整得很小，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，一側(cè)隙調(diào)整可

32、以小至0.010.015mm。而普通蝸輪副一般只能達(dá)到0.03o.08mm，如果再小，就容易產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。因此雙導(dǎo)程蝸輪副能在較小的側(cè)隙下工作，對(duì)提高數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的分度精度非常有利。 普通蝸輪副是以蝸桿沿蝸輪作徑向移動(dòng)來調(diào)整嚙合側(cè)隙，因而改變了傳動(dòng)副的中心距，從嚙合原理觀點(diǎn)看，這是很不合理的。因?yàn)楦淖冎行木鄷?huì)引起齒面接觸情況變差，甚至加劇它們的磨損，不利于保持蝸輪副的精度。而雙導(dǎo)程蝸輪副是用蝸桿軸向移動(dòng)來調(diào)整嚙合側(cè)隙的，不會(huì)改變它們的中心距，可以避免上述缺點(diǎn)。 雙導(dǎo)程蝸桿是用修磨調(diào)整環(huán)來控制調(diào)整量，調(diào)整準(zhǔn)確，方便可靠。而普通蝸輪副的徑向調(diào)整量較難掌握，調(diào)整時(shí)也容易產(chǎn)生蝸桿軸線歪斜。 雙導(dǎo)程蝸輪副的

33、蝸桿支承直接做在支座上，只需保證支承中心線與蝸輪中截面重合。中心距公差可略微放寬，裝配時(shí)，用調(diào)整環(huán)來獲得合適的嚙合側(cè)隙，這是普通蝸輪副無法辦到的。 雙導(dǎo)程蝸桿的缺點(diǎn)是：蝸桿加工比較麻煩，在車削和磨削蝸桿左、右齒面時(shí)，螺紋傳動(dòng)鏈要選配不同的兩套掛輪。而這兩種齒距，（不是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)）往往是繁瑣的小數(shù)，精確配算掛輪很費(fèi)時(shí)。在制造加工蝸輪的滾刀時(shí)，也存在同樣的問題。由于雙導(dǎo)程蝸桿左右齒面的齒距不同，螺旋升角也不同，與它嚙合的蝸輪左、右齒面也應(yīng)同蝸桿相適應(yīng)，才能保證正確嚙合，因此，加工蝸輪的滾刀也應(yīng)根據(jù)雙導(dǎo)程蝸桿的參數(shù)來設(shè)計(jì)制造。通過分析比較選用:普通渦輪蝸桿，滑動(dòng)三角形導(dǎo)軌，滾珠導(dǎo)軌和滾珠絲杠3.4 執(zhí)

34、行部件分析由電腦發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)使各個(gè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使測(cè)量?jī)x器的探頭接觸到水泵葉片表面，并且繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，由傳動(dòng)桿傳動(dòng)，引起控制箱內(nèi)傳感器產(chǎn)生位移變化，這時(shí)電腦接收到傳感器傳送來的信號(hào)，電腦控制讓測(cè)頭繼續(xù)往下移動(dòng)，知道傳感器數(shù)值達(dá)到設(shè)定的某個(gè)值（中間值）。然后電腦控制儀器按照預(yù)定軌跡掃描。測(cè)頭在水泵葉片表面滑動(dòng)，水泵表面不平整就會(huì)引起傳感器位移的變化，從而達(dá)到校驗(yàn)?zāi)康?。在這里我用到了一個(gè)小量程位移傳感器。小量程位移傳感器簡(jiǎn)介：小量程位移傳感器是在交流位移傳感器的基礎(chǔ)上，縮小尺寸，精細(xì)調(diào)試而成。它被封裝在一個(gè)不銹鋼管內(nèi)，它可以與電子變送器或其它變送儀表連接，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號(hào)。具有測(cè)試精度

35、高、使用方便、結(jié)構(gòu)小巧等特點(diǎn)。并且部分廠家提供定制服務(wù)。我選用小量程位移傳感器（拉桿電子尺） 型號(hào):gc03-pts25庫號(hào)：m352062 采用德國(guó)技術(shù)的精密位移傳感器長(zhǎng)壽命導(dǎo)電塑料材質(zhì)極高的準(zhǔn)確度 拉桿式結(jié)構(gòu)測(cè)量長(zhǎng)度：25mm 【10 15 25 30 50 70 100 130 150 175 200 225 250 275 300 mm可選】壽命：一億次 分辨率：無窮小橫截面尺寸：25*25mm 工作電壓 dc 12-24 v 輸出信號(hào) dc 4-20 ma （二線制，四線制可選，默認(rèn)二線制）【0-5v輸出， 0-10v輸出，電位器輸出可選】 電行程(t.e) mm 27 可用電行程(

36、a.e) mm 25 機(jī)械行程(m.t) mm 33 外殼尺寸l mm 90 最大伸長(zhǎng)l1 mm 58 獨(dú)立線性率 % 0.1 解析度 r infinite 無斷 建議電流 ma =13589n6)確定滾珠絲杠副預(yù)緊力= 其中2200733n7)行程補(bǔ)償值與拉伸力（1）行程補(bǔ)償值c=11.8式中查現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)950110，（24）15溫差取代入數(shù)據(jù)得c=32(2)預(yù)拉伸力1.95 代入得4807n8）確定滾珠絲杠副支承用得軸承代號(hào)，規(guī)格（1）軸承所承受得最大軸向載荷480722007007（2）軸承類型兩端固定的支承形式，圓錐滾子軸承（7） 軸承內(nèi)徑d略小于40，=，取d30帶入數(shù)據(jù)得23

37、36n（8） 軸承預(yù)緊力：預(yù)力負(fù)荷（9） 按現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)選取軸承型號(hào)規(guī)格當(dāng)d30mm，預(yù)加負(fù)荷為：所以送7602030tvp軸承d30，預(yù)加負(fù)荷為29002336n9)滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì)(1)絲杠螺紋長(zhǎng)度由表查得余程(2)兩固定支承距離，絲杠l(3) 行程起點(diǎn)離固定支承距離1290，13501410，3010）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度（1）絲杠抗壓剛度1）絲杠最小抗壓剛度6.6:絲杠底徑：固定支承距離代入數(shù)據(jù)782n/2）絲杠最大抗壓剛度 6 .6代入數(shù)據(jù)得9000 n/（2）支承軸承組合剛度1）一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度：滾珠直徑mm， z：滾珠數(shù)：最大軸向工作載荷n ：軸承接觸角由現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查

38、得7602030tvp軸承是預(yù)加載荷得3倍8700n/ =375 n/2）支承軸承組合剛度 750 n/3)滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度 ：現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)上的剛度2150 n/, =2200n, =733n代入數(shù)據(jù)得1491 n/11）剛度驗(yàn)算及精度選擇=3.5，z17，（1） 代入前面所算數(shù)據(jù)得 代入前面所算數(shù)據(jù)得已知800n, =0.2, =160n:靜摩擦力，：靜摩擦系數(shù)，：正壓力（2）驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度；已知反向差值或重復(fù)定位精度為103025.6（3）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起得定位誤差（），代入5（4）確定精度：任意300mm內(nèi)行程變動(dòng)量對(duì)系統(tǒng)而言0.8定位精度定位精度為20/3001

39、4.3,絲杠精度取為3級(jí)12=15004.2 動(dòng)力參數(shù)計(jì)算：額定功率、轉(zhuǎn)速、按裝要求、選定的參數(shù)、主軸的直徑等1)選定的極限參數(shù)各拖板重量w=1500n拖板與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù)u=0.06最大抗力fz（與運(yùn)動(dòng)方向相反）=1400n最大主進(jìn)給力fy（與導(dǎo)軌垂直）=2800n（最大走刀抗力和主切削力可根據(jù)普通c616車床的電動(dòng)機(jī)功率和車削時(shí)車刀的主偏角為900 時(shí)計(jì)算而得出）拖板進(jìn)給速v1 =10500毫米/分空行程速度v2 =200毫米/分滾珠絲桿導(dǎo)程l=4毫米滾珠絲桿節(jié)圓直徑d0 =30毫米絲桿總長(zhǎng)l=1000毫米定位精度0.01毫米2） 確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)脈沖當(dāng)量的選擇:脈沖當(dāng)量：一個(gè)指

40、令脈沖使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)的移動(dòng)距離=0。01mm/p（輸入一個(gè)指令脈沖工作臺(tái)移動(dòng)0.01毫米）初選之相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角0.750 /1.50 ，當(dāng)三相六拍運(yùn)行時(shí)，步距角=0.750 其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)s=480 p/r步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿間的傳動(dòng)比ii= = =1.25在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿之間加z1 =20，z2 =25 模數(shù)m=2.5的一對(duì)齒輪。齒輪的模數(shù)根據(jù)c616車床，掛輪齒類比確定。等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算:空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩tlf tlf = = =0.086n.m車削加工時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩tl tl = = =1.584n.mu- 摩擦系數(shù)w-拖板重量l-導(dǎo)程i-傳動(dòng)比fz-最走動(dòng)抗力fy -

41、最大切向力（n）-滾動(dòng)絲桿傳動(dòng)效率等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jsjs=kg.m2拖板的運(yùn)動(dòng)慣量jw=kg.m2大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jg2（大齒接圓直徑62.5毫米 寬10毫米）jg2 =kg.m2小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jg1（小齒接圓直徑50毫米 寬12毫米）換算系列電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jlkg.m2換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jl = =7.3310-4 kg.m2初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào):根據(jù)車削時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)距tl=1.58n.m和電動(dòng)機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jl=7.33x10-4,初步選定電動(dòng)型號(hào)為110bf003反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的最大靜扭距tmax=8.1n.m，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 jm=4.710-

42、4kg.m2為了使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)能力及較快的響應(yīng)速度應(yīng)為： 及空載時(shí)起動(dòng)時(shí)間計(jì)算（ta）110bf003步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最小加、減速度時(shí)間為1秒帶慣性負(fù)載的最大起動(dòng)頻率fl的計(jì)算電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)頻率帶慣性負(fù)載的最大轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分帶慣性負(fù)載起動(dòng)力矩tm電動(dòng)機(jī)起動(dòng)矩-頻率特性曲線tm=2.6n.m負(fù)載時(shí)起動(dòng)時(shí)間tata=該電機(jī)帶慣性負(fù)載時(shí)能夠起動(dòng)速度驗(yàn)算空行程快速移動(dòng)速度的驗(yàn)算:從電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩-頻率特性曲線查得fmax=6000hz時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩0.9n.mtlf=0.086n.m（空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩）工作行程速度計(jì)算：當(dāng)t=1.584n.m時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)頻率f3000hz以上計(jì)算，選該型號(hào)步進(jìn)電

43、動(dòng)機(jī)，無論是起動(dòng)性能，還是空行程快速進(jìn)給，還是工作行進(jìn)給速度都能滿足設(shè)計(jì)要求結(jié)論：最大切向力和進(jìn)給抗力fc= fz （主偏角900，零件材料45#鋼）計(jì)算出空載時(shí)摩擦轉(zhuǎn)矩tlf 和負(fù)載轉(zhuǎn)矩tl計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)換算到電機(jī)軸上的總慣量jl初選步進(jìn)電動(dòng)型號(hào)： tm 校核電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能，驗(yàn)算空行程速度和工作行程速度選定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)后，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)，為數(shù)控系統(tǒng)，特別是輸出接口，驅(qū)動(dòng)電源模塊型號(hào)的選擇提供依據(jù)。4.3傳動(dòng)件設(shè)計(jì)：傳動(dòng)比、傳動(dòng)效率、傳動(dòng)件工作載荷、力分析、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、力分析圖、齒輪設(shè)計(jì)、軸設(shè)計(jì)、軸承壽命計(jì)算等圓柱齒輪傳動(dòng)計(jì)算小齒輪傳遞的額定功率p = 40w,小齒輪轉(zhuǎn)速735r/min,

44、減速比為3. 5，設(shè)計(jì)壽命50000h。解：(1) 選擇材料小齒輪，40crni2mo,調(diào)質(zhì)處理，hbs = 293341;大齒輪，42crmo，調(diào)質(zhì)處理，hbs = 250290。材料熱處理質(zhì)量可達(dá) mq 要求，査圖 10 - 9 得， hliml = 760mpa， fliml = 315mpa, hlim2 = 7oompa flim2 = 290mpa。(2) 初步確定主要參數(shù)小齒輪的額定轉(zhuǎn)矩 t = 9549x40/750= 510(n m)取么=0. 4，參考表10 -10,取綜合系數(shù)k = 2. 6。按表10 -9中斜齒輪接觸強(qiáng)度公式，得 中心距a=453x(3.5+1)=63.

45、25取 a = 60mm，b2 = 0. 4a, = 26mm ,b1 = 28mm0取mn = 2mm,zi = 20,z2 =70,u=3. 4827，=10，按表 10-3 和表 10-4 中有關(guān)公式算得 rns = 0. 6876,zvi = 30.36,zv2 = 105. 75，查圖10 - 3，總變位系數(shù)合理。按圖10-4 分配變位系數(shù)得 xi = 0. 38，x2 = 0. 3076。dx = 3. 684mm, d2 = 19. 92m, dm = 2.6mm, da2 = 30. 756mm, dh2 = 20.19mm h = 3. 36mm, h2 = 3. 36mm，

46、t = 20. 2836,t = 21. 7751，=9. 39128, =l. 5716, =l. 474, y=3. 0456，v=6. 8(m/s)f=680n取齒輪精度等級(jí)為7 - 6 - 6gb1009588。(3)校核齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，從動(dòng)機(jī)為中等沖擊，查表10 - u,kk = l. 5。fptl=fpt2 = 14mm，由式 10-1 算得取 c=7 查圖 10-5 得kv = l. 15t對(duì)6級(jí)精度、對(duì)稱支承、裝配時(shí)不作檢驗(yàn)調(diào)整時(shí)的值代入式10-2得，khb=1. 15 + 0.18(b/d1 )2 + 0. 3 x 103b=1.15 + 0.18(

47、160/176.684)2 + 0. 3 x 103 x 160 = 1. 345由式 10.4n=(160/13.36)/(1 + 160/13.36+c160/13.36)2 )=0.917kfp=(khp)n = 1. 3459.917 = l. 312 按第i公差組6級(jí)精度，查表10-17，kh,=kf=1. 0，zbd = 1。由式 10-5 zh=2 cos20.2836sin21.7751查表 10 - 18，得ze =189. 8 mpal，z-= = 0.7977y=0. 25 + = 0. 25+f = 0. 7272 z= = = 0. 984y=l-epr = l-b

48、= 0. 917 (vepl，按=1 計(jì)算）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小輪i = 60nlt = 60 x 735 x 50000 = 2. 2x109 大輪,n = nu/u = 2. 2x109/3. 4821 = 6. 3x108由圖 10 12，圖 10 13，查得 zn1 = 1，zn2 = 1. 03，ynt1 = ynt2 = 1。選用潤(rùn)滑油牌號(hào)為220,%) = 120mm2/s，查圖10 - 14，zl = 1. 02渦輪蝸桿計(jì)算設(shè)蝸桿載荷f=50n 轉(zhuǎn)速n=200r/min強(qiáng)度計(jì)算：材料及精度選擇：蝸桿40cr,表面高頻淬火，hrc4555,齒面粗糙度=0. 8蝸輪zcusnlopbl

49、，金 屬模澆鑄，rhbp = 216mpa。精度 gb10089 -88 8 級(jí)按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù)及尺寸ka = 1. 2，kv=l. 1，kq=1 k = l. 2x1.1x1 = 1. 32 =(1003. 5 i）=0. 84暫取tz = 50(n . m)取 z1 = 2，z2 = 2x20 = 40n=60 n2 t=60xx5x300x8=5.26x10712-2查得zn = 0. 81。 =216x0.81=175(mp)m=10.1 (mm)查表 12-2 初取 m =8mm，d1=80mm, q = 10。則 d2=z2m=552(mm),a=(d1+d2)/2=316(mm)取標(biāo)準(zhǔn)中心距 a =315mm由表 12-2、表 12-3 查得 q = 9，7=12 3144,傳動(dòng)效率計(jì)算滑動(dòng)速度vs=0.89熱平衡計(jì)算由減速器裝配圖估算a=1.37m2，因通風(fēng)良好，取尺=15w/(m2 k)，熱平衡時(shí)潤(rùn)滑油 的溫度為t0=ta+=20+=73 c低于潤(rùn)滑油的允許工作溫度，不需要采用其他冷卻措施蝸桿渦輪的其他主要尺寸模數(shù)m=8蝸桿直徑系數(shù) q=d1/m=80/8=10渦輪直徑d2=mz2=8x69=552蝸桿直徑d1=qm=10x8=80渦輪齒頂圓df1=1.2x8=