畢業(yè)設(shè)計論文臥式加工中心傳動機構(gòu)的設(shè)計

1、論文題目：臥式加工中心傳動機構(gòu)的設(shè)計論文要求：通過給定的設(shè)計參數(shù)，設(shè)計臥式加工中心三個傳動軸的傳動機構(gòu)，包括滾珠絲杠參數(shù)的確定，驅(qū)動伺服馬達及所用軸承型號的選取等。論文內(nèi)容：設(shè)計一種臥式加工中心的傳動機構(gòu)。給定技術(shù)參數(shù)如下：HC630型臥式加工中心設(shè)計基本參數(shù) 行程X軸行程mm1050Y軸行程mm950Z軸行程mm950各軸移動重量X軸移動重量kg4000Y軸移動重量kg0Z軸移動重量kg6000移動速度快速移動速度mm/min20,000達到快速移動速度所需時間0.1SX軸一、設(shè)計條件X軸承重:W1=4000kgf最大行程:Smax=1050mm快送速度:Vmax=20000mm/min定位

2、精度:0.005/1000mm重復(fù)定位精度: 0.003mm失位:0.02mm要求壽命:Lt=20000hr(16時250日10年0.5轉(zhuǎn)動率)滑動面摩擦系數(shù):=0.07加工內(nèi)容:鏜、銑、鉆加工驅(qū)動馬達:AC馬達(Nmax=3000rpm)Y軸一.設(shè)計條件Y軸承重:W1=0kgf最大行程:Smax=950mm快送速度:Vmax=15000mm/min定位精度:0.005/1000mm重復(fù)定位精度: 0.003mm失位:0.02mm要求壽命:Lt=20000hr(16時250日10年0.5轉(zhuǎn)動率)滑動面摩擦系數(shù):=0.07加工內(nèi)容:鏜、銑、鉆加工驅(qū)動馬達:AC馬達(Nmax=3000rpm)Z軸

3、一.設(shè)計條件Z軸承重:W1=6000kgf最大行程:Smax=950mm快送速度:Vmax=20000mm/min定位精度:0.005/1000mm重復(fù)定位精度: 0.003mm失位:0.02mm要求壽命:Lt=20000hr(16時250日10年0.5轉(zhuǎn)動率)滑動面摩擦系數(shù):=0.07加工內(nèi)容:鏜、銑、鉆加工驅(qū)動馬達:AC馬達(Nmax=3000rpm)論文參考資料絲杠、馬達、軸承的選取絲杠、馬達、軸承選取結(jié)果:軸絲杠馬達軸承X軸50*1040/3000i40TAC72B DFF40TAC72B DFY軸50*1222/3000i7215CZ軸50*1040/3000i40TAC72B DF

4、F40TAC72B DFX軸一、設(shè)計條件X軸承重:W1=4000kgf最大行程:Smax=1050mm快送速度:Vmax=20000mm/min定位精度:0.005/1000mm重復(fù)定位精度: 0.003mm失位:0.02mm要求壽命:Lt=20000hr(16時250日10年0.5轉(zhuǎn)動率)滑動面摩擦系數(shù):=0.07加工內(nèi)容:鏜、銑、鉆加工驅(qū)動馬達:AC馬達(Nmax=3000rpm)二、運轉(zhuǎn)條件運轉(zhuǎn)區(qū)別軸方向負荷(kgf)快送速度(mm/min)使用時間比例(%)切削阻力滑動阻力快送02802000030輕中切削500280500050重切削1000280100020滑動阻力Fr=4000

5、0.07=280kgf(貼聚四氟乙烯靜摩擦系數(shù)為0.10,動摩擦系數(shù)為0.07)三、決定事項1. 絲杠軸徑,導(dǎo)程,螺帽的選定(1) 導(dǎo)程的選定由AC馬達的最高回轉(zhuǎn)數(shù)LVmax/Nmax=20000/3000=6.7(mm)加大導(dǎo)程在進給速度方面有利,但因控制方面所需之分解能的緣故,在此僅以10及12mm加以討論。(2) 基本動額定負荷的討論由負荷條件求取在各導(dǎo)程所需負荷容量運轉(zhuǎn)條件軸方向負荷(kgf)回轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)使用時間比例(%)L=10mmL=12mm快送F1=280N1=2000N1=166730輕中切削F2=780N2=500N2=41750重切削F3=1280N3=100N3=83

6、.320L=10mm時平均負荷Fm =(F13n1t1+ F23n2t2+ Fn3nntn)/( n1t1+ n2t2+ nntn)1/3=(280320000.3+78035000.5+128031000.2)/( 20000.3+5000.5+1000.2) 1/3=584.5kgf平均回轉(zhuǎn)數(shù)Nm= (n1t1+ n2t2+ nntn)/(t1+t2+t3)= 20000.3+5000.5+1000.2)/(0.3+0.5+0.2)=870rpmL=12mm時平均負荷Fm =(F13n1t1+ F23n2t2+ Fn3nntn)/( n1t1+ n2t2+ nntn)1/3=(280316

7、670.3+78034170.5+1280383.30.2)/( 16670.3+4170.5+83.30.2) 1/3=584.5kgf平均回轉(zhuǎn)數(shù)Nm= (n1t1+ n2t2+ nntn)/(t1+t2+t3)= 16670.3+4170.5+83.30.2)/(0.3+0.5+0.2)=725.3rpm必要負荷容量Ca(60NmLt)1/3Fmfw10-2這里L(fēng)t=20000h, fw=1.2故l=10mm,Ca7115.6kgfl=12mm,Ca6670kgf(3) 螺帽的選定3列（50*10）2列（40*12）(4) 允許回轉(zhuǎn)數(shù)的檢驗危險速度由drnL2/f10-7(mm)在此L=最

8、大行程+螺帽的長度/2+軸端預(yù)留量=1050+232/2+110=1276mmf=21.9故l=10mm,dr14.8mm l=12mm,dr12.4mmdmn值,由高速dmn100000dm100000/n由此l=10mm dm50mml=12mm dm60mm(5) 滾珠絲杠系統(tǒng)剛性檢驗討論針對所要求的失位量,在此設(shè)定滾珠絲杠系統(tǒng)的構(gòu)成元件(絲杠軸,螺帽及支撐軸承)的失位量為20(m) 0.8=16(m)來加以討論. 此時滾珠螺桿系統(tǒng)構(gòu)成元件的彈性變位量(一方向負荷)為L 8(m)絲杠的剛性:Ks(彈性變形量: L)以會產(chǎn)生最大軸方向變形的絲杠軸中央位置加以算出由Ks=dr2E/Ls10-

9、3(kgf/m)(固定-固定)Ls=Fa/Ks= FaLs/(dr2E) 103(m)在此Fa:滑動阻力(Fa=280kgf),計算結(jié)果如表5.1螺帽的剛性:KN(彈性變形量: LN)以最大軸方向負荷的1/3設(shè)定為預(yù)壓負荷.Fa0=Fmax/3=1280/3=427 (kgf)此時的剛性由KN=0.8K(Fa0/Ca)1/3=0.8K(427/0.05Ca)1/3(kgf/m)LN= Fa/KN在此Ca,K:尺寸表記載值Fa:滑動阻力(Fa=280kgf)計算結(jié)果如表5.1 支撐軸承的剛性(彈性變形量: LB) 支撐軸承選用滾珠絲杠支撐專用精密斜角止推滾珠軸承(TAC系列) 軸徑:40 軸承編

10、號:40TAC72B DFF 1組 軸徑:40 軸承編號:40TAC72B DF 1組 軸徑:35 軸承編號:35TAC72B DFF 1組 軸徑:35 軸承編號:35TAC72B DF 1組 各軸承的剛性值KB(軸方向彈性系數(shù)),參照NSK精機制品樣本A258頁. LB=Fa/2KB 計算結(jié)果如下表5.1 螺帽號碼 絲缸軸螺帽支撐軸承合計LmKSLsKNLNKBLBDFT5010-7.5101.872.75201.71.391250.844.98DFT4012-560.094.661282.191200.8757.64（6）絲杠長Ls=最大行程+螺帽長+預(yù)留量（50*10）=1050+253

11、+110=1413Ls=最大行程+螺帽長+預(yù)留量（40*12）=1050+225+110=1385（7）選定滾珠絲杠的確認計算壽命預(yù)測Lt=(Ca/(fwFm)3106(1/(60Nm) （50*10） =(8340/(1.2584.5) 3106(1/(60870) =3220520000(h)Lt=(Ca/(fwFm)3106(1/(60Nm) （40*12） =(6220/(1.2584.5) 3106(1/(60725.3) =1602520000(h)允許回轉(zhuǎn)數(shù)(a) 危險速度n=fdr/L2107=21.944.4/14132107=48702000(rpm) （50*10）n=f

12、dr/L2107=21.934.1/13852107=38931667(rpm) （40*12）(b) dmn值dmn=512000=102000100000dmn=41.51667=69180.51000002. 精度的選定查NSK樣本A9頁之導(dǎo)程精度的容許值知:精度等級C3,E=0.029/1600(mm) e=0.018(mm)3. 熱變位對策根據(jù)軸承的負荷能力施加1.5.(1) 熱變位量:L=L =1210-61.51413=0.0254(mm) （50*10）L=L =1210-61.51385=0.0249(mm) （40*12）(2) 預(yù)拉力F=LKs （50*10）=LEdr2

13、/4L=(0.02542.110444.42)/41413=584(kgf) 累計導(dǎo)程的目標(biāo)值: -0.0254/1413mm預(yù)拉力: 584kgf拉伸量:0.0254(mm) F=LKs （40*12）=LEdr2/4L=(0.02492.110434.12)/41385=345(kgf) 累計導(dǎo)程的目標(biāo)值: -0.0249/1385mm預(yù)拉力: 345kgf拉伸量:0.0249(mm)4. 支撐軸承的選定假定支撐軸承的基本動額定負荷CB與預(yù)拉力F之比為,則以=F/CB0.2為標(biāo)準來選定軸承（50*10）軸承編號CB(kgf)40TAC72B DF32500.1840TAC72B DFF52

14、500.11 （40*12）軸承編號CB(kgf)35TAC72B DF31500.1135TAC72B DFF51500.075. 驅(qū)動馬達的選定(要求規(guī)格)工作臺速度: 2000rpm到達最高速所需時間: 0.1秒以下 (快送時)(1) 慣性扭矩:JL(馬達軸換算)螺桿軸 GDS2=(LD4)/8 （50*10）=(7.810-3141.354)/8=270.4(kgfcm2)GDS2=(LD4)/8 （40*12）=(7.810-3138.544)/8=108.5(kgfcms2)可動部GDW2=W(l/)2 （50*10） =4000(1/)2 =405.7(kgfcm2)GDW2=W

15、(l/2)2 （40*12） =4000(1.2/)2 =584.2(kgfcm2)聯(lián)軸器GDJ2=20.8(kgfcm2) (推定)合計GD2= GDS2_+ GDW2+ GDJ2=696.9(kgfcm2) （50*10） GD2= GDS2_+ GDW2+ GDJ2=713.5(kgfcms2) （40*12）(2) 驅(qū)動扭矩當(dāng)選用50*10 絲杠時: Fa0=(F+w)/3=(600+0.07*4000)/3=293.3kgf K=0.3(含預(yù)留量)預(yù)壓扭矩Tp=k(Fa0l/2)=0.3*(293.3*1/2)=14 kgfcm1=0.9軸承起動扭矩TB=8.5(kgfcm)快送時摩

16、擦扭矩TL1=Fa1*l/2=280*1/2*0.9 =49.5(kgfcm)重切削時摩擦扭矩TL2= Fa2*l/2=1280*1/2*0.9 =226.4(kgfcm)最大的驅(qū)動扭矩為預(yù)壓扭矩+重切削時摩擦扭矩+軸承起動扭矩TL=TP+TL2+TB=14+8.5+226.4=248.9kgf*cm=24.4Nm當(dāng)選用40*12 絲杠時: Fa0=(F+w)/3=(600+0.07*4000)/3=293.3kgf K=0.3(含預(yù)留量)預(yù)壓扭矩Tp=k(Fa0l/2)=16.8 kgfcm1=0.9軸承的起動扭矩:TB=8.5(kgfcm)快送時摩擦扭矩TL1=Fa1*l/2=280*1.

17、2/2*0.9 =59.5(kgfcm)重切削時摩擦扭矩TL2= Fa2*l/2=1280*1.2/2*0.9 =271.8(kgfcm)最大的驅(qū)動扭矩為預(yù)壓扭矩+重切削時摩擦扭矩+軸承起動扭矩TL=TP+TL2+TB=16.8+8.5+271.8=297.1kgf*cm=29.1Nm(3) 馬達的選定(選定條件)最高回轉(zhuǎn)數(shù) NM2000(rpm)馬達的額定扭矩 TMTL(kgfcm)馬達轉(zhuǎn)子慣量 4JL JMJL(kgfcm2)由上述可選擇如下的AC馬達馬達規(guī)格:額定出力:6KW最高回轉(zhuǎn)數(shù):NMAX=3000 rpm額定扭矩:TM=38Nm馬達轉(zhuǎn)子慣量JM=880kgfcm2(4) 到達最高

18、回轉(zhuǎn)數(shù)所需時間討論ta=J/(TM-TL) (2N) f/60在此 J:全慣性扭矩J=GD2/4g TM=2TMTL=快送時的驅(qū)動扭矩f 安全率(f=1.4)ta=0.152/(775.5-49.5) 22000/601.4 （50*10） =0.06(sec)0.1 sec ta=0.145/(775.5-59.5) 21667/601.4 （40*12）=0.05(sec) 0.1 secY軸一.設(shè)計條件Y軸承重:W1=0kgf最大行程:Smax=950mm快送速度:Vmax=15000mm/min定位精度:0.005/1000mm重復(fù)定位精度: 0.003mm失位:0.02mm要求壽命:

19、Lt=20000hr(16時250日10年0.5轉(zhuǎn)動率)滑動面摩擦系數(shù):=0.07加工內(nèi)容:鏜、銑、鉆加工驅(qū)動馬達:AC馬達(Nmax=3000rpm)二.運轉(zhuǎn)條件運轉(zhuǎn)區(qū)別軸方向負荷(kgf)快送速度(mm/min)使用時間比例(%)切削阻力滑動阻力快送001500030輕中切削3000500050重切削6000100020三.決定事項1.絲杠軸徑,導(dǎo)程,螺帽的選定(1)導(dǎo)程的選定采用齒輪減速，減速比為2：1由AC馬達的最高回轉(zhuǎn)數(shù)4000rpm，則導(dǎo)程LVmax/Nmax=15000/（4000/2）=7.5 (mm)在此以12mm加以討論。(2)基本動額定負荷的討論由負荷條件求取在各導(dǎo)程所需

20、負荷容量運轉(zhuǎn)條件軸方向負荷(kgf)回轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)L=12mm使用時間比例(%)快送F1=0N1=125030輕中切削F2=300N2=41750重切削F3=600N3=83.320平均負荷Fm =(F13n1t1+ F23n2t2+ Fn3nntn)/( n1t1+ n2t2+ nntn)1/3=(30034170.5+600383.30.2)/ (12500.3+4170.5+83.30.2) 1/3=248.7kgf平均回轉(zhuǎn)數(shù)Nm= (n1t1+ n2t2+ nntn)/(t1+t2+t3)= (12500.3+4170.5+83.30.2)/(0.3+0.5+0.2)=600.1rp

21、m必要負荷容量Ca(60NmLt)1/3Fmfw10-2這里L(fēng)t=20000rpm,fw=1.2故Ca2675kgf(3)螺帽的選定因為Y軸用螺母旋轉(zhuǎn)式,初步確定選取4列（50*12） (4)允許回轉(zhuǎn)數(shù)的檢驗危險速度由drnL2/f10-7(mm)在此L=最大行程+螺帽的長度/2+軸端預(yù)留量=950+163/2+50=1081.5mmf=3.4故dr43mmdmn值,由高速dmn70000dm70000/n由此 dm56mm (5)絲杠長Ls=最大行程+螺帽長+預(yù)留量=950+195+50=1195(6)選定滾珠絲杠的確認計算壽命預(yù)測Lt=Ca/(fwFm)31061/(60Nm) =5850

22、/(1.2248.7) 31061/(60600.1) =20918020000(h)允許回轉(zhuǎn)數(shù)(a) 危險速度n=fdr/L2107=3.444/1081.52107=1270.51250(rpm) (b) dmn值dmn=51.751250=64687.5JMJL(kgfcm2)由上述可選擇如下的AC馬達馬達規(guī)格:額定出力:4KW最高回轉(zhuǎn)數(shù):NMAX=3000 rpm額定扭矩:TM=22Nm馬達轉(zhuǎn)子慣量JM=480kgfcm2(4) 到達最高回轉(zhuǎn)數(shù)所需時間討論ta=J/(TM-TL) (2N) f/60在此 J:全慣性扭矩J=GD2/4g TM=2TMTL=快送時的驅(qū)動扭矩f 安全率(f=

23、1.4)ta=0.064/(449-0) 21250/601.4 =0.03(sec)0.1 secZ軸一.設(shè)計條件Z軸承重:W1=6000kgf最大行程:Smax=950mm快送速度:Vmax=20000mm/min定位精度:0.005/1000mm重復(fù)定位精度: 0.003mm失位:0.02mm要求壽命:Lt=20000hr(16時250日10年0.5轉(zhuǎn)動率)滑動面摩擦系數(shù):=0.07加工內(nèi)容:鏜、銑、鉆加工驅(qū)動馬達:AC馬達(Nmax=3000rpm)二.運轉(zhuǎn)條件運轉(zhuǎn)區(qū)別軸方向負荷(kgf)快送速度(mm/min)使用時間比例(%)切削阻力滑動阻力快送04202000030輕中切削500

24、420500050重切削1000420100020滑動阻力Fr=6000 0.07=420kgf(貼聚四氟乙烯靜摩擦系數(shù)為0.10,動摩擦系數(shù)為0.07)三.決定事項1 杠軸徑,導(dǎo)程,螺帽的選定（1）導(dǎo)程的選定由AC馬達的最高回轉(zhuǎn)數(shù)LVmax/Nmax=20000/3000=6.7(mm)加大導(dǎo)程在進給速度方面有利,但因控制方面所需之分解能的緣故,在此僅以10及12mm加以討論。（2）基本動額定負荷的討論由負荷條件求取在各導(dǎo)程所需負荷容量運轉(zhuǎn)條件軸方向負荷(kgf)回轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)使用時間比例(%)L=10mmL=12mm快送F1=420N1=2000N1=166730輕中切削F2=920N2

25、=500N2=41750重切削F3=1420N3=100N3=83.320L=10mm時平均負荷Fm =(F13n1t1+ F23n2t2+ Fn3nntn)/( n1t1+ n2t2+ nntn)1/3=(420320000.3+92035000.5+142031000.2)/( 20000.3+5000.5+1000.2) 1/3=698.4kgf平均回轉(zhuǎn)數(shù)Nm= (n1t1+ n2t2+ nntn)/(t1+t2+t3)= 20000.3+5000.5+1000.2)/(0.3+0.5+0.2)=870rpmL=12mm時平均負荷Fm =(F13n1t1+ F23n2t2+ Fn3nnt

26、n)/( n1t1+ n2t2+ nntn)1/3=(420316670.3+92034170.5+1420383.30.2)/( 16670.3+4170.5+83.30.2) 1/3=698.4kgf平均回轉(zhuǎn)數(shù)Nm= (n1t1+ n2t2+ nntn)/(t1+t2+t3)= 16670.3+4170.5+83.30.2)/(0.3+0.5+0.2)=725.3rpm必要負荷容量Ca(60NmLt)1/3Fmfw10-2這里L(fēng)t=20000h, fw=1.2故l=10mm,Ca8392.4kgfl=12mm,Ca8001.8kgf（3）螺帽的選定3列（50*10）2列（50*12）（4）

27、允許回轉(zhuǎn)數(shù)的檢驗危險速度由drnL2/f10-7(mm)在此L=最大行程+螺帽的長度/2+軸端預(yù)留量=950+253/2+110=1186.5mmf=21.9故l=10mm,dr12.9mm l=12mm,dr10.7mmdmn值,由高速dmn100000dm100000/n由此l=10mm dm50mml=12mm dm60mm（5）滾珠絲杠系統(tǒng)剛性檢驗討論針對所要求的失位量,在此設(shè)定滾珠絲杠系統(tǒng)的構(gòu)成元件(絲杠軸,螺帽及支撐軸承)的失位量為20(m) 0.8=16(m)來加以討論. 此時滾珠螺桿系統(tǒng)構(gòu)成元件的彈性變位量(一方向負荷)為L 8(m)絲杠的剛性:Ks(彈性變形量: L)以會產(chǎn)生

28、最大軸方向變形的絲杠軸中央位置加以算出由Ks=dr2E/Ls10-3(kgf/m)(固定-固定)Ls=Fa/Ks= FaLs/(dr2E) 103(m)在此Fa:滑動阻力(Fa=420kgf),計算結(jié)果如表5.1螺帽的剛性:KN(彈性變形量: LN)以最大軸方向負荷的1/3設(shè)定為預(yù)壓負荷.Fa0=Fmax/3=1420/3=473.3 (kgf)此時的剛性由KN=0.8K(Fa0/Ca)1/3=0.8K(473.3/0.05Ca)1/3(kgf/m)LN= Fa/KN在此Ca,K:尺寸表記載值Fa:滑動阻力(Fa=420kgf)計算結(jié)果如表5.1 支撐軸承的剛性(彈性變形量: LB) 支撐軸承

29、選用滾珠絲杠支撐專用精密斜角止推滾珠軸承(TAC系列) 軸徑:40 軸承編號:40TAC72B DFF 1組 軸徑:40 軸承編號:40TAC72B DF 1組 各軸承的剛性值KB(軸方向彈性系數(shù)),參照NSK精機制品樣本A258頁. LB=Fa/2KB 計算結(jié)果如下表5.1螺帽號碼 絲缸軸螺帽支撐軸承合計LmKSLsKNLNKBLBDFT5010-7.5109.63.83209.521250.846.67DFT5012-5103.74.05147.72.841250.847.73(6)絲杠長Ls=最大行程+螺帽長+預(yù)留量（50*10）=950+253+110=1313Ls=最大行程+螺帽長+

30、預(yù)留量（50*12）=950+231+110=1291(7)選定滾珠絲杠的確認計算壽命預(yù)測Lt=(Ca/(fwFm)3106(1/(60Nm) （50*10） =(8340/(1.2698.4) 3106(1/(60870) =18878.620000(h)Lt=(Ca/(fwFm)3106(1/(60Nm) （50*12） =(7920/(1.2698.4) 3106(1/(60725.3) =1939320000(h)允許回轉(zhuǎn)數(shù)(c) 危險速度n=fdr/L2107=21.944.4/1186.52107=69072000(rpm) （50*10）n=fdr/L2107=21.943.2/

31、1186.52107=67201667(rpm) （50*12）(d) dmn值dmn=512000=102000100000dmn=51.51667=85850.51000002.精度的選定查NSK樣本A9頁之導(dǎo)程精度的容許值知:精度等級C3,E=0.029/1600(mm) e=0.018(mm)3.熱變位對策根據(jù)軸承的負荷能力施加1.5.(1)熱變位量:L=L =1210-61.51313=0.024(mm) （50*10）L=L =1210-61.51291=0.023(mm) （50*12）(2)預(yù)拉力F=LKs （50*10）=LEdr2/4L=(0.0242.110444.42)

32、/41313=594(kgf) 累計導(dǎo)程的目標(biāo)值: -0.024/1313mm預(yù)拉力: 594kgf拉伸量:0.024(mm) F=LKs （50*12）=LEdr2/4L=(0.0232.110443.22)/41291=476.6(kgf) 累計導(dǎo)程的目標(biāo)值: -0.023/1291mm預(yù)拉力: 476.6kgf拉伸量:0.023(mm)4.支撐軸承的選定假定支撐軸承的基本動額定負荷CB與預(yù)拉力F之比為,則以=F/CB0.2為標(biāo)準來選定軸承（50*10）軸承編號CB(kgf)40TAC72B DF32500.1840TAC72B DFF52500.11 （50*12）軸承編號CB(kgf)

33、40TAC72B DF32500.1540TAC72B DFF52500.095.驅(qū)動馬達的選定(要求規(guī)格)工作臺速度: 2000rpm到達最高速所需時間: 0.1秒以下 (快送時)(1)慣性扭矩:JL(馬達軸換算)螺桿軸 GDS2=(LD4)/8 （50*10）=(7.810-3131.354)/8=251.2(kgfcm2)GDS2=(LD4)/8 （50*12）=(7.810-3129.154)/8=247(kgfcms2)可動部GDW2=W(l/)2 （50*10） =6000(1/)2 =608.5(kgfcm2)GDW2=W(l/2)2 （50*12） =6000(1.2/)2 =

34、876.3(kgfcm2)聯(lián)軸器GDJ2=20.8(kgfcm2) (推定)合計GD2= GDS2_+ GDW2+ GDJ2=880.5(kgfcm2) （50*10） GD2= GDS2_+ GDW2+ GDJ2=1144.1(kgfcms2) （50*12）(2)驅(qū)動扭矩當(dāng)選用50*10 絲杠時: Fa0=(F+w)/3=(1000+0.07*6000)/3=473.30kgf K=0.3(含預(yù)留量)預(yù)壓扭矩Tp=k(Fa0l/2)=0.3*(473.3*1/2)=22.6 kgfcm1=0.9軸承起動扭矩TB=8.5(kgfcm)快送時摩擦扭矩TL1=Fa1*l/2=420*1/2*0.

35、9 =74.3(kgfcm)重切削時摩擦扭矩TL2= Fa2*l/2=1420*1/2*0.9 =251.2(kgfcm)最大的驅(qū)動扭矩為預(yù)壓扭矩+重切削時摩擦扭矩+軸承起動扭矩TL=TP+TL2+TB=22.6+8.5+251.2=282.3kgf*cm=27.7Nm當(dāng)選用50*12 絲杠時: Fa0=(F+w)/3=(1000+0.07*6000)/3=473.3kgfK=0.3(含預(yù)留量)預(yù)壓扭矩Tp=k(Fa0l/2)=27.1 kgfcm1=0.9軸承的起動扭矩:TB=8.5(kgfcm)快送時摩擦扭矩TL1=Fa1*l/2=420*1.2/2*0.9 =89.2(kgfcm)重切削

36、時摩擦扭矩TL2= Fa2*l/2=1420*1.2/2*0.9 =301.5(kgfcm)最大的驅(qū)動扭矩為預(yù)壓扭矩+重切削時摩擦扭矩+軸承起動扭矩TL=TP+TL2+TB=27.7+8.5+301.5=337.7kgf*cm=33.1Nm(3)馬達的選定(選定條件)最高回轉(zhuǎn)數(shù) NM2000(rpm)馬達的額定扭矩 TMTL(kgfcm)馬達轉(zhuǎn)子慣量 4JLJMJL (kgfcm2)由上述可選擇如下的AC馬達馬達規(guī)格:額定出力:6KW最高回轉(zhuǎn)數(shù):NMAX=3000 rpm額定扭矩:TM=38Nm馬達轉(zhuǎn)子慣量JM=880kgfcm2(4) 到達最高回轉(zhuǎn)數(shù)所需時間討論ta=J/(TM-TL) (2

37、N) f/60在此 J:全慣性扭矩J=GD2/4g TM=2TMTL=快送時的驅(qū)動扭矩f 安全率(f=1.4)ta=0.225/(775.5-74.3) 22000/601.4 （50*10） =0.094(sec)0.1 sec ta=0.292/(775.5-89.2) 21667/601.4 （50*12）=0.08(sec) 0.1 sec以下是另外一種機床的設(shè)計，可參考用CAD繪制示意圖添加到上面的設(shè)計選取部分，圖中文字改用中文。Z軸驅(qū)動電機的選取(choosing Z axis drive motor )條件：Wwt=1500kgWwp=4000kgFa=500kg=0.05(mo

38、ve), =0.1(whisht)Fc=1000kg1. 加工過程(maching process)中電機扭矩(motor torque)的計算(calculate)f=(Wwt+ Wwp- Fc) =0.05(1500+4000-500) =250(kgf)Fm = Fc+ f =1000+250 =1250(kgf)螺紋升角(screw thread rise angle)=arctan12/(63)=3.47當(dāng)量摩擦角(correspond friction angle) (由旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動revolve sport conversion to straightly)tan=0.0

39、025=0.143Nst= Fm63/2tan(+)Nst= 125063/2tan(3.47+0.143)24.4 (Nm) 注: 考慮軸承摩擦力矩(bearing friction torque)需加大0.8(Nm)Nb=bd/2Fm=0.8(Nm) (d=55mm, b=0.0015)選擇(choose)Nst=30Nm,30/3000i電機2. 由靜止到最大速度瞬間電機扭矩的討論(from stillness to max. velocity ,discuss motor torque )條件：Wwt=1500kgWwp=4000kgFa=500kg=0.05(move), =0.1(

40、whisht)Fv=( Wwt+ Wwp +Fa )aVmax=20m/min,t0=0.2s,a=?Vmax=at0a= Vmax/ t0=30/(600.2) 0.26gFm = Fv+ f=(1500+4000-500) 0.26+0.1(1500+4000-500)=1800(kgf)Nmax= Fm63/2tan(+) =180063/2tan(3.47+0.143) 35(Nm)Nst= Nmax/2=17.5(Nm)選擇(choose)Nst=30Nm,30/3000i電機綜合以上2點,所以選30/3000i電機X軸傳動部分設(shè)計一、絲桿的選定：1、 導(dǎo)程l的選定：條件：最大進給速

41、度Vmax=20m/min 馬達最大轉(zhuǎn)速Nmax=2000rpmlVmax/Nmax=200000/2000=10初定l=12；l=162、 危險速度的計算： drn.L2.10-7/fL=最大行程+螺帽長+調(diào)整量=2400+195+110=2705mmf=21.9n=1667rpm n=1250rpm1) 當(dāng)導(dǎo)程為l=12時: dr1667*27052*10-7/21.9=55.7mm結(jié)論:63*12絲桿dr=56.255.7,接近于危險值2) 當(dāng)導(dǎo)程為l=16時: dr1250*27052*10-7/21.9=41.8mm結(jié)論:63*16絲桿dr=55.241.8,可行3、 dm n值的計

42、算： dm n1000001) 當(dāng)選用63*12時: dm n=64.5*1667=107521.5100000需向NSK公司洽談2) 當(dāng)選用63*16時: dm n=65*1250=81250100000結(jié)論:可選用63*12,如選用63*16時比較可靠.二、驅(qū)動馬達的選定：1、 切削扭矩的計算： 條件: W=7000kg Fc=600 kg F=W/3=2300 kg f=(W-F)=0.05*(7000-2300)=235 kg 故:切削時的受力為Fm= Fc +f=600+235=835 kg tan-1=63/12=16.49Fm=Fm/ tan-1=835/16.49=50.6 kg=496N扭矩NST= Fm*r=496*63*10-3/2=15.6Nm可選用22電機tan-1=63/16=12.37Fm=Fm/ tan-1=835/12.37=67.5 kg=662N扭矩NST= Fm*r=662*63*10-3/2=20.9Nm可選用22電機，選用30比較可靠2、 起動扭矩的計算： 條件：最大進給速度Vmax=20m/min=0.33m/s 達到最高速度所需時間t0=0.