數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)方案

1、數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 設(shè)計(jì)方案11 數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章主要對(duì)數(shù)控滑臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括：交流伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、軸承、導(dǎo)軌、滑鞍等零部件的設(shè)計(jì)。所采用的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：進(jìn)給系統(tǒng)采用進(jìn)給伺服電機(jī)直接帶動(dòng)滾珠絲杠，取消了齒輪減速機(jī)構(gòu)，使機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高位移精度，減少傳動(dòng)誤差；軸承采用深溝球軸承，它主要承受徑向載荷，亦能承受一定的雙向軸向載荷，高轉(zhuǎn)速時(shí)，可用來(lái)承受純軸向載荷，并且價(jià)格便宜。機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的剛度較高，運(yùn)動(dòng)控制精確及傳動(dòng)平穩(wěn)。1 2數(shù)控滑臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案對(duì)數(shù)控滑臺(tái)而言，主要是縱橫方向兩個(gè)坐標(biāo)的傳動(dòng)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，決定采用點(diǎn)位控制，用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)

2、的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，這樣可以使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本低， 調(diào)試維修容易，為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，此工作臺(tái)采用滾珠絲杠螺母副和滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌，為盡量消除齒側(cè)間隙。1. 交流伺服電機(jī)- 交流電動(dòng)機(jī)與直流伺服電機(jī)相比，交流電動(dòng)機(jī)輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高10 %70 % ,止匕外，交流電動(dòng)機(jī)的容量可比直流電動(dòng)機(jī)造得大，達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都傾向采用交流伺服驅(qū)動(dòng)，交流伺服驅(qū)動(dòng)已有取代直流伺服驅(qū)動(dòng)之勢(shì)。2. 聯(lián)軸器采用機(jī)械式結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器的特點(diǎn)是大扭矩承載、高扭矩剛性和卓越靈敏度；免維護(hù)、超強(qiáng)抗油和耐腐蝕性；零回轉(zhuǎn)間隙；體積小巧的聯(lián)軸器，總長(zhǎng)度短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3. 滾珠絲杠選用

3、的滾珠絲杠精度高，并通過(guò)使用高純凈度的合金鋼并采取特殊的表面熱處理方式，使產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐久性。4. 絲杠螺母座一采用徑向安裝尺寸小，安裝簡(jiǎn)便的絲杠螺母座。5. 滑鞍一采用田字格結(jié)構(gòu)，徹底減輕滑鞍的重量，數(shù)控滑臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)如圖1-1所示:如圖1-1GB/T70，l-2000WH16J5：020G0/T9316M161019SKJC -10223 a耳18SKJC-10J3104HT?0017GB/170,1-2000*>i：i 口？616SKJC-1001上 b由機(jī)3際X15irK7101-3踹手刁，粘工-mwu14GR/T70.1-?000優(yōu) M1?X5413SK：-2030電與宜HT

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5、 h第二章數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)2.1 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)一，機(jī)床導(dǎo)軌的功用導(dǎo)軌在機(jī)器中十分重要，在機(jī)床中尤其重要。機(jī)床導(dǎo)軌的功用是起導(dǎo)向及支承作用，即保證運(yùn)動(dòng)部件在外力的作用下（ 運(yùn)動(dòng)部件本身的重量、工件重量、 切削力及牽引力等） 能準(zhǔn)確地沿著一定方向的運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)軌副中，與運(yùn)動(dòng)部件聯(lián)成一體的運(yùn)動(dòng)一方叫做動(dòng)導(dǎo)軌，與文承件聯(lián)成一體固定不動(dòng)的一方為支承導(dǎo)軌，動(dòng)導(dǎo)軌對(duì)于支承導(dǎo)軌通常是只有一個(gè)自由度的直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。二、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求1導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是指運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的直線性及圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的真圓性，以及導(dǎo)軌同其它運(yùn)動(dòng)件之間相互位置的準(zhǔn)確性，影響導(dǎo)向精度的主要因素有：導(dǎo)軌的幾何精

6、度，導(dǎo)軌的接觸精度及導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件結(jié)構(gòu)剛度和熱變形，動(dòng)壓導(dǎo)軟和靜壓導(dǎo)軌之間油膜的剛度，以及導(dǎo)軌的裝配質(zhì)量等等。2剛度導(dǎo)軌的剛度是機(jī)床工作質(zhì)量的重要指標(biāo)，它表示導(dǎo)軌在承受動(dòng)靜載荷下抵抗變形的能力，若剛度不足，則直接影響部件之間的相對(duì)位置精度和導(dǎo)向精度，另外還使得導(dǎo)軌面上的比壓分布不均，加重導(dǎo)軌的磨損，因此導(dǎo)軌必須具有足夠的剛度o3 耐磨性導(dǎo)軌的不均勻磨損，破壞導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度從而影響機(jī)床的加工精度的材料、導(dǎo)軌面的摩掠性質(zhì)，導(dǎo)軌受力情況及兩導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度有關(guān)。4低速平穩(wěn)性當(dāng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌作低速運(yùn)動(dòng)或微量移動(dòng)時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不產(chǎn)生爬行 現(xiàn)象，機(jī)床的爬行現(xiàn)象將影響被加工零件粗糙度和加工

7、精度，特別是對(duì)高精 度機(jī)床來(lái)說(shuō)，必須引起足夠的重視。5 .結(jié)構(gòu)工藝性在可能的情況下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造、調(diào)整和維護(hù) 應(yīng)盡量減少刮研量，對(duì)于鐐裝導(dǎo)軌，應(yīng)做到更換容易，力求工藝性及經(jīng)濟(jì)性 好。三，導(dǎo)軌的選擇(c)矩形三角形燕尾形圓形四，導(dǎo)軌基本類型及特點(diǎn)1 .導(dǎo)軌按工作性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。2 .校運(yùn)動(dòng)軌跡可分為直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 o3 .按受力情況可分為開(kāi)式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。如圖738所示4 .按摩掠性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。圖7-38常用導(dǎo)軌型式a）開(kāi)式b）閉式滑動(dòng)導(dǎo)軌按其表面摩掠形式又可分為：液體靜壓導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌面間有一層靜壓泊膜，具摩掠性質(zhì)屬于純液體摩

8、掠，多 用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。液體動(dòng)壓導(dǎo)軌，當(dāng)導(dǎo)軌面之間相對(duì)滑動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí), 液體的動(dòng)壓效應(yīng)使導(dǎo)軌面問(wèn)形成壓力泊膜，把導(dǎo)軌面隔開(kāi)。這種導(dǎo)軌屬于純液體 摩擦，多用于主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌?；旌夏β訉?dǎo)軌，這種導(dǎo)軌在導(dǎo)向面間有一定的動(dòng)壓 效應(yīng)，但相對(duì)滑動(dòng)速度還不足以形成完全的壓力油楔，導(dǎo)軌面大部分仍處于直接觸介于液體摩掠和干摩掠（ 邊界摩擦 ） 之間的狀態(tài)，大部分進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌屬于此 類型。滾動(dòng)導(dǎo)軌是兩導(dǎo)軌面之間為滾動(dòng)摩擦，導(dǎo)軌間采用該珠、滾柱或該針等為滾動(dòng)體，目前它在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中用得較多。五，數(shù)控機(jī)床常用的滑動(dòng)導(dǎo)軌數(shù)控機(jī)床常用直線運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀的組合形式主要有：三角形一矩形 （ 圖 7 38） 矩形一矩

9、形（ 圖 7 39） 。這兩種導(dǎo)軌的剛度高，承載能力強(qiáng)，加工、檢驗(yàn)和維修方便。為提高低速性能，減少爬行，提高導(dǎo)軌壽命，在動(dòng)導(dǎo)軌上都貼有塑料帶。數(shù)控機(jī)床少用不貼塑的摩擦滑動(dòng)導(dǎo)軌。圖738a為開(kāi)式，沒(méi)有壓板，不能承受較大的翻轉(zhuǎn)力矩，圖 7 38b 是閉式，有壓板可以承受翻轉(zhuǎn)力矩，圖 7 39a為窄式導(dǎo)向，工作臺(tái)由一條導(dǎo)軌的兩側(cè)導(dǎo)向；圖7 39b 為寬式導(dǎo)向，由兩條導(dǎo)軌的側(cè)導(dǎo)向，兩個(gè)導(dǎo)向面的距離較大，熱膨脹時(shí)變形量大，須留較大的側(cè)向間隙，因而導(dǎo)向性不如窄式好。7-39寬式和窄式導(dǎo)軌步開(kāi)式窄導(dǎo)向 切閉式寬導(dǎo)向貼塑導(dǎo)軌是一種金屬對(duì)塑料的摩擦形式，屆滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌.它是在動(dòng)導(dǎo)軌的 摩擦表面上貼上一層由塑料等

10、其它化學(xué)材料組成的塑料薄膜軟帶，以提高導(dǎo)軌的 耐磨性，降低摩擦系數(shù)，而支承導(dǎo)軌則是淬火鋼導(dǎo)軌。貼塑導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是：摩擦 系數(shù)低，在0.030.05圍，動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近，不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象；接合面抗咬 合磨損能力強(qiáng)，減振性好；耐磨性高，與鑄鐵一鑄鐵摩擦付比可提高12倍；化學(xué)穩(wěn)定性好（耐水，泊）；可加工性能好、工藝簡(jiǎn)單、成本低；當(dāng)有硬粒落入導(dǎo)軌 面上也可擠入塑料部，避免了磨損和撕傷導(dǎo)軌。塑料藤膜是以聚四式乙烯為基體，并與青飼料、鉛粉等境料經(jīng)混合、模壓、 燒結(jié)等工藝，最終形成根據(jù)實(shí)際需要尺寸的軟帶。如圖740所示。1 一號(hào)軌軟帶2粘接材樹(shù)3粘接層厚度六，滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)驗(yàn)算導(dǎo)軌的變形主要是接觸變形，有時(shí)也

11、應(yīng)考慮導(dǎo)軌部分局部變形的影響。1 .導(dǎo)軌的受力分析導(dǎo)軌上所受的外力一般包括切削力、工件和夾具的重量、動(dòng)導(dǎo)軌所在部件的 重量和牽引力。首先建立外力矩方程式，然后依次求牽引力，支反力和支反力矩。具體受力分析可參看有關(guān)機(jī)床參考書(shū)。2 . 計(jì)算導(dǎo)軌的壓強(qiáng)根據(jù)支反力可求出導(dǎo)軌的平均壓強(qiáng)。加入支反力矩的影響，就可以求出導(dǎo)軌的最大壓強(qiáng)。設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)合理選擇許用壓強(qiáng)，如許用壓強(qiáng)取得過(guò)大，則會(huì)加劇導(dǎo)軌的磨損；若取得過(guò)小，又會(huì)增加導(dǎo)軌的尺寸。具體可參看有關(guān)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)。五、提高導(dǎo)軌耐磨性措施1. 爭(zhēng)取無(wú)磨損保證完全的液體潤(rùn)滑，使?jié)櫥瑒┌涯Σ撩嫱耆指糸_(kāi)。2. 爭(zhēng)取少磨損1 )正確選擇摩擦副的材料和熱處理2 )降低壓強(qiáng)

12、3 )改變摩擦性質(zhì)4 )加強(qiáng)防護(hù)3. 爭(zhēng)取均勻磨損磨損不均勻的原因主要有兩個(gè)：1)在摩擦面上壓強(qiáng)分布不均；2)各個(gè)部分的使用機(jī)會(huì)不同。爭(zhēng)取均勻磨損有如下措施：(1) 力求使摩擦面上壓強(qiáng)均勻分布，例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能使集中載荷對(duì)稱；(2) 盡量減少扭轉(zhuǎn)力矩和傾覆力矩；(3) 保證工作臺(tái)、溜板等支承件有足夠的剛度；(4) 摩擦副中全長(zhǎng)上使用機(jī)會(huì)不均的那一件硬度應(yīng)高些。4. 磨損后應(yīng)能補(bǔ)償磨損量磨損后間隙變大了，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在構(gòu)造上能補(bǔ)償這個(gè)間隙。補(bǔ)償方法可以是自動(dòng)的連續(xù)補(bǔ)償，也可以是定期的人工補(bǔ)償。七，爬行現(xiàn)象和防止爬行措施在低速運(yùn)動(dòng)及間歇微量位移機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)的現(xiàn)象稱為爬行。產(chǎn)生爬行

13、的原因：1）摩擦副存在著靜動(dòng)摩擦系數(shù)之差。2） 運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量較大，因而具有較大的慣性；3） 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度不足。當(dāng)移動(dòng)件的質(zhì)量、摩擦副摩擦面間的摩擦性質(zhì)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度一定時(shí)，在 移動(dòng)速度低到一定值后就會(huì)產(chǎn)生爬行。這個(gè)值就稱為爬行的臨界速度。降低臨界速度的措施有:1）減少靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之差和改變動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度變化的特性;2）提高傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度；3）采用幾種辦法聯(lián)合使用根據(jù)以上導(dǎo)軌的類型選出本設(shè)計(jì)適合的導(dǎo)軌，其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示: EK?ft,rM 技術(shù)要求;咽角 ，正大處& aMRAiH如圖2-12.2滑鞍的設(shè)計(jì)2.2.1概述滑鞍在數(shù)控機(jī)床中的作用是連接絲杠和工作臺(tái)，它在數(shù)控機(jī)床中的

14、作用是不可或缺的部件。他把絲杠的旋轉(zhuǎn)變?yōu)榛_(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。2.2.2 滑鞍的結(jié)構(gòu)與尺寸要求滑鞍的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：2.2.3 滑鞍連接座的設(shè)計(jì)滑鞍連接座是把滾珠絲杠和滑鞍連接在一起的一個(gè)重要部件，其材料為鑄 件。如圖2-2如圖2-2第三章數(shù)控滑臺(tái)傳動(dòng)件的選擇3.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇3.1.1 交流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)：1）調(diào)速圍寬，伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著控制電壓改變，能在寬的圍連續(xù)調(diào)節(jié)；(2) 轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實(shí)現(xiàn)迅速啟動(dòng)、停轉(zhuǎn)；(3) 控制功率小，過(guò)載能力強(qiáng)，可靠性好；(4) 可控。(5) .2 電動(dòng)機(jī)的選擇原則：基本依據(jù)：滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性要求前提下、力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可

15、靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。1 對(duì)不要求調(diào)速、對(duì)啟動(dòng)性能無(wú)過(guò)高要求的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)優(yōu)先考慮使用一般鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)；若要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，可用高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。2 對(duì)于要求經(jīng)常啟、制動(dòng)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大、又有一定調(diào)速要求生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)考慮選用線繞式異步電動(dòng)機(jī)。3 對(duì)于只需要幾種速度，不要求無(wú)級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，可選用多速異步電動(dòng)機(jī)。4 對(duì)于要求恒速穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械，且需要補(bǔ)償電網(wǎng)功率因數(shù)的場(chǎng)合，應(yīng)優(yōu)先考慮選用同步電動(dòng)機(jī)( 如 TD 型等 ) 。5 對(duì)于需要大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又要求恒功率調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，常選用直流串勵(lì)或復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。6 對(duì)于要求大圍無(wú)級(jí)調(diào)速，且要求經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，則可選

16、用帶調(diào)速裝置的直流電動(dòng)機(jī)或鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。3.1.3 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)統(tǒng)計(jì)法是對(duì)大量的拖動(dòng)系數(shù)統(tǒng)用電動(dòng)機(jī)容量的統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，進(jìn)行分析，找出電動(dòng)機(jī)功率與生產(chǎn)機(jī)械主要參數(shù)之間的關(guān)系而得出的實(shí)用公式，已知本機(jī)床工件的最大直徑為150mm按統(tǒng)計(jì)法計(jì)算拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為：P=36.5D1. 54=36.5 X 0.201.54kw=3.06kw實(shí)際選用4.0kw 的交流伺服電動(dòng)機(jī)，與計(jì)算結(jié)果相近表 3-1 電動(dòng)機(jī)主要性能工作時(shí)間：連續(xù)安裝方式：法蘭式勵(lì)磁方式：永磁式振動(dòng)等級(jí)：V15耐熱級(jí)別：B 級(jí)連結(jié)方式：直接連接絕緣電阻：DC500V 10MD以上絕緣耐壓：200V級(jí)AC1500V 1分鐘環(huán)境溫度：0+

17、40 C400V級(jí)AC1800V 1分鐘環(huán)境濕度：2080%（不結(jié)露）保護(hù)方式：全封閉，自冷、IP67電壓 200V 級(jí)選用安川彳服電機(jī)SGMGH列電動(dòng)機(jī)，電機(jī)軸的直徑為 0 35m成口圖3-1所示圖 3-1 安川電動(dòng)機(jī)3.2 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與選擇3.2.1 聯(lián)軸器的作用聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件疇，用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸） 使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。常用聯(lián)軸器有膜片聯(lián)軸器，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬(wàn)向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。3.2.

18、2 聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)原理及型號(hào)選擇一般機(jī)械都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)組成，這三部分必須聯(lián)接起來(lái)才能工作， 而聯(lián)軸器就是把它們聯(lián)接起來(lái)的一種重要裝置。聯(lián)軸器主要用于兩軸之間的聯(lián)接，它也可用于軸和其它零件（卷筒、齒輪、帶輪等）之間的聯(lián)接。它的主要任務(wù)是傳遞扭矩。根據(jù)被聯(lián)接兩軸的相對(duì)位置關(guān)系，聯(lián)軸器可分為剛性、彈性和液力三種。剛性聯(lián)軸器用在兩軸能嚴(yán)格對(duì)中，并在工作時(shí)不發(fā)生相對(duì)位移的地方；彈性聯(lián)軸器用在兩軸有偏斜或工作中有相對(duì)位移的地方；液力聯(lián)軸器是用液體動(dòng)能來(lái)傳遞功率，用在需要保護(hù)原動(dòng)機(jī)不遭過(guò)載損壞而又可空載起動(dòng)的地方。幾種常用的聯(lián)軸器：一、剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)接兩軸軸線的相對(duì)偏移的能

19、力，也不具備緩沖減 震性能；但剛性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。適用于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、軸 的剛性較大、且能保證被聯(lián)接兩軸軸線相對(duì)偏移極小的情況下。凸緣式聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器二、撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器具有對(duì)被聯(lián)接兩軸軸線相對(duì)偏移的補(bǔ)償能力，最大補(bǔ)償量隨型號(hào) 的不同而異。凡被聯(lián)接兩軸的同軸度不易保證的場(chǎng)合，都應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器是無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器，具有較好 的補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移的能力、承載能力大；但不具備緩沖減震性能。適用于軸的 剛度較大、中載、低速且無(wú)劇烈沖擊的場(chǎng)合。滾子鏈聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器也是一種無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器。具有結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、效率高，并具有一定的補(bǔ)

20、償兩軸相對(duì)偏移能力；但在高速、 轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或正反轉(zhuǎn)時(shí)有沖擊噪聲，不具備緩沖減震能力，不能承受軸向力等。 適用于高溫、多塵、油污、及潮濕等惡劣環(huán)境下工作。萬(wàn)向聯(lián)軸器 萬(wàn)向聯(lián)軸器用于兩軸有很大角向位移的場(chǎng)合， 最大角向補(bǔ)償 兩可達(dá)35°45°。常用在汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床等行業(yè)。聯(lián)軸器型號(hào)的選擇及其計(jì)算計(jì)算轉(zhuǎn)矩工作情況系聯(lián)軸器傳遞所選聯(lián)軸器1 .名義轉(zhuǎn)矩T (N-mj)T=9550P/n=9550X 1.96/6000=3.12N - m2 . 計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC考慮機(jī)器啟動(dòng)時(shí)的彈性力和過(guò)載等影響，應(yīng)將名義轉(zhuǎn)矩修正為計(jì)算轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc（N- m）可按下式計(jì)算：TC=KT式中K

21、的工作情況系數(shù)為1.25-1.5Tc=1.25X3.12=3.9N - m所以聯(lián)軸器選擇的型號(hào)為：凸緣式聯(lián)軸器，其中d=d2 = 0 35mm注：d1 為電機(jī)軸的直徑，d2 為滾珠絲杠的直徑圖 聯(lián)軸器3.3 滾珠絲杠的選擇3.3.1 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精 度、可

22、逆性和高效率的特點(diǎn)。1、與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為1/3由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過(guò)去的?t動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3以下，即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。2、高精度的保證滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面，對(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。3、微進(jìn)給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng)，所以啟動(dòng)力矩極小，不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。4、無(wú)側(cè)隙、剛性高滾珠

23、絲杠副可以加予壓，由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值 ，進(jìn)而得到 較高的剛性（滾珠絲杠通過(guò)給滾珠加予壓力，在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí)，由 于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng) ）。（運(yùn)動(dòng)）05、高速進(jìn)給可能滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給精度公差：P5 .P7. fi遨3.3.2 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)1、滾珠絲杠副的種類與結(jié)構(gòu)滾珠絲杠螺母副：是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來(lái)改善摩擦特性。工作原理是：當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿 著滾道流動(dòng)，如圖1一返向器2螺3一絲杠4一滾珠圖 滾珠絲杠副(a)單圓弧(b)雙圓弧螺紋

24、滾道型面按滾珠返回的方式不同可以分為循環(huán)式和外循環(huán)式兩種。1)循環(huán)式循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過(guò)程中始終與絲杠表面保持接觸。如圖。在螺母的側(cè)面孔，裝有接通相鄰滾道的反向器，利用反向器引導(dǎo)滾珠越過(guò)絲杠的螺紋頂部進(jìn) 入相鄰滾道，形成一個(gè)循環(huán)回路。一般在同一螺母上裝有24個(gè)反向器，并沿螺母圓周均勻分布。優(yōu)缺點(diǎn)：滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小， 但制造精度要求高。圖循環(huán)示意圖 1 凸鍵2、3一反向鍵2）外循環(huán)式外循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)反向時(shí)，離開(kāi)絲杠螺紋滾道，在螺母體或體外做循 環(huán)運(yùn)動(dòng)。如圖，（a）為螺旋槽式外循環(huán)（b）為插管式外循環(huán)。優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、但徑向尺寸大，且彎管

25、兩端耐磨性和抗沖擊 性差。（b）圖 外循環(huán)示意圖（a）螺旋才©式：1一套筒；2螺母；3一滾珠；4一擋珠器；5一絲杠（b）插管式：1一彎管；2壓板；3一絲杠；4一滾珠；5一滾道2、滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù)滾珠絲杠副的主要參數(shù)有：公稱直徑 D導(dǎo)程L和接觸角B1 ）公稱直徑D:是指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。它與承載能力直接有關(guān)，常用圍為3080mm 一般大于絲杠長(zhǎng)度的1/35 /30 。2 ）導(dǎo)程L:導(dǎo)程的大小要根據(jù)機(jī)床加工精度的要求確定，精度高時(shí)，導(dǎo)程小一些；精度低時(shí)，導(dǎo)程大些。但導(dǎo)程取小后，滾珠直徑將取小，使?jié)L珠絲杠副的承載能力下降；若滾珠直徑不變，導(dǎo)程取小后

26、，螺旋升角也小，傳動(dòng)效率將下降。因此，一般地，導(dǎo)程數(shù)值的確定原則是：在滿足加工精度的條件下盡可能取得大一些。3、滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）摩擦因素小，傳動(dòng)效率高。滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率可達(dá)0.92 0.96，比常規(guī)的絲杠螺母副提高3 4 倍。 因此， 功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠的1/4 1/3 。2）可預(yù)緊消隙。給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的間隙，反向運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)死區(qū)，定位精度高，剛度好。3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低速時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。4）運(yùn)動(dòng)具有可逆性。可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母均可以作為主動(dòng)件。5）磨損小，使用壽命長(zhǎng)。6）所需傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。7）制造工

27、藝復(fù)雜。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，故制造成本高。8）不能自鎖。特別是對(duì)于垂直絲杠，由于處于重慣性力的作用，常需添加輔助制動(dòng)裝置。4、滾珠絲杠副的的精度滾珠絲杠副的精度等級(jí)分為1、 2、 3、 4、 5、 7、 10 七個(gè)等級(jí) （按 JB/T 3162.2 1991 的規(guī)定） ， 1 級(jí)精度最高，依次遞減，數(shù)控機(jī)床主要采用1 4 級(jí)。3.4 軸承的選擇3.4.1 概述究其作用來(lái)講應(yīng)該是支撐，即字面解釋用來(lái)承軸的，但這只是其作用的一部分，支撐其實(shí)質(zhì)就是能夠承擔(dān)徑向載荷。也可以理解為它是用來(lái)固定軸的。就是固定軸使其只能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而控制其軸向和徑向的移動(dòng)。電機(jī)沒(méi)有軸承的

28、后果就是根本不能工作。因?yàn)檩S可能向任何方向運(yùn)動(dòng)，而電機(jī)工作時(shí)要求軸只能作轉(zhuǎn)動(dòng)。從理論上來(lái)講不可能實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的作用，不僅如此，軸承還會(huì)影響傳動(dòng)，為了降低這個(gè)影響在高速軸的軸承上必須實(shí)現(xiàn)良好的潤(rùn)滑，有的軸承本身已經(jīng)有潤(rùn)滑，叫做預(yù)潤(rùn)滑軸承，而大多數(shù)的軸 承必須有潤(rùn)滑油，負(fù)載在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦不僅會(huì)增加能耗，更可怕 的是很容易損壞軸承。把滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的說(shuō)法是片面的，因?yàn)?有種叫滑動(dòng)軸承的東西。滾動(dòng)軸承在一般機(jī)器中應(yīng)用非常廣泛。但在高速、高精度、重載，或在結(jié)構(gòu) 上要求剖分的場(chǎng)合，或在低速而帶有沖擊的機(jī)器上，滑動(dòng)軸承則突顯出其較優(yōu)異 的性能。因此，在高速離心機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、精密磨床的主軸上高速運(yùn)

29、轉(zhuǎn)的軸承； 承受沖擊載荷或變載荷的燃機(jī)、活塞式壓縮機(jī)和鍛壓機(jī)的軸承；曲軸的軸承都采 用滑動(dòng)軸承。3.4.2 滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)軸承的組成：軸承套圈軸承墊圈平擋圈斜擋圈（可分離的）中擋圈止動(dòng)環(huán)鎖圈隔 圈密封圈防塵蓋護(hù)圈滾動(dòng)體保持架滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)如圖所示，通常由外圈1、圈2、滾動(dòng)體3和保持架4組 成。圈裝在軸頸上，外圈裝在軸承座孔，多數(shù)情況下圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈保持不 動(dòng)。工作時(shí)，滾動(dòng)體在外圈間滾動(dòng)，保持架將滾動(dòng)體均勻地隔開(kāi)，以減少滾動(dòng)體之間 的摩擦和磨損3.4.3 滾動(dòng)軸承的選擇在設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承時(shí)，首先遇到的問(wèn)題是選擇適當(dāng)?shù)妮S承類型。，選擇軸承類型時(shí)， 除根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選型并參照類似機(jī)器中的軸承外，應(yīng)參

30、考以下主要因素。1.載荷條件軸承所承受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。1 .載荷條件軸承所承受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。(1) 載荷的方向：當(dāng)軸承承受純軸向載荷時(shí)，選用推力軸承；主要受徑向載荷時(shí)，選用向心球軸承；同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷時(shí), 可選用角接觸球軸承。（2） 載荷大小：在其他條件相同的情況下, 滾子軸承一般比球軸承的承載能力大。因此承受較大載荷時(shí), 應(yīng)選用滾子軸承。（3） 載荷性質(zhì) :當(dāng)載荷平穩(wěn)時(shí), 可選用球軸承；有沖擊和振動(dòng)時(shí), 應(yīng)選用 滾子軸承。2. 轉(zhuǎn)速條件滾動(dòng)軸承在一定的載荷和潤(rùn)滑條件下允許的最高轉(zhuǎn)速稱為極限轉(zhuǎn)速。球軸承比滾子軸承有更高

31、的極限轉(zhuǎn)速。高速或要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí), 應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。3. 調(diào)心性質(zhì)軸承外圈軸線間的角偏差應(yīng)控制在極限值, 否則會(huì)增加軸承的附加載荷而使其壽命降低。當(dāng)角偏差值較大時(shí), 應(yīng)選用調(diào)心軸承。4. 安裝和調(diào)整性能安裝和調(diào)整也是選擇軸承主要考慮的因素。例如 , 當(dāng)安裝尺寸受到限制,必須要減小軸承徑向尺寸時(shí), 宜選用輕系列和特輕系列的軸承或滾針軸承；當(dāng)軸向尺寸受到限制時(shí), 宜選用窄系列的軸承；當(dāng)軸承座沒(méi)有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時(shí), 應(yīng)優(yōu)先選用外圈可分離的軸承。5. 經(jīng)濟(jì)性在滿足使用要求的情況下, 盡量選用價(jià)格低廉的軸承, 以降低成本。一般普通結(jié)構(gòu)的軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜, 球軸承比滾子軸承便宜, 精度低的軸承