進給系統(tǒng)的設計計算

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！4橫向進給系統(tǒng)的設計計算設計參數(shù)如下：縱向：工作臺重量：W=800N行程：S=650mm脈沖當量：=0.006mm/Pp最大進給速度：V=2m/minmax橫向：工作臺重量：W=300N行程：S=200mm脈沖當量：=0.004mm/Pp最大進給速度：V=1m/minmax4.1主切削力及其切削分力計算已知機床主電動機的額定功率P為7.5kw，最大工件直徑D=400mm，主軸計m算轉(zhuǎn)速n=85r/m。在此轉(zhuǎn)速下，主軸具有最大扭矩和功率，道具的切削速度為3v1.78m/s取機床的機械效率0.8，則有PFz10N3370.79Nm3v走刀方向的切削分力F和垂直走刀方向的切削分力F為xyF0.25F0.253370.79N842.7NxzF0.4F0.43370.79N1348.32Nyz4.2導軌摩擦力的計算導軌受到垂向切削分力FF3370.79N，縱向切削分力vzFF1348.32N，移動部件的全部質(zhì)量（包括機床夾具和工件的質(zhì)量）cym=30.61kg(所受重力W=300N)，查表得鑲條緊固力f2000N，取導軌動摩擦系g數(shù)0.15，則FWfFF)gvc1052.87N計算在不切削狀態(tài)下的導軌摩擦力F和F00FWf)0.15(3002000)345N0gFWf)0.2(3002000)460N00g4.3計算滾珠絲杠螺母副的軸向負載力計算最大軸向負載力FamaxFF(1348.321052.87)N2401.19NFamaxy計算最小軸向負載力FaminFaminF345N04.4確定進給傳動鏈的傳動比i和傳動級數(shù)取步進電動機的步距角L6mm1.50鏈的脈沖當量0.004mm/P，則有pL6i0p2i3i2.1。12z20z60z20z42，1234模數(shù)m=2，齒寬b=20mm。4.5滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估算（1）按預期工作時間估算滾珠絲杠預期的額定動載荷已知數(shù)控機床的預期工作時間L15000h，滾珠絲杠的當量載荷FFhmamax2370.34N，查表得載荷系數(shù)f1.3；初步選擇滾珠絲杠的精度等級為3級精w度，取精度系數(shù)f1；查表得可靠性系數(shù)f1。取滾珠絲杠的當量轉(zhuǎn)速acnn，已知vm/min，滾珠絲杠的基本導程L6mm，則mmaxmax0161000vn166.67r/mL0FfC60nLmwff3mhac2370.341.360166.6715000N16585.8N310011（2）根據(jù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。已知本車床橫向進給系統(tǒng)的定位精度為40m,重復定位精度為16m有(11)16m5.338m32(11)40m810m542取上述計算結(jié)果的較小值，即5.33m。max（3）估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m滾珠絲杠螺母的安裝方式擬采用一端固定、一端游動支承方式，滾珠絲杠螺母副的兩個固定支承之間的距離為L=行程+安全行程+2×余程+螺母長度+支承≈（1.2～1.4）行程+（25～30）L0取L=(1.4×200+30×6)mm=460mm4604605.33FL0d0.0782m0.07815.54mm（4）初步確定滾珠絲杠螺母副的型號根據(jù)以上計算所得的L、C、d和結(jié)構(gòu)的需要，初步選擇南京工藝裝備0am2m公司生產(chǎn)的FF型內(nèi)循環(huán)螺母，型號為FF3206-5，其公稱直徑d、基本導程L、00額定動載荷C和螺紋底徑d如下：a2d32mmL6mm00C20200NC16585.80Naamd27.9mmd15.54mm22m4.6滾珠絲杠螺母副承載能力校核已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑d27.9mm，已知滾珠絲杠螺母副的最大2受壓長度L300mm，絲杠水平安裝時，取K1/3，查表得K2，則有112d127.944FKK10210NN225533002c121本車床橫向進給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為F2401.19Namax小于其臨界壓縮載荷F的值，故滿足要求。c滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計算長度L300mm，其彈性模量E2.110521MPa，密度N/，重力加速度g9.810mm/s5332g滾珠絲杠的最小慣性矩為3.14Id27.929728.05mm44464642滾珠絲杠的最小截面積為3.14Ad27.9611.05mm222442取K0.8，查表得3.927，則有1EIA2nK2Lc122603.92722.11029728.059.810530.823.1430027.810611.0554692249r/min本橫向進給傳動鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為166.67r/m，遠小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。滾珠絲杠螺母副額定壽命的校核,滾珠絲杠的額定動載荷C20200Na知其軸向載荷FF2401.19Nnn166.67r/minmaxaamax轉(zhuǎn)條件系數(shù)f1.2，則有wCaFfL()()r3636awr6L106Lhhh60nL34453h15000h，h故滿足要求。4.7計算機械傳動的剛度已知滾珠絲杠的彈性模量E2.1，滾珠絲杠的底徑d27.9mm。52當滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離aL300mm時，滾珠絲杠螺Y母副具有最小拉壓剛度Ksmin24LdE23.1427.92.11025427.73N/mK1034300sminY當aL100mm時，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度KJsmax24LdE23.1427.92.11025N/mK1034100smaxJ已知滾動體直徑d6.75Z=15.軸承接觸角Q最大軸向工作載荷FF2401.19N。則滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度BmaxamaxK為：bK22.34dZFsin223bQa322.346.75152401.19()2232654.49N/m查表得滾珠與滾道的接觸剛度K683N/m，滾珠絲杠的額定動載Ca20200N。已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷F2401.19N則amaxFamax0.1C2401.1911)N/mN/m3KK()683(30.120200ca進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為1111111KKKKsbc故K723.51N/m。max進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度最小值為1111111KKKKsbc故K191N/mmin已知扭矩作用點之間的距離L355mm，滾珠絲杠的剪切模量G8.12，滾珠絲杠的底徑d27.9mm，則有42dG3.1427.9108.11010441246K232L32355103213566.04N?m/rad4.8驅(qū)動電機的選型與計算（1）計算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量已知滾珠絲杠的密度7.810kg/cm，則有33nJDL1.38?342rjjj1（2）計算折算到絲杠軸上的移動部件的轉(zhuǎn)動慣量已知橫向進給系統(tǒng)執(zhí)行部件的總質(zhì)量為行部件在軸向移動的距離L=0.6cm則L0.6Jm()30.61(L)0.28kg?cm222（3）計算各齒輪的轉(zhuǎn)動慣量23.14JJ0.781042kg?cm0.4kg?cm3422z1z3J0.7810122kg?cm32.3kg?cm3422z242J0.7810()2kg?cm7.8kg?cmz434225（4）計算加在電動機軸上總負載轉(zhuǎn)動慣量Jd11JJ(JJ)(JJJ)iidz12z2z32z4rL1110.4(32.30.4)(7.81.380.28)96.2524.275kg?cm2（5）計算折算到電動機軸上的切削負載力矩Tc已知在切削狀態(tài)下的軸向負載力FF2401.19N，絲杠每轉(zhuǎn)一圈，機aamax床執(zhí)行部件軸向移動的距離i=6.25總效率η=0.85，則有i2FLaTcN?m0.43N?m（6）計算折算到電動機上的摩擦負載力矩T已知在不切削狀態(tài)下的軸向負載力矩F345N，則有0FLi2TN?m0（7）計算由滾珠絲杠預緊力F產(chǎn)生的并折算到電動機軸上的附加負載力矩pTf已知滾珠絲杠螺母副的效率0.98，滾珠絲杠螺母副的預緊力F為0p1FF800.4N3paFLpT))N?m0222i2f0折算到電動機軸上的負載力矩T的計算?？蛰d時（快進力矩），為TTT(0.0620.0057)N?m0.068N?mKJf切削時（工進力矩），為TTT(0.430.0057)N?m0.436N?mGJcf根據(jù)以上計算結(jié)果和查表初選130BF001型反應式步進電動機，其轉(zhuǎn)動慣量J4.6kg?cm；而進給傳動系統(tǒng)的負載慣量J2.8kg?cm；對于開環(huán)系統(tǒng)，22md一般取加速時間t0.05s。當機床以最快進給速度v1000mm/min運動時電動a機的最高轉(zhuǎn)速為：1000nmax6.25r/min1041.67r/min6tT(JJ)mda23.141041.676.25609800.05(4.62.8)102.9?10.08N?m（8）計算橫向進給系統(tǒng)所需的折算到電動機軸上的各種力矩計算空載啟動力矩TqTTTT)(10.080.0620.0057)N?m10.15N?mqapf計算快進力矩TKJTTT(0.0620.0057)N?m0.068N?mKJf計算工進力矩TGJTTT(0.430.0057)N?m0.44N?mGJcf（9）選擇驅(qū)動電動機的型號根據(jù)以上計算和查表選擇國產(chǎn)150BF0025；步距角，0.75/1.5；最大靜轉(zhuǎn)矩，?；轉(zhuǎn)動慣量，9.8kg?cm；最13.72Nm2高空載啟動頻率，2800Hz；運行頻率，8000Hz；分配方式，五相十拍。確定最大靜轉(zhuǎn)矩T：s機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩T與所需的步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系qs1為：TqT0.9511TqT1N?mN?m機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩T與所需的步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系qs2為：T0.44Ts20.30.3N?m1.47N?m取T和T中的較大者為所需的步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩T10.67N?m。s1s2s本電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩為13.72N?m，大于T，可以在規(guī)定的時間內(nèi)正常啟動，s故滿足要求。驗算慣量匹配，為了使機械傳動的慣量達到較合理的匹配，系統(tǒng)的負載慣量J與伺服電動機的轉(zhuǎn)動慣量J之比一般應滿足下式：LmJJ1dmJJ因為[0.25,1]，故滿足慣量匹配要求。dm4.9機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度KK19110N/m60min質(zhì)量和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量分別為m、m，滾珠絲杠螺母副和機床執(zhí)行部件s的等效質(zhì)量為mm1/3m，已知m=30.61kg，則：dsm3.2647.810kg234s11mmm(30.61kg31.95kg33ds1911031.95Km6rad/s2445rad/s0d折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當量轉(zhuǎn)動慣量為JJ(9.84.275)6.25kg?cm88kg?cm0.0088kg?m222si已知滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度KK13566.04N?m/rad，則sKJ13566.040.00881241.6rad/ssnts由以上計算可知，絲杠—工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率、扭轉(zhuǎn)振nc動系統(tǒng)的最低固有頻率都比較高。一般按300rad/s的要求來設計機械傳nt動系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。n4.10機械傳動系統(tǒng)的誤差計算與分析（1）計算機械傳動系統(tǒng)的反向死區(qū)已知進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值K19110N/mm，導軌的6min靜摩擦力為F460N，則022F23330106K即4.