課程設(shè)計(jì)論文立式數(shù)控銑床工作臺(tái)X軸設(shè)計(jì)
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課程設(shè)計(jì)論文立式數(shù)控銑床工作臺(tái)X軸設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)
題目 立式數(shù)控銑床工作臺(tái)
(X) 軸設(shè)計(jì)
學(xué) 院_機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院____
專 業(yè)_機(jī)電一體化專業(yè)______
學(xué) 號(hào)______
學(xué)生姓名_____
指導(dǎo)教師_______
日 期_2011年1月______
目 錄
1 緒論.................................................................3
1.1 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)....................................................3
1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展....................................................4
1.3 X、Y工作臺(tái)的設(shè)計(jì)................................................4
2 總體設(shè)計(jì).............................................................5
2.1 本課題的技術(shù)要求..................................................5
2.2 總體方案設(shè)計(jì)......................................................5
2.3 系統(tǒng)組成方案......................................................5
3 設(shè)計(jì)計(jì)算.............................................................7
3.1 主切屑力及其切屑分力計(jì)算 .........................................7
3.1.1 計(jì)算主切屑力..................................................7
3.1.2 計(jì)算各切削分力................................................7
3.2 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算..................................................7
3.2.1 切削狀態(tài)下導(dǎo)軌摩擦力..........................................7
3.2.2 不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力和導(dǎo)軌靜摩擦力........................8
3.3 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力....................................8
3.3.1計(jì)算最大軸向負(fù)載力.............................................8
3.3.2計(jì)算最小軸向負(fù)載力.............................................8
3.4 滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算.....................................8
3.4.1確定滾珠絲杠的導(dǎo)程.............................................8
3.4.2計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷..........................8
3.4.3確定滾珠絲杠預(yù)期的額定載荷......................................9
3.4.4按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小的最小螺紋底徑...............10
3.4.5初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)...............................11
3.4.6由式2-29確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力............................11
3.4.7計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力...................11
3.4.8確定滾珠絲杠螺母副支撐用軸承的規(guī)格型號(hào).........................11
4 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)........................................13
4.1 滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn)..................................13
4.2 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)......................................13
4.3 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)......................................13
5 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)的剛度..................................................14
5.1 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算............................................14
5.2 滾珠絲杠螺母副扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算........................................15
6 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算..............................................16
6.1 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量....................................16
6.2 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩....................................16
6.3 計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種所需力矩..........................17
7 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析..............................................18
7.1 計(jì)算絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率.........................18
7.2 計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率....................................18
8 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差與分析.............................................19
8.1 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)........................................19
8.2 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差..................19
8.3 計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差..................................19
9 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格代號(hào)...............................20
參考文獻(xiàn)................................................................21
致謝....................................................................22
1 緒論
1.1數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)
(1)具有高度柔性
在數(shù)控機(jī)床上加工零件,主要取決于加工程序,它與普通機(jī)床不同,不必制造、更換許多工具、夾具,不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床。因此機(jī)床適用于零件頻繁更換的場(chǎng)合。也就是適合單間、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā),縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,節(jié)省了大量工藝設(shè)備的費(fèi)用。
(2)加工精度高
數(shù)控機(jī)床的加工精度,一般可達(dá)到0.005 .1mm,數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號(hào)形式控制的,數(shù)控裝置沒輸出一個(gè)脈沖信號(hào),則機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)脈沖信號(hào),而且機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償,因此,數(shù)控機(jī)床的定位精度比較高。
(3)加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠
加工同一批零件,在同一個(gè)機(jī)床,在相同加工條件下,使用相同刀具和加工程序,刀具的走刀軌跡完全相同,零件的一致性好,質(zhì)量穩(wěn)定。
(4)生產(chǎn)效率高
數(shù)控機(jī)床可有效減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間,數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大,允許機(jī)床進(jìn)行大切屑量的強(qiáng)力切屑,數(shù)控機(jī)床目前正進(jìn)入高速加工時(shí)代,數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位及高速切屑加工,減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率。
(5)改善勞動(dòng)條件
數(shù)控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好后,輸入程序并啟動(dòng),機(jī)床就能自動(dòng)連續(xù)的進(jìn)行加工,直至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測(cè),零件的檢驗(yàn)等工作,勞動(dòng)強(qiáng)度極大降低,機(jī)床操作者的勞動(dòng)趨于智力型工作。另外,機(jī)床一般是封閉式加工,即清潔,又安全。
(6)利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化
數(shù)控機(jī)床的加工,可預(yù)先精確估計(jì)加工時(shí)間,所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)代碼為控制信息,易于實(shí)現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化,目前已與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造有機(jī)結(jié)合起來,是現(xiàn)代集成技術(shù)的基礎(chǔ)。
1.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展
數(shù)控加床總的發(fā)展趨勢(shì)是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。
(1)工序集中 20世紀(jì)50年代末期,在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上開發(fā)了數(shù)控加工中心,即自備刀具庫的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床。在加工中心機(jī)床上,工具一次裝夾后,機(jī)床的機(jī)械手可以自動(dòng)更換刀具,連續(xù)的對(duì)工件進(jìn)行多種工序加工。
(2)高速、高效、高精度 高效、高精度是機(jī)械加工的目標(biāo),數(shù)控機(jī)床因其價(jià)格昂貴,在上述三方面的發(fā)展也就更為突出。
(3)方便使用 數(shù)控機(jī)床制造廠把建立友好的人機(jī)界面、提高數(shù)控機(jī)床的可靠性作為提高競爭能力的主要方面
1.3 X、Y工作臺(tái)的設(shè)計(jì)
X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 是一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)簡單.實(shí)現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度.降低成本,是微機(jī)控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用.它充分的利用了危機(jī)的軟件硬件功能以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制;使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大,精度和可靠性進(jìn)一步得到提高.
2 總體設(shè)計(jì)
2.1 本課題的技術(shù)要求
工作臺(tái)、工件和夾具的總質(zhì)量m=918kg(所受的重力W=9000N),其中,工作臺(tái)的質(zhì)量=510kg(所受的重力W=5000N);工作臺(tái)的最大行程L=600mm;工作臺(tái)的快速移動(dòng)速度V=3000mm/min;工作臺(tái)采用貼塑導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦系數(shù)0.15,靜摩擦系數(shù)=0.2;工作臺(tái)的定位精度為20重復(fù)定位精度為10;機(jī)床的工作壽命為15000h。
機(jī)床采用主軸伺服電機(jī),額定功率P=5.5KW,機(jī)床采用端面銑刀進(jìn)行強(qiáng)力切屑,銑刀直徑D=16mm,主軸轉(zhuǎn)速n=380r/min,切屑狀況如表4—1所示。
表2-1 數(shù)控銑床的切屑狀況
切屑方式
進(jìn)給速度/(m/min)
時(shí)間比例/(%)
備注
強(qiáng)力切屑
0.6
10
主電動(dòng)機(jī)滿功率條件下切屑
一般切屑
0.8
30
粗加工
精加工切屑
1
50
精加工
快速進(jìn)給
30
10
空載條件下工作臺(tái)快速進(jìn)給
2.2 總體方案設(shè)計(jì)
為滿足以上技術(shù)要求,采取一下技術(shù)方案。
(1) 工作臺(tái)工作面尺寸(寬度X長度)確定為400mm1200mm。
(2) 工作臺(tái)的導(dǎo)軌采用矩形導(dǎo)軌,在與之相配的動(dòng)導(dǎo)軌凍面上貼聚四氟乙烯導(dǎo)軌板。同時(shí)采用斜鑲條消除導(dǎo)軌導(dǎo)向面的間隙,在背板上通過設(shè)計(jì)偏心輪結(jié)構(gòu)來消除導(dǎo)軌背面與背板的間隙,并在與工作臺(tái)導(dǎo)軌相接觸的斜鑲條接觸面上和背板接觸面上貼塑。
(3) 對(duì)滾珠絲杠螺母副采用預(yù)緊措施,并對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸。
(4) 采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
(5) 采用膜片彈性聯(lián)軸器將伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠直連。
2.3 系統(tǒng)組成方案
組成框圖、功能、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖、主要設(shè)計(jì)參數(shù),及方案分析、比較、說明
3 設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 主切屑力及其切屑分力計(jì)算
3.1.1 計(jì)算主切屑力F。
根據(jù)已知條件,采用端面銑刀在主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速下進(jìn)行強(qiáng)力切削(銑刀直徑D=16mm)時(shí), 主軸具有最大扭矩,并能傳遞主電動(dòng)機(jī)的全部功率。此時(shí),銑刀的切削速度為:
若主傳動(dòng)鏈的機(jī)械效率=0.8,主切削力:
N
3.1.2 計(jì)算各切削分力。
根據(jù)表2-1可得工作臺(tái)縱向切削力、橫向切削力和垂向切削力分別
3.2 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算
3.2.1 切削狀態(tài)下導(dǎo)軌摩擦力.
導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)=0.15,查表2-3得鑲條緊固力,則
3.2.2 不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力和導(dǎo)軌靜摩擦力.
3.3計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力
3.3.1按式(2-10a)計(jì)算最大軸向負(fù)載力。
3.3.2按式(2-11a)計(jì)算最小軸向負(fù)載力。
3.4滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算
3.4.1確定滾珠絲杠的導(dǎo)程
根據(jù)已知條件,取電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速,則由式(2-16)得
3.4.2計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷
(1) 估算在各種切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷
將強(qiáng)力切削時(shí)的軸向載荷定位最大軸向載荷,快速移動(dòng)和鉆鏜定位時(shí)的軸向載荷定位最小軸向載荷。一般切削(粗加工)和精細(xì)切削(精加工)滾珠絲杠螺母副的軸向載荷、分別為可按下式計(jì)算:
并將計(jì)算結(jié)果填入表3-2
表3-2 數(shù)控銑床滾珠絲杠的計(jì)算
切削方式
軸向載荷/N
進(jìn)給速度/(m/min)
時(shí)間比例/(%)
備注
強(qiáng)力切削
9943.75
0.6
10
一般切削
3563.75
0.8
30
精細(xì)切削
2012.19
1
50
移動(dòng)和鉆鏜定位
1575
30
10
(2) 計(jì)算滾珠絲杠螺母副在各種切削方式下的轉(zhuǎn)速。
(3) 按式(2-17)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速。
(4)按式(2-18)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均載荷。
3.4.3確定滾珠絲杠預(yù)期的額定載荷
(1)按預(yù)緊工作時(shí)間估算。查表2-28得載荷性質(zhì)系數(shù)=1.3。已知初步選擇的滾珠絲杠的精度為2級(jí),查表2-29得精度系數(shù)=1。查表2-30得可靠性系數(shù)=0.44,則由式2-19得
(2)因?qū)L珠絲杠螺母副講實(shí)施預(yù)緊,所以可按式2-21估算最大軸向載荷。查表2-31得預(yù)加載荷系數(shù)=4.5,則
(3)確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷。
取以上倆種結(jié)果的最大值,即。
3.4.4按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小的最小螺紋底徑。
(1)根據(jù)定位精度和重復(fù)精度為,重復(fù)定位精度為,根據(jù)式2-23、2-24以及定位精度和重復(fù)定位精度的要求,得
取上述計(jì)算結(jié)果的較小值,即。
(3) 估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑。
本機(jī)床工作臺(tái)(X軸)滾珠絲杠螺母副的安裝方式采用兩端固定的方式。
滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支撐之間的距離為
取
又,由式2-26得
3.4.5初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)
根據(jù)計(jì)算所得的、、,初步選擇FFZD型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠螺母副FFZD5020-3,其:
滿足式(2-27)的要求。
3.4.6由式2-29確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力
3.4.7計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力
(1)按式2-31計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值。
已知溫度值,絲杠的線膨脹系數(shù),滾珠絲杠螺母副的有效行程
姑
(2)按式2-32計(jì)算滾珠絲杠的預(yù)拉伸力
已知滾珠絲杠螺母副底徑,滾珠絲杠的溫升變化值,則
3.4.8確定滾珠絲杠螺母副支撐用軸承的規(guī)格型號(hào)
(1)按式2-33計(jì)算軸承所承受的最大軸向載荷。
(2)計(jì)算軸承的預(yù)緊力。
(3)計(jì)算軸承的當(dāng)量軸向載荷
(4)按式2-15計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷C。
已知軸承的工作轉(zhuǎn)速,軸承所承受的當(dāng)量軸向載荷,軸承的基本額定壽命L=15000h。軸承的徑向載荷和軸向載荷分別為
因?yàn)椋圆楸?-25得,徑向系數(shù)X=1.9.軸向系數(shù)Y=0.54,故
4 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)
4.1滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn)
本工作臺(tái)的滾珠絲杠支持方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu),絲杠始終受拉而不受壓。因此,不存在壓桿不穩(wěn)定問題。
4.2滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)
根據(jù)圖4-1可得滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長度。已知彈性模量,材料密度,重力加速度,安全系數(shù)。由表2-44得。
滾珠絲杠的最小慣性矩為
滾珠絲杠的最小截面積為
故可由式2-36得
本工作臺(tái)滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為1500r/min,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速,故滿足要求。
4.3滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)
滾珠絲杠螺母副的壽命,主要是指疲勞強(qiáng)度。它是指一批尺寸、規(guī)格、精度相同的滾珠絲杠在相同的條件下回轉(zhuǎn)時(shí),其中90%不發(fā)生疲勞剝落的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)速。
查附錄A表A-3得滾珠絲杠額定動(dòng)載荷,運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù),滾珠絲杠的軸向載荷,滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)速,故由式2-37、2-38得
一般來講,在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí),應(yīng)保證滾珠絲杠螺母副的總時(shí)間壽命,故不滿足要求。
5 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)的剛度
5.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算
(1)計(jì)算滾珠絲杠的拉壓剛度。
本工作臺(tái)的絲杠支撐方式為兩端固定,有圖4-1可知,當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心位于滾珠絲杠兩支撐的中心位置(,)滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度,可按式2-45a計(jì)算:
當(dāng)或時(shí),滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度,可按式(2-45b)計(jì)算:
(2)計(jì)算滾珠絲杠螺母副支撐軸承的剛度。
已知軸承接觸角,滾動(dòng)體直徑,滾動(dòng)體個(gè)數(shù)Z=17,軸承的最大軸向工作載荷,由表2-45、2-46得:
(3)計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度。
查附錄A表A-3得滾珠與滾道的接觸剛度,額定動(dòng)載荷,滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷,故由式(2-46b)得
(4)計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度K.
由式2-47a得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為
故。
由式2-47b得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為
故。
5.2滾珠絲杠螺母副扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算
由圖4-1可知,扭矩作用點(diǎn)之間的距離。已知剪切模量,滾珠絲杠的底徑。由式(2-48)得
6 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算
6.1計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量
(1)計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
已知滾珠絲杠的密度,由式(2-63)得
(2)計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
(3)計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
已知機(jī)床執(zhí)行部件的總質(zhì)量,電動(dòng)機(jī)沒轉(zhuǎn)一圈,機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離L=1cm,則由式(2-65)得
(4)由式(2-66)計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
6.2計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩
(1)計(jì)算切削負(fù)載力矩。
已知在切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力,電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈,機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離L=10mm=0.01m,進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率,由式2-54得
(2)計(jì)算摩擦力負(fù)載力矩.
已知在不切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力,由式2-55得
(3)計(jì)算由滾珠絲杠的預(yù)緊而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩。
已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力,滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程,滾珠絲杠螺母副的效率,由式2-56得
6.3計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種所需力矩
(1)計(jì)算線性加速度力矩。
已知機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,坐標(biāo)軸的負(fù)載慣量,進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益,加速時(shí)間,由式2-58得
(2)計(jì)算階躍加速度力矩。
已知加速時(shí)間,由式2-59得
(3)計(jì)算坐標(biāo)軸所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩。
① 按式2-61計(jì)算線性加速時(shí)空載啟動(dòng)力矩。
② 按式2-61計(jì)算階躍加速時(shí)空載啟動(dòng)力矩。
③ 按式2-57a計(jì)算快進(jìn)力矩。
④ 按式2-57b計(jì)算工進(jìn)力矩.
7 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析
7.1計(jì)算絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率
已知滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度,而滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量,則
7.2計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率
折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
已知絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度,則
由以上計(jì)算可知,絲杠—工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率,扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率都比較高。一般按的要求來設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度,故滿足要求。
8機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差與分析
8.1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)
已知進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的最小綜合拉壓剛度,導(dǎo)軌的靜摩擦力,則由式2-52得
即,故滿足要求。
8.2計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差
由式(2-53)得
,故滿足要求。
8.3計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差
(1)計(jì)算由快速進(jìn)給扭矩引起的滾珠絲杠螺母副的變形量。
已知負(fù)載力矩,由圖4-1得扭矩作用點(diǎn)之間的距離,絲杠底徑,由式2-49得
(2)由扭轉(zhuǎn)變形量引起的軸向移動(dòng)滯后量d將影響工作臺(tái)的定位精度。由式2-50得
9確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格代號(hào)
本機(jī)床工作臺(tái)采用半閉環(huán)控制系統(tǒng),、應(yīng)滿足下列要求:
滾珠絲杠螺母副擬采用的精度等級(jí)為2級(jí),查表2-20的;查表2-21得,當(dāng)螺紋長度為850mm時(shí),故滿足設(shè)計(jì)要求。
參考文獻(xiàn)
1. 范超毅.數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì).[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2007.
2. 陳紹廉.數(shù)控機(jī)床改造技術(shù). [M] 北京:北京-航空工業(yè)出版社 1989
3. 楊賀來.數(shù)控機(jī)床.清華大學(xué)出版社[M] 北京: 2009
4. 袁安富.數(shù)控技術(shù)及自動(dòng)化.[M] 北京:清華大學(xué)出版社 2009
5. 蔡厚道.吳暐.數(shù)控機(jī)床構(gòu)造. [M] 北京:北京理工大學(xué)出版社 2007
6. 張新義.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì). [M] 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 1994
7. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三冊(cè))[M] 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988
致 謝
為期三周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了,在這短暫的時(shí)間里,在蔡蕓老師的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷下,我認(rèn)真地設(shè)計(jì)著自己的課題的內(nèi)容,細(xì)心地查閱著與本課題有關(guān)的資料,按部就班地完成了xxx 的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。同時(shí)還要感謝和我同組的同學(xué)協(xié)助我完成相關(guān)文獻(xiàn)的查閱以及相關(guān)資料的文獻(xiàn)的共享,在這里一并向關(guān)心和支持我完成設(shè)計(jì)的所有人員表示衷心的感謝。