四、进给传动部件的计算和选型.doc

一、进给传动部件的计算和选型进给传动部件的计算和选型主要包括:确定脉冲当量、计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、计算减速器、选择步进电机等。 1、脉冲当量的确定根据设计任务的要求, X 方向的脉冲当量为δ x =/ 脉冲, Z 方向为δ z =/ 脉冲。 2、切削力的计算切削力的分析和计算过程如下: 设工件材料为碳素结构钢, σ b =650Mpa ;选用***材料为硬质合金 YT15 ;***几何参数为:主偏角κ r =60 ° ,前角γ o =10 ° ,刃倾角λ s =-5 ° ;切削用量为:背吃刀量 a p =3mm ,进给量 f= ,切削速度 vc=105m/min 。查表得: C Fc =2795 ,x Fc = ,y Fc = ,n Fc =- 。查表得:主偏角κ r 的修正系数 k κ rFc = ;刃倾角、前角和刀尖圆弧半径的修正系数均为 。由经验公式(3—2),算得主切削力 F c = 。由经验公式 F c:F f: F p =1 : : ,算得进给切削力 F f = ,背向力 F p = 。 3、滚珠丝杠螺母副的计算和选型(1)工作载荷 F m的计算已知移动部件总重 G=1300N ;车削力 F c = ,F p = , F f = 。根据 F z =F c,F y =F p,F x =F f 的对应关系,可得:F z = , F y = ,F x = 。选用矩形—三角形组合滑动导轨,查表,取 K= ,μ= ,代入 F m =KF x+μ(F z +G ),得工作载荷 F m =1712N 。(2)最大动载荷 F Q的计算设本车床 Z 向在最大切削力条件下最快的进给速度 v= ,初选丝杠基本导程 P h =6mm ,则此时丝杠转速 n=1000v/P h =133r/min 。取滚珠丝杠的使用寿命 T=15000h ,代入 L 0 =60nT/10 6 ,得丝杠系数 L 0 = ×10 6r。查表,取载荷系数 f W = ,再取硬度系数 f H =1 ,代入式( 3—23), 求得最大动载荷 F Q= 3L 0f Wf HF m =9703N 。(3)初选型号根据计算出的最大动载荷,查表,选择 FL4006 型滚珠丝杠副。其公称直径为 40mm ,基本导程为 6mm , 双螺母滚珠总圈数为 3×2圈=6 圈,精度等级取四级,额定动载荷为 13200N ,满足要求。(4)传动效率η的计算将公称直径 d 0 =40mm , 基本导程 P h =6mm ,代入λ=arctan [P h /(πd 0)], 得丝杠螺旋升角λ=2 °44′。将摩擦角φ=10 ′,代入η=tan λ/tan (λ+φ),得传动效率η= %。(5)刚度的验算 1)滚珠丝杠副的支承,采取一端轴向固定,一端简支的方式,固定端采取一对推力角接触球轴承,面对面组配。丝杠加上两端接杆后,左右支承的中心距离约为 a=1467mm ;刚的弹性模量 E= ×10 5 MPa ;查表, 得滚珠直径 D w = , 算得丝杠底径 d 2= 公称直径 d 0—滚珠直径 D w = ,则丝杠截面积 S= π d 2 2 /4= 2。 2) 根据公式 Z= (πd 0 /D w) -3, 求得单圈滚珠数目 Z=29 ;该型号丝杠为双螺母,滚珠总圈数为 3×2=6 ,则滚珠总数量Z ∑=29 × 6=174 。滚珠丝杠预紧时,取轴向预紧力 F YJ=F m /3≈571N 。则由式( 3—27) ,求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形量δ 2≈ 。因为丝杠加有预紧力,且为轴向负载的 1/3 ,所以实际变形量可减小一半,取δ 2= 。 3)将以上算出的δ 1和δ 2代入δ总=δ 1+δ 2,求得丝杠总变形量δ总= = μm。查表, 4 级精度滚珠丝杠任意 300mm 轴向行程内的变动量允许 16μm ,而对于跨度为 1497mm 的滚珠丝杠,总的变形量δ总只有 ,可见丝杠强度足够。 4)压杆稳定性校核根据式( 3—28)计算失稳时的临界载荷 F k。查表,取支承系数 f k=2;由丝杠底径 d 2= , 求得截面惯性径 I=πd 2 4 /64 ≈ 4 ;压杆稳定安全系数 K取3 ;滚动螺母至轴向固定处的距离