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1、目录 一 成绩评定表……………………………………………………………………… 二 课程设计任务书……………………………………………………………… 三 前言…………………………………………………………………………………… 四 滚珠丝杠螺母副的设计…………………………………………………… 五 轴承选择…………………………………………………………………………… 六 电机选择…………………………………………………………………………… 七 设计总结…………………………………………………………………………… 八 参考文献……………………………………………………………………………
2、 成 绩 评 定 表 学生姓名 姚军 班级学号 1101012430 专 业 机械设计制造及其自动化 课程设计题目 数控车床伺服进给系统 结构与控制设计（8） 评 语 组长签字： 成绩 日期 201 年 月 日 课程设计任务书 学 院 机械学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 姚军 班级学号 1101012430 课程设计题目 数控车床伺服进给系统结构与控制设计（8） 实践教学要求与任务: 1
3、设计内容 （1）运动设计：确定最佳传动比，计算选择滚珠丝杠螺母副、伺服电动机、导轨及丝杠的支承； （2）结构设计：完成进给系统装配图设计（0#图1张）； （3）验算：完成系统刚度计算，验算定位误差等； （4）设计单片机控制交流电机变频调速的原理图（多速开关）； （5）按照加速-匀速1-减速-匀速2-减速停的速度曲线，设计单片机控制程序； （6）撰写设计计算说明书。 2、主要技术参数： X轴：进给行程 400 mm；进给速度 1-6000mm/min，快移速度 10m/min,；最大进给力：5500 N；定位精度:0.012mm/300mm, 定位精度:0.006mm，横向滑板
4、上刀架重量： 80 Kg。 工作计划与进度安排:（共2周） （1）集中讲授设计内容、步骤及要求，下发设计题目及任务书，理解题目要求，查阅资料，确定结构设计方案（第16周的周一～周二） （2）指导学生进行设计计算及确定设计方案、装配图结构设计（第16周的周三～周五） （3）结构部分说明书撰写及答辩验收（第16周的周六～第17周的周一上午） （4）控制方案确定及原理图设计、控制程序设计（第17周的周一下午～周四） （5）控制部分说明书撰写及答辩验收（第17周的周四～周五） 指导教师： 201 年 月 日 专业负责人： 201 年 月 日
5、 学院教学副院长： 201 年 月 日 前言 课程设计是在学完机床课后，进行一次学习设计的综合性练习。通过设计，运用所学过的基础课，技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固加深和扩大所学知识的目的。通过设计，分析比较机床主传动中某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计计算和编写技术文件。完成机床主传动设计，达到学习设计步骤和方法 的目的。通过机床课程设计，获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力。并未进行一般机械的设计创造一定的条件。 滚珠丝杠螺母副的设计 1.确定
6、滚珠丝杠副的导程 因电机与丝杠直联，i=1 由表1查得 Vmax=11m/min n max= 1200r/min 代入得， Ph=10mm 查表，取Ph=10mm 2.确定当量转速与当量载荷 （1） 各种切削方式下，丝杠转速 nmax=vmax/Ph=11000/10=1100r/min nmin=vmin/ph=1/10=0.1r/min （2）各种切削方式下，丝杠轴向载荷 Fmax=4600+0.01*860=4608.6N Fmin=0.01*860=8.6N （3）当量转速 nm=(nmax+nmin)/2=(
7、1100+0.1)/2=500.1mm/min （2）当量载荷 Fm=(Fmax+Fmin)/3=(2*4608.6+8.6)/3=3075.2N 3.预期额定动载荷 （1） 按预期工作时间估算 按表查得：轻微冲击取 fw=1.3 fa=1 可靠性90%取fc=1 已知：Lh=15000小时 代入得 Cam=30636 （2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载Fmax计算： 按表查得： 中预载取 Fe=4.5 代入得Cam=20736 取以上两种结果的最大值 Cam=30636 4.确定允许的最小螺纹底径 （1）
8、估算丝杠允许的最大轴向变形量 ① ≤（1/3～1/4）重复定位精度 ② ≤（1/4～1/5）定位精度 : 最大轴向变形量 µm 已知：重复定位精度 6µm, 定位精度12µm ① =2 δm=3 ② =4 取两种结果的小值 =2µm (2）估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 (1.1～1.2)行程+（10～14） 已知：行程为360mm, 代入得 L=516mm F0=8.6N d2m=1.49mm 5.确定滚珠丝杠副的规格代号 （1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式
9、 （2） 由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副 FFZD4010-5 Ph=10mm , Ca=46500>Cam=30636, d2=34.3mm>d2m=1.49mm 6. 确定滚珠丝杠副预紧力 其中Fmax=4068.6N Fp=1536.2N 7.行程补偿值与与拉伸力 （1） 行程补偿值 式中： Lh=360 ln=193 =（2～4）ph=3*10=30mm Lu=580mm (2) 预拉伸力 代入得 Ft=5735N 8.确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格 （1） 轴承
10、所承受的最大轴向载荷 代入得FBmax=10343N （2）轴承类型 两端固定的支承形式，选背对背60°角接触推力球轴承 （3） 轴承内径 d 略小于d2=34.3mm FBP=1/3FBMAX 取 d=30mm 代入得 FBP=1536N （4）轴承预紧力 预加负荷5600N≥=5478N （5）按样本选轴承型号规格 当d=30mm 预加负荷为：≥FBP 所以选760206TNI轴承 d=30mm D=100mm B=23mm 9.滚珠丝杠副工作图设计 (1) 丝杠螺纹长度Ls： Ls=Lu+2Le
11、 由表查得余程Le=40 （2）两固定支承距离L1 按样本查出螺母安装联接尺寸 丝杠全长L （3）行程起点离固定支承距离L0 由工作图得 Ls=660mm L1=795mm L=965mm L0=35mm 10 . 电机选择 总的转动惯量 J总=0.00202Kg*m2 总得力矩 TM=3.06N*M 根据转动惯量和力矩选择电机 选择型号为120MB 11 . 传动系统刚度 （1）丝杠抗压刚度 1）丝杠最小抗压刚度 Ksmin= 6.6 ×10 Ksmin ：最小抗压刚度 N/m d2 ：丝杠底径 L
12、1 ：固定支承距离 Ksmin=976 N/m 2）丝杠最大抗压刚度 Ksmax=6.6 ×10 Ksmax ：最大抗压刚度 N/m Ksmax=5801N/m (2) 支承轴承组合刚度 1)一对预紧轴承的组合刚度 KBO=2×2.34 KBO：一对预紧轴承的组合刚度 N/m dQ ：滚珠直径mm Z ：滚珠数 Famax ：最大轴向工作载荷 N ：轴承接触角 由样本查出760206TN1轴承是Famax预加载荷的3倍 dQ=7.144 , Z=17 , =60 Kamax=2900*3=8700 N
13、/m KBO=1076 N/m 2）支承轴承组合刚度 由两端固定支承 Kb=2KBO Kb=2152N/m Kb ：支承轴承组合刚度N/m 3）滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度 KC= KC( KC ：滚珠和滚道的接触刚度N/m KC ：查样本上的刚度 N/m FP ：滚珠丝杠副预紧力 N Ca ：额定动载荷 N 由样本查得：KC=1585 N/m；Ca=46500N； FP=1536.2N 得KC=1088N/m 12. 刚度验算及精度选择 （1） = = 1.9*10-3 N/m
14、 1.14*10-3 N/m F0 = 已知W1=800N ， =0.005 , F0=4N F0 ： 静摩擦力 N ：静摩擦系数 W1 ：正压力N （2）验算传动系统刚度 Kmin Kmin ：传动系统刚度 N 已知反向差值或重复定位精度为6 Kmin=2.29<488 （3）传动系统刚度变化引起的定位误差 =3.1*10-3m （4）确定精度 V300p ：任意300mm内的行程变动量对半闭环系统言， V300p≤0.8×定位精度- 丝杠精度取为2级 V300p=8m＜9.6m (5) 确定滚
15、珠丝杠副的规格代号 已确定的型号：FFZD 公称直径：40 导程：10 螺纹长度：660 丝杠全长：965 P类2级精度 FFZD4010-5-P3 /965x660 13. 验算临界压缩载荷 Fc ： N 丝杠所受最大轴向载荷Fmax小于丝杠预拉伸力F不用验算。 14 . 验算临界转速 nc=f×10 nc : 临界转速 r/min f ：与支承形式有关的系数 ：丝杠底径 mm ：临界转速计算长度 mm 由表得f=21.9 由样本得d2=34.3 由工作图及表14
16、得：Lc2= L1- L0 13000＞nmax=1200 15. 验算： Dn=Dpw nmax D pw ： 滚珠丝杠副的节圆直径 mm nmax : 滚珠丝杠副最高转速 r/min Dpw≈44.3mm nmax=1200r/min 49732.8>70000 16. 滚珠丝杠副形位公差的标注 表1： 支承方式 简 图 K2 λ f 一端固定 一端自由 0.25 1.875 3.4 一端固定 一端游动 2 3.927 15.1 二端支承 1 3.142 9.7 二端固定 4
17、 4.730 21.9 δm=3 设计总结 在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计， 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练。 通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次设计 ，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。 在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。 在
18、此感谢我们的老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 参考文献 1.陈铁鸣主编．机械设计．第4版．哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,2006 2.王连明,宋宝玉主编．机械设计课程设计．第2版.哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,2005 3. 王知行，刘廷荣主编．.机械原理．.北京：高等教育出版社，2005 4.宋宝玉主编．机械设计手册（第二版）．北京：机械工业出版社，2004 5.陈铁鸣主编．新编机械设计课程设计图册．北京：高等教育出版社，2006 6.张志军.课程设计手册.沈阳理工大学出版，2009
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