横纵向进给机构的设计要点.doc

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三、横纵向进给机构设计
1纵向进给机构的设计
纵向进给机构的改造：拆去原机床的溜板箱、光杆与丝杠以及安装装置，纵向驱动的步进电 机及减速箱安装在车床的床尾， 并不占丝杠的空间由于采用了滚珠丝杠可提高系统的精度和 纵向进给的刚度。
1纵向进给系统设计参数
已知参数
小…、亠「曰$ = 纵向脉冲当量 /脉冲。
纵向最高进给速度
Vfymax =2m/min
。
CA6140车床工作台质量 W根据图形尺寸忽略计算 W=20kg.
纵向进给切削切削力 Fy的确定
有参考文献查得
Fdf / Pa = 3% ~ 5%
式中：Pdf -进给系统所需电机功率；
Fa -主动传动电机的功率；
，取比例系数为 4%,则
Fdf 二 Pa*4%= F =6120・ f * Pdf /Vf
・— 一 一 ・=
式中： 进给系统效率，其范围为 ~，取 ；
Vf
进给速度查得
Vf =(1/2~1/3)Vfymax
，取
Vf =(1/2)Vfymax = 1m/min
得出 fy=3149N
为安全起见，取安全系数为
fy 二 4724 N
2滚珠丝杠副的设计
滚珠丝杠副已经标准化。因此滚珠丝杠副的设计归结为滚珠丝杠副型号的选择。
一般情况下设计滚珠丝杠时， 丝杠的长度（或螺母的有效行程），丝杠的转速（或平均转速） 滚道的硬度及丝杠运转的情况。
滚珠丝杠副的计算
:
Li
10
n主 f 1000vf
n — —
其中
i
Lh 二 DL。
取工件直径D=80mm J "500h，得:
1000 100
ni 20r / min
x 80^6
Li
60 20 15000
106
=18
最大动负载：
Q = 3 Li pfwfH
得：运转系数
f =12
w ■硬度系数
则:
Q=3 18 = 8245N
根据最大动负载 Q的值，可选择滚珠丝杠的型号。得此最大动负载下丝杠型号为 FFB5006
内循环浮动反相器单螺母变位导程预紧。 滚珠丝杠直径选择 50mm，其额定动载荷是15KN ,
所以其结构强度足够。
2•支撑方式
选用“单推一单推”的支撑方式。
临界转速的校核
丝杠的名义直径
D° = 50mm, Nmax "max / L° = 200r/min
。支撑为“固定一固定”
Do = 50mm
支撑长度L= 左侧，所以安全。

=tan : / tan（I 」）
式中：一-螺纹的螺旋升角，可查参考文献，取
<P
—摩擦角,
tan「= ~
所以
= 1345"
-tan3 3'/tan(3 3 1345') =93%
4•刚度计算
滚珠丝杠受工作负载
P引起的导程变化量:
EF
式中：
L° = 6mm
E= 106 N/cm2 = 105N/mm2
滚珠丝杠的截面积
d 2 2 2 2
F =(一)二=( ) = = 1188mm
2 2
则"-薦需 Ta© 10花m"4 10^mm
滚珠丝杠受扭矩引起的导程的变化量
小，可以忽略，即:
-AL1
100 100 上
L 10* =
所以 L0
差参考文献知E级精度丝杠允许的螺距误差（1m长）为15」m/m，故强度足够。
由于选用滚珠丝杠的直径为 50mm，支撑方式“单推-带推”，所以稳定性完全可以保证。
齿轮的设计
齿轮的初选
传动比:
i 二 L0/36O、P 6 ：： 5
360 201
0 75'
式中：' -步进电机的步距角，选 ，计算出i=5，因此可以一级传动。
45 ：
大小齿轮均采用 钢调质，选小齿轮硬度为260 HB ~ 290HB ,大齿轮硬度为
220HB 〜250HB，精度选六级，模数 m=2,齿数 Z“ = 32,Z? = 40,b = 20口口- =20
a = (1/2)m(Z1 Z2) =72mm
齿轮的疲劳强度校核 弯