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数控车床进给系统传动系统设计 毕业设计 论文 数控车床进给系统机械传动结构的设计CNC LATHE FEED DERIVE SYSTEM学生姓名 学院名称专业名称指导教师20*年5月27日摘 要数控车床进给系统是指能分别沿着X 向和Y向，是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。从确定小型数控床的方案入手，设计系统的装配图和主要零件图确定后，详细论述进给传动系统各组成部分，以及各部分的计算和选用。数控床系统装配图零件图AbstractThe design starts with identifying the program of small CNC lathe, and begins to design the system assembly drawing and the main part drawing.?After identifying CNC lathe system, discuss the various components of the feed drive system in detail, as well as part of the calculation and selection.?The design uses a top-down design method, starting from the overall structure, then the components of the design.? In the design, full use of standardization, serialization, universal, increase interoperability easy for maintenance.?And improve production efficiency to meet the needs of different users.? Control systems for small CNC lathes which the project develops and designs, with small size、 small footprint、 compact、 technically advanced、 high productivity and strong practicability. ?It is suitable for small batch processing of small parts, small enterprises, electronic components manufacturing enterprises and individual enterprises, the ideal processing equipment.? It can also be used for high secondary school, technical school of electrical and mechanical specialty CNC practice, experimental teaching.?Keywords: CNC Lathe Feeding System Assembly Drawing Parts?Drawing目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 序言11.2设计主要任务22 进给系统设计32.1总体方案设计3 概述3 机械系统设计32.2 伺服电机设计5 伺服电机概述5 伺服电机选择62.3 滚珠丝杠副介绍10 滚珠丝杠副概述10 滚珠丝杠副特点11 滚珠丝杠副结构112.4 滚珠丝杠副设计12 设计滚珠丝杠副原理12杠副选择13 滚珠丝杠副预紧14杠副校核152.5 滚珠丝杠副密封与润滑172.6 滚轴丝杠副支撑选择及轴承选用18 支撑方式选择18 轴承选择19 轴承配合与润滑202.7 联轴器简介202.8 联轴器基本要求212.9 联轴器选择222.10 联轴器校核23 转矩校核23 销抗剪强度校核243 导轨设计253.1 导轨概述253.2 导轨分类253.3 导轨选型与长度计算253.4 导轨副技术要求263.5导轨的间隙调整274 防护罩设计294.1 基本要求294.2 选择设计294.3 其他设计30 基本要求30 支撑架设计31总 结32致 谢33参考文献341 绪论1.1 序言数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是现代化工 业生产中一门新型的，发展十分迅速的高新技术。数控装备是以数控技术为代表 的新技术对传统制造业和新型制造业的渗透，形成的一种机电一体化技术。这一 技术使生产过程中的生产效率、产品成本及工人劳动强度等方面问题得以明显改 善，特别是针对对市场化生产的小批量、多品种特点，有无可比拟的优势。数控机床是采用了数控技术的机床。即能按照程序逻辑，一步步处理生产过程的机床数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，可咨询：宁波众鑫数控机床厂。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。0.001mm，快进速度是1000mm/min，X轴行程：100mm ，Y轴行程： 150mm。合理设计进给系统的结构；完成进给部件（包含滚珠丝杠螺母副、燕尾槽导轨、导轨防护罩等）的结构设计及总图和零件图；完成主传动系统的设计计算；完成二万字的毕业论文及5000字的译文。2 进给系统设计2.1总体方案设计 概述主轴转速与进给速度，没有定值，通常是靠经验值来设置，主要根据刀具和工件材料来选择。进给率的增加可以提高生产效率。在加工过程中，进给率也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容。刀具的种类及特点，刀具耐用度、稳定性，材料的种类，是必须考虑的，通常还要考虑：下切步距，刀具路径的行距，主轴转速，加工精度等。X方向行程:100mm Y方向行程:1500mm 工作台面的参考尺寸:240260mm 工作台和工件最大物重质量60kg 工作台表面滑动摩擦系数为0.5 平均切削力:500N 快进进给速度:1000mm/min 最高运动速度:10000mm/min 脉冲当量0.001mm 定位精度: 0.02mm工作寿命:每天8小时，工作8年，250天/年 机械系统设计车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。铣床和钻床等旋转加工的机械都是从车床引伸出来的普通机床经经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。直线导轨一般为二种，一种是滚动式，一种是滑动式，滚动直线滑轨是一种滚动导引，它由钢珠在滑块与滑轨之间作无限滚动循环，使得负载平台能沿着滑轨轻易的以高精度作线性运动，其摩擦系数可降至传统滑动导引的1/50，使之能轻易地达到m级的定位精度。现在滑块与滑轨间的末制单元设计，使得线形滑轨可同时承受上下左右等各方向的负荷，专利的回流系统及精简化的结构设计使线性滑轨有更平顺且低噪音的运动。图2-1 工作台草图（3）执行机构采用交流伺服电动机。交流伺服电动机，是将电能转变为机械能的一种机器。交流伺服电动机主要由一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子组成。电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的现象而制成的。交流伺服电动机主要由定子部分和转子部分组成，其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同，在定子铁心中也安放着空间互成90度电角度的两相绕组（其中一组为激磁绕组，另一组为控制绕组）。交流伺服电动机控制精度高，矩频特性好，具有过载能力，多应用于物料计量，横封装置和定长裁切机上。交流伺服电动机的结构主要可分为两部分，即定子部分和转子部分。其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同，在定子铁心中也安放着空间互成90度电角度的两相绕组。其中一组为激磁绕组，另一组为控制绕组，交流伺服电动机一种两相的交流电动机。 交流伺服电动机使用时，激磁绕组两端施加恒定的激磁电压Uf，控制绕组两端施加控制电压Uk。当定子绕组加上电压后，伺服电动机很快就会转动起来。 通入励磁绕组及控制绕组的电流在电机内产生一个旋转磁场，旋转磁场的转向决定了电机的转向，当任意一个绕组上所加的电压反相时，旋转磁场的方向就发生改变，电机的方向也发生改变。步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。 机械时间常数 ms 热时间常数 min 质量 kg 4-00.050.251.1300011151.22.3 滚珠丝杠副介绍 滚珠丝杠副概述滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点常用的循环方式有两种：外循环和内循环。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称为内循环。滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。内循环滚珠丝杠副的每个螺母有2列、3列、4列、5列等几种，每列只有一圈；外循环每列有1.5圈、种。1） 外循环外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。外循环滚珠丝杠螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。2） 内循环内循环滚珠丝杠。内循环均采用反向器实现滚珠循环，反向器有两种类型。?1 与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。高精度的保证滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性 滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强 。高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给 运动 。 外循环 内循环 图2-2 滚珠丝杠副循环方式滚珠丝杆副的结构类型可以从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴向的调整方法进行区别。我国生产的滚珠丝杠副的螺纹滚道有单圆弧形和双圆弧形。滚道形面和滚珠接触点之法线与丝杆轴向之垂线的夹角被称为接触角，一般为45度。单圆弧形的螺纹滚道的接触角随轴向载荷大小的变化而变化，主要由轴向载荷所引起的接触变形的大小而定。接触角增大时，传动效率、轴向刚度以及承载能力也随之增大。由于单圆弧形滚道加工用砂轮加工成型比较简单，故容易得到较高的加工精度。单圆弧形面的滚道圆弧半径R稍大于滚珠半径。双圆弧形的螺纹滚道的接触角在工作中基本保持不变。两圆弧相交处有一小空隙，可使滚道底部与滚珠不接触，并能储存一定的润滑油以减少摩擦磨损。由于加工其型面的砂轮修整和加工、检验均比较困难，故加工成本较高。2.4 滚珠丝杠副设计 设计滚珠丝杠副原理（1）为提高滚珠丝杠副的使用寿命和精度，应使作用在螺母上的合力通过丝杠轴心，以保证滚珠受力均匀，避免倾覆力。 2）放逆转：滚珠丝杠副传动逆效率高，应考虑在电机停电后，因部件自重而产生螺旋副的逆传动（特别是在垂直方向上传动时），防止逆传动的方法可采用：停电自锁的电机、蜗轮蜗杆机构、离合器等方式。 3）滚珠丝杠副在行程两端应有行程保护装置，以防止越程后滚珠丝杠副受撞击而影响精度、使用寿命甚至损坏。 4）防止热变形：热变形对精密螺旋传动的定位精度有着重要的影响。其热源不单是螺旋副的摩擦热，还有其他机械部件工作时产生的热，致使丝杠热膨胀而伸长。为此必须分析热源的各因素，采用措施控制热源，还可以采用预拉伸、强制冷却等减少热变形对丝杠的伸长的影响。 5）细长而又水平放置的丝杠，因自重使轴线产生弯曲变形，是影响导程累积误差的因素之一，还会使螺母受载不均。设计细长丝杠时，应考虑防止或减小自重弯曲变形的措施。 6）防护与密封：尘埃和杂质进入滚道会妨碍滚动体运动流畅，会加速滚动体与滚道的磨损，使滚动螺旋副丧失精度。为此需要防尘措施。滚珠丝杠副在螺母两端已安装防尘圈，为避免丝杠外露，用户还需要为丝杠选择防护装置。 7）合理润滑是减小驱动转矩、提高传动效率、延长螺旋副使用寿命的重要环节。接触表面的油膜还有吸振、减小传动噪声和冲洗丝杠上的粉尘等杂物的作用。因此要注入润滑脂。在螺母上还有油孔，用户可旋入油嘴，再采用其他合适的润滑方式。 8）用内循环滚珠丝杠副，必须使丝杠螺纹两端中至少有一端的滚珠螺纹是通牙，并该端所有外圆尺寸均小于丝杠螺纹底径d2,否则无法装配螺母。 式（2.4）由条件，取 1.2，取 1.2， 取D精度，取 1.0，X方向丝杠工作载荷： 1.21.21.0600 864NY方向丝杠工作载荷： 1.21.21.0600 864N额定动载荷值计算见式 2.5 ：导程初选为5mm，则 8645011N 式（2.5）根据值选择滚珠丝杠副，假设选用按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca 等于或稍大于的原则，查表选以下型号规格：FC1-2505-2.5 Ca 5011N公称直径D 25mm 导程P 5mm 螺旋角 滚珠直径计算可得： 滚道半径 R 0.52偏心距 丝杠内径 滚珠丝杠副预紧滚珠丝杠副在负载时，其滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。换向时，其轴向间隙会引起空回。这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的稳定性。单螺母丝杆螺母副的间隙消除相当困难。实际应用中，常采用以下几种调整预紧方法见表2-5。表2-6常用的调整预紧方法调整预紧方式特点双螺母螺纹预紧调整式结构简单、刚性好、预紧可调，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整。双螺母齿差预紧调整式可实现定量调整即可进行精密微调，使用中调整方便。双螺母垫片调整预紧式结构简单刚度高、预紧可靠，但使用中调整不方便。弹簧式自动调整预紧式能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但其结构复杂、轴向刚度低，适合用于轻载场合。单螺母变位倒程自顶预紧式和单螺母滚珠过赢预紧式结构简单紧凑，但在使用中不能调整，且制造困难。根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，可选择适当的结构形式。例如，当允许有间隙存在时可选用具有单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副；当必需有预紧或在使用过程中因磨损而需要定期调整时，应采用双螺母螺纹预紧或齿差预紧式结构；当具备良好的防尘条件，且只需要在装配时调整间隙及预紧力时，可采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式结构。考虑到设计的所设计的工作台有良好的防尘条件且只需要在装配时调整间隙及预紧力，故采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式。杠副校核（1）由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳,所以在设计时应验算其安全系数S，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数。丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷 式（2.6） 其中 E 206Gpa L 0.3m 式（2.7） 取 则 安全系数 式（2.8）由 S 253.3，显然S S成立，故丝杠是安全的,不会失稳（2）速长丝杠工作时可能发生共振，因此需验算其不会发生共振的最高转速临界转速，要求丝杠的最大转速 式（2.9）所以 所以丝杠不会发生共振。（3）此外滚珠丝杠副还受Dn值的限制，通常要求： Dnmm/min Dn 25 4 滚珠丝杠在工作负载F N 和转矩T Nm 共同作用下引起每个导程的变形量为见式 2.10 ： 式（2.10）式中，A为丝杠截面积见式 2.11 ：A 式（2.11）为丝杠的极惯性矩见式 2.12 ： 式（2.12）G为丝杠切变模量，对钢G 83.3GP a;T Nm 为转矩见式 2.13 ： 式（2.13） 式中 为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数； 为平均工作载荷.取摩擦系数为,则得按最不利的情况取 F 通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2,即该丝杠的满足上式，所以其刚度可满足要求。 5 效率验算见式 2.14 ： 式（2.14）要求在90%-95%之间，所以该丝杠副合格.经上述计算验证，FC1-2505-2.5各项性能均符合设计要求，可选。2.5 滚珠丝杠副密封与润滑密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施。密封可分为静密封和动密封两大类。静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。动密封中的离心密封和螺旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到密封，故有时称为动力密封。根据摩擦副之间摩擦状态的不同，润滑分为： 流体摩擦润滑用流体 厚度在1.52 微米以上 将摩擦表面隔开的润滑方式。根据润滑膜压力的产生方式不同又可分为流体动压润滑（靠摩擦表面的几何形状和相对运动由粘性流体的动力作用产生压力平衡外载荷 和流体静压润滑 由外部将一定压力的流体送入摩擦表面间 ， 靠流体的静压平衡外载荷）两种边界摩擦润滑摩擦表面间存在一层薄膜 边界膜 时的润滑状态；它可分为吸附膜（润滑剂中的极性分子吸附在摩擦表面所形成的膜，包括物理吸附膜和化学吸附膜）和化学反应膜（润滑油中的添加剂与金属表面起化学作用生成能承受较大载荷的表面膜）两类。润滑可以延长机器设备的寿命，提高精度、节约能源。2.6 滚轴丝杠副支撑选择及轴承选用 支撑方式选择在机械设计中，构件的固定和支撑有很多种，各种又各有各的特点。在该毕业设计中，要综合各方面的因素，和实际工作情况，并结合生产一线的反馈信息，对滚珠丝杠副的支撑方式进行选择。滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷来自于丝杠的自重。因此，滚珠丝杠的轴向刚度和位移精度要求很高。滚珠丝杠的支承方式有以下几种： 图2-3 支撑方式 a 一端装推力轴承。这种安装方式适用于短丝杠，它的承载能力小，轴向刚度低，一般用于数控机床的调节环节或升降台式数控铣床的垂直方向。 b 一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承。此种方式用于丝杠较长的情况，当热变形造成丝杠伸长时，其一端固定，另一端能作微量的轴向浮动，安装时应注意使推力轴承端远离热源及丝杠的常用段，以减少丝杠热变形的影响。 c 两端装推力轴承。把推力轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，可以提高轴向刚度，但这种安装方法对丝杠的热变形较为敏感。 d 两端装推力轴承及深沟球轴承。它的两端均采用双重支撑并施加预紧，使丝杆具有较大的刚度，这种方式还可使丝杠的温度变形转化为推力轴承的预紧力，但设计时要求提高推力轴承的承载能力和支撑刚度。一端轴向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短丝杠和垂直进给丝杠；一端固定一端浮动的方式，常用于较长的卧式安装丝杠；以及两端固定的安装方式，常用于长丝杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠，这种配置方式可对丝杆进行预拉伸。因此在此课题中采用两端固定的方式，以实现高刚度、高精度以及对丝杠进行拉伸。 轴承选择轴承可以分为标准滚动轴承、非标滚动轴承、静压轴承和磁悬浮轴承。滚珠丝杠一般配用标准滚动轴承。滚动轴承已标准化系列化，有向心轴承、向心推力轴承和推力轴承，共十种类型。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。d mm D mm B mm mm mm mm mm mm mm kN kN 1532918.429.60.320.426.60.36.253.42 轴承配合与润滑滚动轴承的润滑目的是减少轴承内部摩擦及摩损，防止烧粘、其润滑效用如下 （1）减少摩擦及摩损。在构成轴承的套圈、滚动体及保持器的相互接触部分，防止金属接触，减少摩擦、磨损。延长疲劳寿命。轴承的滚动疲劳寿命，在旋转中，滚动接触面润滑良好，则延长。相反地，油粘度低，润滑油膜厚度不好，则缩短。排出摩擦热、冷却。循环给油法等可以用油排出由摩擦发生的热，或由外部传来的热，冷却。防止轴承过热，防止润滑油自身老化。也有防止异物侵入轴承内部，或防止生锈、腐蚀之效果。轴承的润滑方法，分为脂润滑和油润滑。为了使轴承很好地发挥机能，首先，要选择适合使用条件、使用目的的润滑方法。若只考虑润滑，油润滑的润滑性占优势。但是，脂润滑有可以简化轴承周围结构的特长，将脂润滑和油润滑的利弊比较。联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械传动件。联轴器可分为刚性联轴器、挠性联轴器、安全联轴器三种（1）刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。 挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。 无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。 非金属弹性元件的挠性联轴器 在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温，故适用于高速、轻载和常温的场合 金属弹性元件的挠性联轴器：除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较大，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。 安全联轴器 ：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等），其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。 起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。2.9 联轴器选择联轴器品种、型式、规格很多，在正确理解品种、型式、规格各自概念的基础上，根据传动系统的需要来选择联轴器，首先从已经制订为标准的联轴器中选择，目前我国制订为国标和行标的有十几种，这些标准联轴器绝大多数是通用联轴器，每一种联轴器都有各自的特点和适用范围，基本能够满足多种工况的需要，一般情况下设计人员无需自行设计联轴器，只有在现有标准联轴器不能满足需要时才需自行设计联轴器。标准联轴器选购方便，价格比自行设计的非标准联轴器要便宜很多。在众多的标准联轴器中，正确选择适合自己需要的最佳联轴器，关系到机械产品轴系传动的工作性能、可靠性、使用寿命、振动、噪声、节能、传动效率、传动精度、经济性等一系列问题，也关系到机械产品的质量。设计人员在选用联轴器时应立足于从轴系传动系统的角度需要来选择联轴器，应避免单纯的只考虑主、从动端联接选择联轴器。2003）102000010180130002300结构简单，制造容易，工作可靠，装拆方便，刚性好，传递转矩大，但不能吸收冲击。当两轴对中精度较低时，将引起较大的附加载荷，适用于工作平稳的一般传动，高速传动时需要有高的对中和制造精度。套筒夹壳联轴器（HG52131965）85900030110900380装拆方便，不需沿轴向移动两轴，但平衡困难，而且两轴径必须是相同的圆柱形。仅适用于低速传动的水平或垂直轴系，以传递平稳载荷为宜。联轴器紧箍夹壳联轴器1801250030110900380其特点和使用性能与夹壳联轴器相似，但外形简单，平衡条件有所改善，夹紧力大，很适宜用于径向夹紧力大的场合。初选d 12mm的圆锥销套筒联轴器，其具体数据如下表2-12：表2-9 d 12mm的圆锥销套筒联轴器数据d公称转矩（Nm）DLlC圆锥销（2个）127.5224080.52.10 联轴器校核 转矩校核联轴器转矩的计算公式见式 2.15 ： 式（2.15）式中：K工作情况系数 P输出功率（kw） T理论转矩N.m 计算转矩N.m N工作转速r/mi n则联轴器的转矩为 考虑动载荷及过载,取联轴器工作情况系数K 1.5 ： 经计算可以确定选则的联轴器合适。 销抗剪强度校核在一般工作条件下，销的材料为45号钢。本设计也是选择这种材料钢做为联轴器小的材料，并进行相关计算。销的抗剪强度的计算公式见式 2.16 ： 式（2.16）则销的抗剪强度为：经计算销的抗剪强度合适。3 导轨设计3.1 导轨概述常用的导轨副的种类很多，按其接触面的摩擦性质可分为滑动导轨副、滚动导轨副、流体介质摩擦导轨等。按其结构特点可分为开式导轨和闭式导轨。机电一体化系统对导轨的基本要求是导向精度高、刚性高、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化影响小以及结构工艺性好。对精度要求高的直线运动导轨还要求导轨的承载面与导向面严格分开；当运动件较重时，必须设有卸荷装置，运动件的支承必须符合三点定位原理。导轨金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。导轨表面上的纵向槽或脊，用于导引、固定机器部件、专用设备、仪器等。导轨又称滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载， 同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。图3-1导轨b为斜镶条小端厚度，滑座及镶条厚度K为1：50;1:100,镶条法向斜度，垂直于55方向的斜度K为0.82：50；0.82：100由H 25mm查表可得镶条尺寸：， 由于镶条用于燕尾槽导轨中，强度高，不易折断，磨