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课程设计任务书课题名称 五轴联动表面感应加热淬火机床设计专题：X、Y轴的结构及传动设计X、Y轴滚珠丝杠螺母副传动方式系 别 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 教研室主任 系 主 任 年 月 日一、课题的主要内容和基本要求本课题要求设计一台五轴联动表面感应加热淬火机床，X、Y轴采用传统的滚珠丝杠螺母副传动方式实现运动变换。机床主要设计参数下表所示：X轴有效行程5000 mmY轴有效行程3000 mmZ轴有效行程1000 mm 工作台尺寸2500 mm5000 mm加工进给速度0.5 m/min快速进给速度10 m/min驱动电机最高转速2000 r/min二、进度计划与应完成的工作应完成的工作：1、完成二万字左右的课程设计说明书，其中包括400字左右的中文摘要，英文摘要应与中文摘要内容完全相同；2、完成与课题相关，不少于3000汉字的英文资料翻译（附英文原文）； 3、完成X、Y方向的结构及传动设计；4、绘制装配图及所有非标件零件图。进度计划：1、第1-2周，查阅相关资料，了解表面感应加热淬火机床技术要求，完成开题报告；2、第3周，翻译一篇与设计相关的英文论文；3、第4-5周，根据设计要求确定总体方案及计算；4、第6周，根据设计要求进行滚珠丝杠螺母副选型，查阅技术参数；5、第7-11周，完成X、Y方向的结构及传动设计；6、第12-14周，绘制图纸；7、第15周，编写课程设计说明书，准备答辩。三、主要参考文献、资料1维普全文期刊数据库DB/OL2万方数据库DB/OL3美国机械工程师协会（ASME）数据库DB. /4机械设计手册. 北京: 机械工业出版社,1992四、完成期限 2013年12月1日宁XX大学课程设计(论文)五轴联动表面感应加热淬火机床设计设计论文分 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 年 月摘要随着科学技术的发展，五轴联动表面感应加热淬火机床设计的应用也显得越来越频繁，先进切割技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起点。目前，五轴联动表面感应加热淬火机床设计技术在电子科技、计算机技术及机器人的制造中都起着重要的作用。无论在什么情况下，五轴联动表面感应加热淬火机床设计才能提高淬火的水平和质量。我们只有将数控机技术淬火淬火技术有效的结合才能更好的推动新科技的发展，因此数控淬火机床的设计对于解决这一难题至关重要。本课题针对龙门式火焰淬火的横梁及火焰切割头的机械部分X、Y方向的结构及传动设计进行了设计。横梁的机构设计主要对其结构的确定，之后对传动装置进行了选择及计算检验，最后对主要传动的零部件进行选择校核。其中主要对滚动丝杠的强度及传动效率等进行了计算校核。并对横梁设计中存在的结构部件的联接问题进行了改进。火焰切割头是在传动装置的基础上运用丝杠的转速控制运动,经过验证取得了很好的效果，实现预期目的。关键词：五轴联动，机构设计，五轴联动表面感应加热淬火机床设计AbstractWith the development of science and technology, application and design of heating quenching machine five axis surface induction is becoming more and more frequent, the development of advanced cutting technology is constantly from the new achievements of science and technology in the new starting point. At present, five axis surface induction hardening machine design technology has played an important role in the manufacture of electronic technology, computer technology and robot. In any case, five axis surface induction hardening machine design to improve the level and quality of welding. We will only quenching technology combined effectively in order to better promote the development of new technology for CNC machine welding technology, the NC quenching machine tool design is very important for solving this problem.The structure and design of transmission of the Longmen type flame cutting beam and the flame cutting machine head of mechanical part X, Y direction is designed. Mechanism design of beam is mainly determined the structure of the transmission device, the selection and calculation of main drive test, finally the parts selection check. The major was calculated on the rolling of screw strength and transmission efficiency etc. Was improved and the structure of existing beam in the design of the connection problem. Flame cutting head is the speed control based on motion by using screw transmission device, good results were achieved after verification, to achieve the desired objective.Keywords: five axis linkage, mechanism design, the design of five axis surface induction hardening machine目 录摘要IIAbstractIII目 录IV第1章 绪论11.1五轴联动表面感应加热淬火机床设计的研究目的及意义11.1.1五轴联动表面感应加热淬火机床设计背景11.1.2五轴联动表面感应加热淬火机床设计简介11.1.3意义11.2研究现状及发展趋势11.3淬火机床国内外的现状21.4 淬火机床发展前景51.5本课题研究的内容及方法61.5.2 课题研究内容61.5.2设计要求61.5.3关键的技术问题6第2章 总体方案机构设计72.1设计概念72.2设计原理72.3方案讨论7第3章 X向机械结构及传动设计83.1 X向滚珠丝杆副的选择93.1.1导程确定93.1.2确定丝杆的等效转速93.1.3估计工作台质量及负重93.1.4确定丝杆的等效负载93.1.5确定丝杆所受的最大动载荷103.1.6精度的选择113.1.7选择滚珠丝杆型号113.2校核113.2.1 临界压缩负荷验证123.2.2临界转速验证133.2.3丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率133.3电机的选择143.3.1电机轴的转动惯量143.3.2电机扭矩计算153.4 导轨的选型及计算16第4章 Y向机械机构及传动设计194.1 龙门式横梁结构设计194.1.1 确定龙门式火焰切割机横梁结构194.1.2 传动装置类型的选用194.1.3 传动方案的选取204.2 机床零部件的设计204.2.1 丝杠副的选取213.2.2联轴器的选取254.2.4 轴承的选取274.2.5滚动丝杠的计算274.2.6 步进电机的选取30第5章 机架的设计345.1 床身结构345.1.1 对床身结构的基本要求345.1.2 床身的结构35总结与展望39致 谢4243 第1章 绪论1.1五轴联动表面感应加热淬火机床设计的研究目的及意义1.1.1五轴联动表面感应加热淬火机床设计背景在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有自动化生产设备，用来提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。当然，也不排除PCB板的淬火加工过程。我们发现技术已经渗透到各个领域并且被广泛使用。根据资料显示，我国每年钢铁的产量一般在3亿吨左右，其中有一半以上的钢有用到淬火技术加工。我国每年的淬火设备需求量金额超过50亿元。既然淬火机能够这么普遍地应用在各个领域，它肯定具备了很大的市场竞争力。1.1.2五轴联动表面感应加热淬火机床设计简介龙门式数控火焰/五轴联动表面感应加热淬火机床设计采用驱动，即切割头，运行稳定，配置好，工作效率很高，可以用于各种异形碳钢、锰钢、不锈钢等金属材料的大、中、小型钢板下料。还可根据用户的要求配置多把割炬。1.1.3意义1.横梁：采用方管对焊的结构，具有刚性好，精度高，自重轻，惯量小的特点。所有的淬火件均采用振动时效去应力处理，有效的防止了结构变形；2.纵、横向驱动：横向导轨则采用了台湾进口的直线式导轨，纵向导轨是由精密加工的特质钢轨制成的，保证了淬火的运行平稳，精度高，且经久耐用，清洁美观；1.2研究现状及发展趋势激光淬火的切割速度快，精度和切割质量好等特点。在国家指定的长期发展规划时，又是将激光切割列入了关键支撑技术。因其涉及国家安全、国防建设及高新技术的产业化和科技前沿的发展，所以要对激光切割有很高的重视程度，这就将激光淬火的制造和升级带来很大的商机。随着用户对激光切割技术特点的逐步了解和采用的示范性地深入，这就带动了国内企业开发、生产激光淬火。随着现代化的机械加工业的发展，人们对切割的质量、精度要求的不断提高，并对生产效率的提高、生产成本的降低、高智能化地自动切割的功能要求也在不断的提升。数控淬火必须要去适应现代化机械加工发展的要求。1.数控淬火的发展从现在几种通用的数控切割及应用情况来看，五轴联动表面感应加热淬火机床的功能及性能已经比较完善了，但是对切割材料有局限性（只能切割碳钢板），其切割速度也慢，生产效率低，适用范围逐渐在缩小，市场不可能有大的增加。等离子淬火具有切割范围广（可以切割所有的金属材料），切割速度快，工作效率高等特点，未来的发展方向在于等离子的电源技术的提高、数控系统与离子切割配合的问题，比如电源功率的提升就能切割更厚的板材；完善和提高精细等离子技术也能提高切割速度、切面质量和切割精度；通过完善和提高数控系统来实现对等离子切割效率和切割质量的提升。激光淬火的切割速度快，精度和切割质量好等特点。在国家指定的长期发展规划时，又是将激光切割列入了关键支撑技术。因其涉及国家安全、国防建设及高新技术的产业化和科技前沿的发展，所以要对激光切割有很高的重视程度，这就将激光淬火的制造和升级带来很大的商机。随着用户对激光切割技术特点的逐步了解和采用的示范性地深入，这就带动了国内企业开发、生产激光淬火。2.专用数控淬火的发展数控管材淬火适用于各种管材上的切割，如切割圆柱正交、斜交、偏心交等相贯线孔、方孔、椭圆孔，并能在管子的端部切割与之相交的相贯线。这种类型的设备已经广泛运用在金属结构件的生产，电力设备、锅炉业、石油业、化工等部门。它是行业内比较高端的产品之一，此类的设备切割功能可以满足淬火工艺众不同的板材开不同角度的坡口要求。随着造船业地发展，船厂在国内率先引进和使用数控等离子淬火。随着技术的发展，目前国内外的船厂纷纷配备了具有回转坡口功能的等离子淬火，为了满足其高技术、高附加值船的建造要求。1.3淬火机床国内外的现状目前来说淬火机床应用在金属及非金属行业上，一般来说，非金属行业分得比较细致，比如有切割石材的石材淬火机床、水淬火机床、锯齿淬火机床，切割布料、塑料及化纤制品用的激光淬火机床、刀片式淬火机床，切割金属材料的则有火焰淬火机床（火焰淬火机床又分数控火焰淬火机床和手动火焰淬火机床。而手动的又有小跑车、半自动、纯手动的；数控的有龙门式数控淬火机床、悬臂式数控淬火机床、台式数控淬火机床、相贯线数控淬火机床等等）、等离子淬火机床。经过了几十年的发展，数控淬火机床在切割能源和数控控制系统两方面均取得了长足的发展，譬如切割能源已经由单一的火焰能源切割发展为目前的多种能源(火焰、等离子、激光、高压水射流等等)切割方式；数控淬火机床控制系统已由当初的简单功能、复杂编程和输入方式及自动化程度不高已经发展到具有功能完善的、智能化的、图形化的、网络化的控制方式； 驱动系统也从的步进驱动、模拟伺服驱动到今天的全数字式的伺服驱动。数控淬火机床是目前国际上非常流行的一种高新技术机床产品。该机床顺应了当今世界机床工业“高速、复合、智慧、环保”的发展潮流，适应多品种小批量、变品种变批量的生产方式。这类机床可广泛地应用于对圆柱、圆锥、球轴承内外套圈、滚道及端面各表面的多批量、多品种、多规格的精加工磨削；也适用于齿轮类、套筒类等零件的高精度磨削加工。中国数控立式复合磨床的发展速度确实相当惊人，生产厂家增多，产品产量亦大幅扩增。与国外同类机床相比，虽在某些细节方面仍存在差距，但总体上看，机床制造水平还是比较高的，完全可以替代进口。这类机床的配置都较好，制造厂商大多选用进口的高档配置，以增强机床性能的可靠性。目前的数控淬火机床在突破大型工件的加工难题之后，主要问题便集中在以下几方面：机床选用的配置、布局和模组化设计；如何进一步提高机床的效率、降低制造成本，从而提高综合市场竞争力等。对于数控淬火机床而言，令人担心的不是制造能力方面的问题，而应是市场容量层面的问题。可以预料，今后淬火机床的市场竞争将会日趋激烈。竞争焦点将集中于机床的加工精度、效率、适用范围、操作便捷性、价格、交货期、售后服务等方面。近年来可以看到，在国内各个重要的机床展览会上，都展出了大量的、较高水准的数控淬火机床，显示出国内各专业制造厂对该类机床的重视。以今年于北京举行的CIMT展览会为例，杭州机床集团公司等厂家便展出了5台数控淬火机床，昭示着该类机床已然成为当今机床市场的新热点和销售重点。同时值得注意的是，该类机床也是服务于风电等大型基础建设的重要装备之一。数控淬火机床的发展趋势为了取得市场竞争的先机，就有必要充分了解数控淬火机床的发展趋势如何。本人总结出以下四点发展趋势。1. 规格将向大小两头发展根据用户需求，淬火机床的规格将向大小两头发展，工作台直径逐步发展达到2.5米、3米、4米甚至5米的机床。小规格机床的发展会受到市场因素的制约，因为用户对小规格磨床的需求并不太紧迫，而用淬火机床替代卧式端面内圆磨床也有一定难度。从国外淬火机床来看，除了日本太阳工机有小规格机床外，其他厂家基本上都是大规格的。但是，从发展的观点看，小型淬火机床一定会有潜在的市场需求，而一旦现有加工设备不能达到该要求，就会急需用新设备来予以替代。若能实现替代，这一市场潜力是不可估量的。特别是当新设备能大幅度提高磨削效率的时候，即使价格比较昂贵，也会有很强的市场竞争力。2. 向磨削中心和加工中心方向发展可以预见，通过采用先进的部件，机床将采用砂轮交换装置、刀具交换装置、机械手、自动测量装置，形成集成程度更高的复合机床。3. 将在风电行业发挥重要作用中国风能资源丰富，近海和海上可开发利用的风能储量约7.5亿KW，至2010年，风机装机容量有望达到500万千瓦。而风机需使用大型轴承，如洛阳轴承最大转盘轴承5.5m左右。相信随着风力发电的主轴、风机轮毂等需求量的不断攀升，用于这些大型零件的磨削加工的磨床必将大显身手。应当引起注意的几个问题面对大好形势的同时，也应结合中国实情，及时注意以下几方面问题。1. 生产商不可一哄而上无数次的经验教训已经证明，生产厂商一哄而上，会造成剧烈的市场竞争和资源浪费。目前已经能够看到，淬火机床的制造厂出现了大幅增加，可是在市场容量尚不能准确预计的当前，无疑风险也较大。生产量与需求量相适应这一客观规律不容忽视，否则就会造成经济效益低下的恶果。2. 机床配置须符合用户生产实际发展该类机床时，应注意机床须与用户实际生产需求相适应，并不是机床的配置越好销路就越好。结合中国当前的国情来看，有些高技术含量的机床品种如高档的复合磨床、磨加工中心尚缺乏强劲的销售动力。也就是说，先进技术的前瞻性与现实往往存在一定距离，往往会由于价格等原因造成“叫好不叫座”的窘况。3. 行业标准有待制定面临该类产品的迅猛发展，行业工作的加强也需正式提上议程，有必要以标准为纽带，适时组织制定相关的行业标准和国家标准，全面规范立式数控磨床的制造。4. 力促制造厂商交流在条件成熟时，可由机床工具工业协会牵头召开制造厂经验交流会，进一步推进数控淬火机床的生产和相关先进技术的发展。1.4 淬火机床发展前景随着现代化的机械加工业的发展，人们对切割的质量、精度要求的不断提高，并对生产效率的提高、生产成本的降低、高智能化地自动切割的功能要求也在不断的提升。数控淬火机床必须要去适应现代化机械加工发展的要求。1.数控淬火机床的发展从现在几种通用的数控切割及应用情况来看，数控火焰淬火机床的功能及性能已经比较完善了，但是对切割材料有局限性（只能切割碳钢板），其切割速度也慢，生产效率低，适用范围逐渐在缩小，市场不可能有大的增加。等离子淬火机床具有切割范围广（可以切割所有的金属材料），切割速度快，工作效率高等特点，未来的发展方向在于等离子的电源技术的提高、数控系统与离子切割配合的问题，比如电源功率的提升就能切割更厚的板材；完善和提高精细等离子技术也能提高切割速度、切面质量和切割精度；通过完善和提高数控系统来实现对等离子切割效率和切割质量的提升。激光淬火机床的切割速度快，精度和切割质量好等特点。在国家指定的长期发展规划时，又是将激光切割列入了关键支撑技术。因其涉及国家安全、国防建设及高新技术的产业化和科技前沿的发展，所以要对激光切割有很高的重视程度，这就将激光淬火机床的制造和升级带来很大的商机。随着用户对激光切割技术特点的逐步了解和采用的示范性地深入，这就带动了国内企业开发、生产激光淬火机床。2.专用数控淬火机床的发展数控管材淬火机床这种类型的设备已经广泛运用在金属结构件的生产，电力设备、锅炉业、石油业、化工等部门。它是行业内比较高端的产品之一，此类的设备切割功能可以满足焊接工艺众不同的板材开不同角度的坡口要求。随着造船业地发展，船厂在国内率先引进和使用数控等离子淬火机床。随着技术的发展，目前国内外的船厂纷纷配备了具有回转坡口功能的等离子淬火机床，为了满足其高技术、高附加值船的建造要求。1.5本课题研究的内容及方法1.5.2 课题研究内容在查阅了国内外大量的有关五轴联动表面感应加热淬火机床设计设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑淬火五轴联动表面感应加热淬火机床设计结构特点、具体作业任务特点以及淬火五轴联动表面感应加热淬火机床设计的推广应用，分析确定使用三自由度关节型淬火五轴联动表面感应加热淬火机床设计配合生产工序，实现自动化淬火的目的。为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下:1 根据现场作业的环境要求和五轴联动表面感应加热淬火机床设计本身的结构特点，确定五轴联动表面感应加热淬火机床设计整体设计方案。2 确定五轴联动表面感应加热淬火机床设计的性能参数，对初步模型进行静力学分析，根据实际情况选择电机。3 从所要功能的实现出发，完成五轴联动表面感应加热淬火机床设计各零部件的结构设计；4 完成主要零部件强度与刚度校核。1.5.2设计要求1 根据所要实现的功能，提出五轴联动表面感应加热淬火机床设计的整体设计方案；2 完成五轴联动表面感应加热淬火机床设计结构的详细设计；3 通过相关设计计算，完成电机选型；4 完成五轴联动表面感应加热淬火机床设计结构的三维造型；绘制五轴联动表面感应加热淬火机床设计结构总装配图、主要零件图。1.5.3关键的技术问题1 方案选择2整体的支撑架设计（龙门结构及悬臂结构的选择）3机构设计 4 强度校核 第2章 总体方案机构设计2.1设计概念整体的支撑架采用龙门结构在工程中我们常用的整体支撑架结构有龙门结构和悬臂梁。所谓的悬臂梁就是梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端（可以产生平行于轴向和垂直于轴向的力）。而龙门结构通俗地说就是一根横梁连接两个支腿与地面紧固组成的像一个门框一样的结构。因为他是双支撑结构区别于单支撑和悬臂结构，所以结构特别简单。2.2设计原理数控五轴联动表面感应加热淬火机床设计的设计应满足一下几个条件首先就是必须保证工件定位可靠的可靠性， 为了使工件、焊枪与淬火点保持准确的相对位置，必须根据要求的淬火点，去选择合适的定位机构。再者就是要有足够的强度和刚度 除了受到工件、工具的重量，还要受到本身的重量，还受到淬火枪在运动过程中产生的惯性力和振动的影响，没有足够的强度和刚度可能会发生折断或者弯曲变形，所以对于受力较大的进行强度、刚度计算是非常必要的。最后要尽可能做到具有一定的通用性 如果可以，应考虑到产品零件变换的问题。为适应不同形状和尺寸的零件，为满足这些要求，可将制成组合式结构，迅速更换不同的部件及附件来扩大机构的使用范围。X轴采用丝杠加导轨形式：横向电动机联轴器横向滚珠丝杠（导轨）-横滑板Y轴和采用丝杠传动：纵向电动机联轴器纵向滚珠丝杠大托板2.3方案讨论悬臂梁在工程力学受力分析中，比较典型的简化模型。在实际工程分析中，大部分实际工程受力部件都可以简化为悬臂梁。龙门结构制作方便，承受负载大，结构稳定，工程上广泛应用。考虑到上述问题该课题的整体结构采用龙门结构。第3章 X向机械结构及传动设计表 3-1滚珠丝杆副支承支承方式简图特点一端固定一端自由结构简单，丝杆的压杆的稳定性和临界转速都较低设计时尽量使丝杆受拉伸。这种安装方式的承载能力小，轴向刚度底，仅仅适用于短丝杆。一端固定一端游动需保证螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难，丝杆的轴向刚度与两端相同，压杆稳定性和临界转速比同长度的较高，丝杆有膨胀余地，这种安装方式一般用在丝杆较长，转速较高的场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承的数量，转速不高时多用更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。两端固定只有轴承无间隙，丝杆的轴向刚度为一端固定的四倍。一般情况下，丝杆不会受压，不存在压杆稳定问题，固有频率比一端固定要高。可以预拉伸，预拉伸后可减少丝杆自重的下垂和热膨胀的问题，结构和工艺都比较困难，这种装置适用于对刚度和位移精度要求较高的场合。3.1 X向滚珠丝杆副的选择滚珠丝杆副就是由丝杆、螺母和滚珠组成的一个机构。他的作用就是把旋转运动转和直线运动进行相互转换。丝杆和螺母之间用滚珠做滚动体，丝杠转动时带动滚珠滚动。已知X向最大行程为5000mm, 快速进给速度为10m/min,假设主轴箱大概质量为50kg,工作台大概质量为80kg,移动部件大概质量为30kg。3.1.1导程确定电机与丝杆通过联轴器连接，故其传动比i=1, 选择驱动电机最高转速的最高转速，则丝杠的导程为 取Ph=10mm3.1.2确定丝杆的等效转速基本公式 最大进给速度是丝杆的转速 最小进给速度是丝杆的转速 丝杆的等效转速 式中取故3.1.3估计工作台质量及负重 主轴箱重量 工作台重量 移动部件重量 3.1.4确定丝杆的等效负载工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杆上的轴向压力，他的数值用进给牵引力的实验公式计算。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为0.03，K为颠覆力矩影响系数，一般取1.11.5，本课题中取1.3，则丝杆所受的力为其等效载荷按下式计算（式中取，）3.1.5确定丝杆所受的最大动载荷fw-负载性质系数，（查表：取fw=1.2）ft-温度系数（查表：取ft=1）fh-硬度系数（查表：取fh =1）fa-精度系数（查表：取fa =1）fk-可靠性系数（查表：取fk =1）Fm-等效负载nz-等效转速Th -工作寿命，取丝杆的工作寿命为15000h由上式计算得Car=17300N表3-1-1各类机械预期工作时间Lh表3-1-2精度系数fa表3-1-3可靠性系数fk表3-1-4负载性质系数fw3.1.6精度的选择滚珠丝杠副的精度对电气机床的定位精度会有影响，在滚珠丝杠精度参数中，导程误差对机床定位精度是最明显的。一般在初步设计时设定丝杠的任意300行程变动量应小于目标设定定位精度值的1/31/2,在最后精度验算中确定。，选用滚珠丝杠的精度等级X轴为13级（1级精度最高），Z轴为25级，考虑到本设计的定位精度要求及其经济性，选择X轴Z轴精度等级为3级，Z轴为4级。3.1.7选择滚珠丝杆型号 计算得出Ca=Car=17.3KN,则Coa=(23)Fm=（34.651.9）KN公称直径Ph=10mm则选择FFZD型内循环浮动返向器，双螺母垫片预紧滚珠丝杆副，丝杆的型号为FFZD40103。公称直径 d0=40mm 丝杆外径d1=39.5mm 钢球直径dw=7.144mm 丝杆底径d2=34.3mm 圈数=3圈 Ca=30KN Coa=66.3KN 刚度kc=973N/m3.2校核滚珠丝杆副的拉压系统刚度影响系统的定位精度和轴向拉压震动固有频率，其扭转刚度影响扭转固有频率。承受轴向负荷的滚珠丝杆副的拉压系统刚度KO有丝杆本身的拉压刚度KS，丝杆副内滚道的接触刚度KC，轴承的接触刚度Ka，螺母座的刚度Kn，按不同支撑组合方式计算而定。3.2.1 临界压缩负荷验证丝杆的支撑方式对丝杆的刚度影响很大，采用一端固定一端支撑的方式。临界压缩负荷按下列计算：式中E-材料的弹性模量E钢=2.1X1011（N/m2）LO-最大受压长度（m）K1-安全系数，取K1=1.3Fmax-最大轴向工作负荷（N）f1-丝杆支撑方式系数：f1=15.1I=丝杆最小截面惯性距（m4）式中do-是丝杆公称直径（mm）dw-滚珠直径（mm），丝杆螺纹不封闭长度Lu=工作台最大行程+螺母长度+两端余量Lu=300+148+20X2=488mm支撑距离LO应该大于丝杆螺纹部分长度Lu，选取LO=620mm代入上式计算得出Fca=5.8X108N可见FcaFmax，临界压缩负荷满足要求。3.2.2临界转速验证滚珠丝杠副高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高转速，要求丝杠的最高转速： 式中：A-丝杆最小截面：A=-丝杠内径，单位；P-材料密度p=7.85*103(Kg/m)-临界转速计算长度，单位为，本设计中该值为=148/2+300+(620-488)/2=440mm-安全系数，可取=0.8fZ-丝杠支承系数，双推-简支方式时取18.9经过计算，得出= 6.3*104，该值大于丝杠临界转速，所以满足要求。3.2.3丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率 丝杠系统的轴向拉压系统刚度Ke的计算公式式中 A丝杠最小横截面，；螺母座刚度KH=1000N/m。当导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，L植分别为750mm和100mm。经计算得：式中 Ke 滚珠丝杠副的拉压系统刚度(N/m)； KH螺母座的刚度(N/m)；KH=1000 N/mKc丝杠副内滚道的接触刚度(N/m)；KS丝杠本身的拉压刚度(N/m)；KB轴承的接触刚度(N/m)。经计算得丝杠的扭转振动的固有频率远大于1500r/min，能满足要求。3.3电机的选择步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲的频率。步进电机具有惯量低、定位精度高、无累计误差、控制简单等优点，所以广泛用于机电一体化产品中。选择步进电动机时首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率，再者还要考虑转动惯量、负载转矩和工作环境等因素。3.3.1电机轴的转动惯量a、回转运动件的转动惯量上式中：d直径,丝杆外径d=39.5mmL长度=1mP钢的密度=7800经计算得b、X向直线运动件向丝杆折算的惯量上式中：M质量 X向直线运动件M=160kgP丝杆螺距（m）P=0.001m经计算得c、联轴器的转动惯量查表得 因此3.3.2电机扭矩计算a、折算至电机轴上的最大加速力矩上式中：J=0.0028kg/m2ta加速时间 KS系统增量，取15s-1,则ta=0.2s经计算得b、折算至电机轴上的摩擦力矩上式中：F0导轨摩擦力，F0=Mf，而f=摩擦系数为0.02，F0=Mgf=32NP丝杆螺距（m）P=0.001m传动效率，=0.90I传动比，I=1经计算得c、折算至电机轴上的由丝杆预紧引起的附加摩擦力矩上式中P0滚珠丝杆预加载荷1500N0滚珠丝杆未预紧时的传动效率为0.9经计算的T0=0.05NM则快速空载启动时所需的最大扭矩 根据以上计算的扭矩及转动惯量，选择电机型号为SIEMENS的IFT5066，其额定转矩为6.7。3.4 导轨的选型及计算1.的设计要求：(1)几何精度就是通常所说的导向精度，即运动的直线度或回转精度；(2)运动精度包括两方面内容：一是运动的平稳性，二是定位精确；(3)具有足够的承载能力和刚度，使用寿命长；(4)结构简单，工艺性好，便于调整和维修；(5)具有良好的润滑和防护装置。导轨的功用是导向和承载，一般分有滚动导轨和滑动导轨两种。滚动导轨在两导轨面间装有球，滚子或滚针等滚动元件，具有滚动摩擦性质，广泛地用于进给运动导轨。滚珠导轨的特点是摩擦阻力小，刚度低，承载能力差，不能承受大的颠覆力矩和水平力。直线滚动导轨副的计算与滚动轴承相仿，以在一定的载荷下行走一定的距离，90%的支承不发生点蚀为依据。这个载荷称为滚动导轨的额定动载荷Ca,可从产品样本中查到。见式（3.5）滚动体为球时 式（3.5）L滚动导轨副的距离额定寿命；Ca额定动载荷，初选滚动导轨型号后，可从样本中查出；F每个滑块上的工作载荷；硬度系数，导轨面的硬度为5864HRC时, =1.0；硬度为55HRC时=0.8；为50HRC时=0.53; fT为温度系数，当工作温度不超过100C时，fT=1；fC为接触系数，每根导轨条上装二个滑块时=0.81,装三个时=0.72；fw为载荷速度系数，无冲击振动或v15m/min时fw=11.5.现初选导轨型号为：GDA20S，额定动载荷Ca为12.4KN现在计算立柱底座的导轨，底座下每根导轨条安装三个滑块，所以=0.72，现把数据代入上式，有 一般球导轨的距离期望寿命为50km，所以此滚动导轨满足要求。由于其它方向的导轨所受的载荷都很少，且其他参数同底座的都相同，所以为了使用方便，把其它导轨统一选择该型号。导轨参数（单位mm）：滑座参数（单位mm）:如图3-1导轨图所示：图33导轨第4章 Y向机械机构及传动设计4.1 龙门式横梁结构设计4.1.1 确定龙门式火焰切割机横梁结构采用箱式横梁，这样承载力好，整体回火可以消除焊接应力，而且性能稳定可靠。4.1.2 传动装置类型的选用机械传支装置的选用是比较复杂的工作，它需要考虑从动力机到工作机多方面的因素，经细致分析对比后才能作出合理的选择。通常，以下几方面是选择机械传动装置类型的基本依据：（1）工作机的工况的性能参数；（2）动力机的性能及与动力机匹配对传动装置机械特性上的要求；（3）综合分析不同类型传动装置的初始费用，运转费用和维修费用，使所选的传动装置具有良好的经济性；（4）能符合运转安全和环境保护方面的要求；（5）使用的控制方便，可靠。在现代的机器设计中，为了优化机器的设计方案，传动方案的确定都是同动力机的选择，工作机构的选定通盘考虑的。也就是考虑动力机，传动装置秘工作机的匹配问题。传动装置的选用，通常并没有一成不变的程序可行，而要根据不同机器的具体条件和复杂程度，经多方案的分析比较才能选定。以下几方面是在选定传动装置类型时要具体分析考虑的：(1)机械特性；(2)功率范围；(3)速度； (4)传动比范围；(5)传动效率；(6)寿命；(7)外廓尺寸；(8)重量；(9)变速要求；(10)价格本次设计主要解决的问题是变速方式无级变速：无极变速能够选用最合理的运动速度，可在运转中变带，操纵控制方便，箭筒化机械结构等，是目前发展的主要方向。无极变速在数控机床上得到广泛的运用，主要利用直流和交流调速主轴电动机。利用直流调速电动机进行机床主轴无级变速发展比较早，应用较广。但直流调速电动机恒功率调速范围很小，一般为12，很少为34，且有换向限制。现在国际上新生产的数控机床已有85采用交流变频主轴驱动系统；交流变频调速电机恒功率调速范围8 30，有的直接驱动主轴。内装主轴就是主轴与电机转子合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提高起动，停止的响应特性，并有利于控制振动和噪声，其缺点是运转中产生的热量容易使主轴产生热变形。因此控制温升和冷却是使用内装主轴电动机的关键。内装主轴电动机转速可达1500r/min。设计无级变速系统时，应注意电动机的机械特性应符合传动链的要求。若不满足要求，还应串联有级变速箱，一般变速级数为24级。4.1.3 传动方案的选取由于工作台只作直线运动，以下为直线传动的常用方案：方案1. 电机 联轴器 变速箱 齿轮 齿条方案2. 伺服电机 一级齿轮 丝杠 丝杠螺母方案3. 步进电机 联轴器 丝杠 丝杠螺母由于要实现工作台的无级调速，方案1只能实现有限级调速，所以不能使用，动力机使用步进电机就可以实现无级调速，方案2，3都适用，另外工作台要求的运行精度在14mm，精度要求不高，如果传动系统用一级齿轮传动会加大传动系统的转动惯量，同时加大电机的负担，如果电机与丝杆用联轴器直接连接就可以使传动系统的转动惯量减小，所以选取方案3传动系统。4.2 机床零部件的设计（1）电机与滑动丝杠的联接是通过过盈套筒联轴器、紧定螺钉M4X6、套筒联轴器、平键6X6、轴套和推力球轴承。（图3 -1）其优点在于：传动系统的转动惯量减小，减小电机的负载图3 -1电机与滑动丝杠的联接（2）电机与滚动丝杠的联接是由变径联轴器、轴承端盖、圆锥滚子轴承和轴承座。（见图3 -2）图3 -2电机与滚动丝杠的联接4.2.1 丝杠副的选取一般丝杠副分为滑动丝杠副和滚动丝杠副。滚动丝杠副的特点：1.传动效率高；2.运动具有可逆性；3.系统刚度好；4.传动精度高；5.使用寿命长；6.不能自锁；7.制造工艺复杂。滑动丝杠特点：滑动丝杠摩擦力较大，传动效率较低，一般为30%-40% ，磨损快，低速和微调传容易出现爬行，容易自锁，定位精度和轴向刚度较差，但结构简单，加工方便定位精度和轴向刚度较差，但结构简单，加工方便。由于工作台要实现横向及纵向运动，所以需要横向和纵向丝杠传动。横向丝杠没有工作载荷，而且不需要考虑自锁功能，伺服电机取用步进电机就满足自锁要求，所以横向丝杠副取用滚动丝杠副。纵向丝杠要支承工作台的重力，必须要有很好的自锁功能，所以纵向丝杆取用滑动丝杠副。1.滑动丝杠的计算与校核立柱上支承工作台的纵向滑动丝杆计算：(参考自机械设计手册第4版第3卷)最大轴向力为1.5 Kg，最大行程为3000mm,采用单头梯型开螺纹，螺旋应有自锁性。(1) 选择材料和许用应力螺杆材料选用45号钢，调质处理， 5=360/35=12072 现取 螺母材料选用ZcuAl10Fe3, 现取35 加工进给速度 0.5 m/min许强 10 取8 (2)按耐磨性计算螺纹中径滑动丝杠螺母的主要失效形式是磨损，因此应以耐磨性计算来决定丝杠中径，或由类比，结构决定中径后，进行耐磨性校核，对于细长且受压的丝杠，还应校核压杆稳定性，强度一般不用校核。见式（3.1） 整体式螺母取1.22.5,现取轴向载荷螺纹副许用压强由GB5796.31986 可选的梯形螺纹，中等精度，螺旋副标记为 。螺母高度见式（3.2） 式（3.2） 取则螺纹圈数圈（1）自锁性验算由于系单头螺纹，导程S=P=5mm,故螺纺升角为 摩擦因数f由于是钢对青铜 f=0.080.1, 取f=0.09。梯形螺蚊的夾角由于,故自锁可靠。（2）螺杆强度验算螺纹摩擦力矩见式（3.3） 式（3.3） (5)螺母螺纹强度验算因螺母材料强度低于螺杆，故只验算螺母螺纹强度即可，牙根宽度= 基本牙型高 =1.8p(6)螺杆的稳定性验算螺杆的总长 按一端固定一端自由，得临界载荷 (7)效率计算 由于底部用滚动推力球轴承，其效率为0.982.横向进给的滚动丝杆的计算（参考于机电一体化设计基础）(1)丝杆所受的最大轴向力计算滑台2的重量计算： 体积 重量 重力因为滑台在进给时没有受工作载荷，只受重力的作用，即 (滚动导轨的摩擦系f=0.00250.005,取0.005) 丝杆所受的轴向力很少，为了计算方便和其它因素影响，现取最大动负载C的计算及主要尺寸初选L工作寿命：n丝杆转速运转状态系数，无冲击取11.2, 取1.2选取丝杆圈数列数由于丝杆没有受工作载荷，而且要求的行程精度不高，所以不用进行刚性校核，只校核丝杆的稳定性。（2）滚动丝杠稳定性验算滚道半径 偏心距 丝杠内径 临界载荷，如式（3.4） Ia丝杆危险截面的轴惯性矩: E丝杠材料的弹性模量，对于钢，;丝杆工作长度；长度系数，一端固定一端简支，所以丝杆安全不会失稳。3.2.2联轴器的选取联轨器一般分为刚性联轴器和弹性联轴器。刚性联轴器的特点：制造容易，径向尺寸小，装拆时需移动轴，用于要求两轴对中性好，工作平稳，无冲击，经常正反转。在刚性联轴器中，又有联轴套和变径联轴套等，变径联轴套适用于低速，轻载，小尺寸轴的联接。现在滑动丝杠24与电机75BF003的连接采用平键联轴套，其主要尺寸如下：平键由于电机的主轴只有8mm,所以在电机轴上再套一个过盈配合套筒联轴器。对过盈配合联接，应根据联轴器传递转矩的大小和轴套不发生滑动条件，确定配合面的压强p，如式（3.6） 式（3.6）配合表面的摩擦系数（取=0.12）；L套筒与主动轴伸接触部分长度（ =14）；Tc扭矩（Tc=0.835Nm）。所以 产生压强p所需的过盈量 E为套筒材料的弹性模量，外套筒与内套筒相对轴向推进量e与过盈量关系为（见图3-4） 图44键联轴套4.2.4 轴承的选取1.深沟球轴承（如图3 -5）（GB/T2761994） 型号：6005图45沟球轴承2.推力球轴承（如图4 -6）（GB/T3011995）轴承代号：51205图46推力轴承4.2.5滚动丝杠的计算1.丝杆所受的最大轴向力计算滑台2的重力=75N滑动1的重力（1）滑台1上的导轨，丝杠，电机的重力导轨座面积：导轨面积：合面积：重力：查得电机 55BF003的重量为0.83Kg,再加上联轴器，轴承座约为3Kg.重力为30N。滚动丝杆20的重力 (2）.立柱上的导轨和丝杠重滑动丝杠20的重力 滑动丝杠24的重力 (3)立柱底滑座重力滑座尺寸：体积重力（4）.立柱重力 立柱高2800mm,结构用冷弯方形空心型钢的理论重量为86.8Kg/m所以 立柱重力（5）总重力在考虑到其他的重力 因为滑台在进给时没有受工作载荷，只受重力的作用，即 (滚动导轨的摩擦系f=0.00250.005,取0.005) 丝杆所受的轴向力很少，为了计算方便和其它因素影响，现取Fm=40N最大动负载C的计算及主要尺寸初选，式（3.7） L工作寿命； n丝杆转速fm运转状态系数（无冲击取11.2, 取1.2）。选取丝杆 圈数列数, .由于丝杆没有受工作载荷，而且要求的行程精度不高，所以不用进行刚性校核，只校核丝杆的稳定性。2.滚动丝杆稳定性验算滚道半径 偏心距 丝杆内径 临界载荷，式(3.8) 式(3.8)丝杆危险截面的轴惯性矩E丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206G;l丝杆工作长度；长度系数(一端固定一端简支，=2/3 )。 所以丝杆安全不会失稳。4.2.6 步进电机的选取1.步进电机的特点（1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。（2）步进电机外表允许的温度高。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。（3）步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。（4）步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。2.步进电机的选型(1)转动惯量计算：如式(3.9)丝杆： D丝杆的公称直径 L丝杆的长度 工作台：P丝杆导程G工作台的重量总转动惯量：(2)最大静转矩计算加速力矩，如式( 3 .10 ) Vmax快进的速度步距角脉冲当量 所以 (3)空载摩擦力矩,式(3 .11) f导轨摩擦系数G运动部件的总重力Lo丝杆导程(4)附加摩擦力矩,如式（3.12） 丝杆预紧力( =Fm/3)传动效率选取电机55BF003，其最大静转距为68.6Ncm， 所以该电机可选用3.驱动滚动丝杠的电机的选取(1)转动惯量计算：丝杆： (D丝杆的公称直径 L丝杆的长度)工作台： (P丝杆导程 G工作台的重量)总转动惯量： (2)最大静转矩计算加速力矩 (=0.042)所以 (3)空载摩擦力矩 (4)附加摩擦力矩 选取电机75BF001，其最大静转距为39.2Ncm， 所以该电机可选用 (5)启动矩频特性校核步进电机有三种工况：启动，快速进给运行，工进运行。前面提出的,仅仅是指初选电机后检查电机最大静转矩是否满足要求，但是不能保证电机在快速启动时不丢步。因此，还要对启动矩频特性进行校核。以后还要对快进，工进时的运行矩频特性作校核。步进电机启动有突跳启动和升速启动。突跳启动：在零时刻，步进电机的启动频率从零突跳为最大运行频率,即瞬间=.事实上，突跳是不可能瞬间完成。但突跳过程极短，则加速力矩很大，启动时丢步是不可避免的。因此，突跳启动是很少使用的。升速启动：步进电机从静止状态开始渐升速，在零时刻，启动频率=0,在一段时间内，按一定的升速规律升速。启动结速时，步进电机达到了最高运行速度，此时相应的运行频率为,因此，当=，启动过程结束，启动频率已与最高运行频率相等，即=,在整个升速，匀速运行，降速过程中，步进电机所走的步数与应该完成的输入指令脉冲总数相等。升速时间足够长，启动过程缓慢，空载启动力矩中的加速力矩项不会很大，一般不会出现丢步现象，但是降低了工作效率。升速时间过短，则步进电机启动力矩中的加速力矩项就会很大，所以需要校核启动矩频特性。从电机75BF001的启动矩频特性曲线图可得，电机在最大静转距时，对应的启动频率为1240Hz，而该电机最高空载启动频率为1750Hz，实际启动频率小于允许启动频率，所以能保证电机不丢步。（如图3-7） 图4-7启动矩频特性曲线第5章 机架的设计5.1 床身结构5.1.1 对床身结构的基本要求机床的床身是整个机床的基础支持件，一般用来放置导轨，主轴箱等重要部件。为了满足数控机床高速度、高精度、高生产率、高可靠性和高自动化程度的要求，与普通机床相比，数控机床应有高的静、动刚度，更好的抗振性。 一、对数控机床的床身主要在以下3 个方面提出了更高的要求： 1很高的精度和精度保持性 在床身上有很多安装零部件的加工面和运动部件的导轨面，这些面本身的精度和相互位置精度要求都很高，而且要长时间保持。另外，机床在切削加工时，所有的静、动载荷最后往往都传到床身上，所以，床身受力很复杂。为此，为保证零部件之间的相互位置或相对运动精度，除了满足几何尺寸位置等精度要求外，还需要满足静、动刚度和抗振性、热稳定性、工艺性等方面的技术要求。 2应具有足够的静、动刚度 静刚度包括：床身的自身结构刚度、局部刚度和接触刚度，都应该采取相应的措施，最后达到有较高的刚度-质量比。动刚度直接反映机床的动态性能，为了保证机床在交变载荷作用下具有较高的抵抗变形的能力和抵抗受迫振动及自激振动的能力，可以通过适当的增加阻尼、提高固有频率等措施避免共振及因薄壁振动而产生噪音。 3较好的热稳定性 对数控机床来说，尤其是高精度数控机床，热稳定性已经成了一个突出问题，必须在设计上要做到使整机的热变形小，或使热变形对加工精度的影响小。热变形将直接影响机架的原有的精度，从而是产品精度下降，如立轴矩台平面磨床，立柱前臂的温度高于后臂，是立柱后倾，其结果磨出的零件工作表面与安装基面不平行；有导轨的机架，由于导轨面与底面存在温差，在垂直平面内导轨将产生中凸或中凹热变形。因此，床身结构设计时应使热变形尽量小。 二、床身机架设计的一般要求 ： 1） 在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本低； 2） 抗振性好。把受迫振动振幅限制在允许范围内； 3） 躁声小； 4） 温度场分布合理，热变形对精度的影响小； 5） 结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工； 6） 结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件； 7） 有导轨的机架要求导轨面受力合理、耐磨性良好； 8） 造型好。使之既适用经济，有美观大方。5.1.2 床身的结构1床身结构 根据数控机床的类型不同，床身的结构形式有各种各样的形式。例如数控车床床身的结构形式有平床身、斜床身、平床身斜导轨和直立床身等四种类型。 另外，斜床身结构还能设计成封闭式断面，这样大大提高了床身的刚度。数控钻高精度数控立式万能磨床、加工中心等这一类数控机床的床身结构与数控车床有所不同。例如加工中心的床身有固定立柱式和移动立柱式两种。前者一般使用于中小型立式和卧式加工中心，而后者又分为整体T形床身和前后床身分开组装的T形床身。所谓T形床身是指床身是由横置的前床身和与它垂直的后床身组成。整体式床身，刚性和精度保持性都比较好，但是却给铸造和加工带来很大不便，尤其是大中型机床的整体床身，制造时需要大型设备。而分离式T形床身，铸造工艺性和加工工艺性都大大改善。前后床身联接处要刮研，联接时用定位键和专用定位销定位，然后再沿截面四周， 用大螺栓固紧。这样联接成的床身，再刚度和精度保持性方面，基本能满足使用要求。这种分离式T形床身适用于大中型卧式加工中心。 由于床身导轨的跨距比较窄，致使工作台在横溜板上移动到达行程的两端时容易出现翘曲，将会影响加工精度，为了避免工作台翘曲，有的立式加工中心增设了辅助导轨。 2床身的截面形状 数控机床的床身通常为箱体结构，合理设计床身的截面形状及尺寸，采用合理布置的肋板结构可以在较小质量下获得较高的静刚度和适当的固有频率。床身肋板一般根据床身结构和载荷分布情况，惊醒设计，满足床身刚度和抗振性要求，V形肋板有利于加强导轨支承部分的刚度；斜方肋和对角肋结构可明显增强床身的扭转刚度，并且便于设计成全封闭的箱形结构。 此外，还有纵向肋板和横向肋板，分别对抗弯刚度和抗扭刚度有明显效果；米字形肋板和井字形肋板的抗弯刚度也较高，尤其是米字形肋板更高。 3床身的结构设计 床身结构设计时，应尽量避免薄壁结构并简化表面形状。根据本设计的具体情况及要求，床身的结构设如下：4.床身的设计步骤 根据床身上的零件、部件情况和设计要求初步确定床身及机架的结构形状和尺寸，以保证机架内外的零件能正常运动 根据产品批量和结构形式初步确定制造方法，合理选择材料，单件小批量的非标准设备机架可以采用焊接和锻喊结合的机架 分析承载情况，根据承载情况合理的选择截面形式，确定主要设计参数 画出结构草图，进行必要的强度和刚度计算和尺寸修改 对重要设备的床身，还应该进行模拟实验设计和模拟实验，并根据实验结果对设计进行修改。与轴心受压相仿，钢梁设计应考虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定各个方面满足要求。(1)梁的强度计算主要包括抗弯、抗剪和折算应力等强度应足够。(2)刚度主要是控制最大挠度不超过按受力和使用要求规定的容许值。(3)整体稳定指梁不会在刚度较差的侧向发生弯扭失稳，主要通过对梁的受压翼缘设足够的侧向支承，或适当加大梁截面以降低弯曲压应力至临界应力以下。(4)局部稳定指梁的翼缘和腹板等板件不会发生局部凸曲失稳，在梁中主要通过限制受压翼缘和腹板的宽厚比不超过规定，对组合梁的腹板则常设置加劲肋以提高其局部稳定性。梁的截面选择一、型钢梁截面的选择型钢梁截面应满足梁的强度、刚度、整体稳定和局部稳定四个要求，其中强度包括抗弯、抗剪、局部压应力和折算应力。由于型钢截面的翼缘和腹板等板件常有足够的厚度，一般不必验算局部稳定，无很大孔洞削弱时一般也不必验算剪应力。局部压应力和折算应力只在有较大集中荷载或支座反力时计算。型钢梁设计通常是先按抗弯强度(当梁的整体稳定有保证或Mmax处截面有较多孔洞削弱时)或整体稳定(当需计算整体稳定时)选择型钢截面，然后验算其它项目是否足够，不够时再作调整。为了节省钢材，应尽量采用牢固连接于受压翼缘的密铺面板或足够的侧向支承以达到不需计算整体稳定的要求。按抗弯强度或整体稳定(b值可先估计假定)选择单向(强轴)弯曲梁的型钢截面时，所需要的截面抵抗矩为：2、腹板尺寸梁高确定后腹板高也就确定了，腹板高为梁高减两个翼缘的厚度，在取腹板高时要考虑钢板的规格尺寸，一般使腹板高度为50mm的模数。从经济角度出发，腹板薄一些比较省钢，但腹板厚度的确定要考虑腹板的抗剪强度，腹板的局部稳定和构造要求。从抗剪强度角度来看，应满足下式：3、翼缘尺寸由式5.2.1求得需要的净截面模量，则整个截面需要的惯性矩为：总结与展望毕业设计是对大学学期间所学的知识的一次系统全面性的总结，通过本次毕业设计将理论与实践充分结合，是难得的一次机会。通过这次毕业设计为今后能更好的适应今后工作垫定了良好的基础。针对本次毕业设计总结如下：短短的几个月的毕业设计是我们对大学的机械知识的整体总结，也是理论与实践的结合，通过这次毕业设计我们收益非浅，这次设计，主要是对立式数控铣床主传动系统进行设计。在进行毕业设计中，我学到了许多新的知识。我深刻的认识到，要想成为一名合格技术人员只掌握本专业的知识是远远不够的，我们应该具有更加渊博的知识。没有具体的了解，经常会有无从下手的感觉，碰到问题只有去问老师和看相关书籍，确实虽然完成了大概模型，有