毕业论文终稿-数控滚齿机轴向进给、径向进给部件及滚刀架回转运动部件设计（送全套CAD图纸 资料打包）

买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑理工大学毕业设计（论文）课题名称数控滚齿机轴向进给、径向进给部件及滚刀架回转运动部件日期2014年6月10日买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑数控滚齿机轴向进给、径向进给部件及滚刀架回转运动部件摘要本次设计是对数控滚齿机的设计。在这里主要包括轴向进给的设计、径向进给部件的设计、滚刀架回转运动部件系统的设计这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到丝杆上，丝杆带动丝杆螺母，从而带动整机运动，提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本论文研究内容1数控滚齿机总体结构设计。2数控滚齿机工作性能分析。3电动机的选择。4数控滚齿机的传动系统、执行部件及机架设计。5对设计零件进行设计计算分析和校核。6绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。关键词数控滚齿机，联轴器，滚珠丝杠买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑CNCGEARHOBBINGMACHINEFEEDTOFEED,RADIALCOMPONENTANDHOBHEADROTARYCOMPONENTSABSTRACTTHISDESIGNISTHEDESIGNOFCNCGEARHOBBINGMACHINEHEREMAINLYINCLUDESTHEDESIGNOFAXIALFEED,RADIALFEEDCOMPONENTDESIGN,HOBHEADROTATINGPARTSOFTHESYSTEMDESIGNOFTHEGRADUATIONDESIGN,THEDESIGNOFTHEBASICSKILLSTRAINING,ENHANCINGTHEANALYSISANDTOSOLVEENGINEERINGPROBLEMS,ANDCREATEACERTAINCONDITIONFORGENERALMECHANICALDESIGNTHESTRUCTUREISMAINLYPRODUCEDBYTHEMOTORPOWERTHROUGHTHECOUPLINGWILLNEEDTOTRANSFERTHEPOWERTOTHESCREWROD,THESCREWRODDRIVESTHESCREWRODNUT,THEREBYDRIVINGTHEMOVEMENT,IMPROVELABORPRODUCTIVITYANDAUTOMATIONLEVELOFPRODUCTIONBUTALSOSHOWITSSUPERIORITY,THEREAREBROADPROSPECTSFORTHEDEVELOPMENTTHERESEARCHOFTHISTHESIS1THEOVERALLSTRUCTUREDESIGNOFCNCROLLGRINDINGMACHINE2ANALYSISOFTHEWORKGEARMACHINECNCROLL3THECHOICEOFMOTOR4TRANSMISSIONSYSTEM,EXECUTIONUNITANDTHEFRAMEDESIGNOFCNCGEARHOBBINGMACHINE5THEDESIGNOFCOMPONENTSFORTHEDESIGNCALCULATIONANDCHECK6TODRAWTHEASSEMBLYDRAWINGANDPARTSASSEMBLYDIAGRAMANDPARTSDIAGRAMDESIGNKEYWORDSCNCGEARHOBBINGMACHINE,COUPLING,BALLSCREW买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑目录摘要II1绪论111数控滚齿机的研究定义及工作原理1111数控滚齿机定义1112工作原理112课题的目的及意义113国内外概况综述214本课题研究的内容及方法3141主要的研究内容3142设计要求3143关键的技术问题32数控滚齿机总体结构设计521毕业设计（论文）要求及原始数据522数控滚齿机的构成523数控滚齿机的工作原理63轴向进给结构及传动设计731轴向进给滚珠丝杆副的选择7311导程确定7312确定丝杆的等效转速8313估计工作台质量及负重8314确定丝杆的等效负载8315确定丝杆所受的最大动载荷9316精度的选择9317选择滚珠丝杆型号1032校核10321临界压缩负荷验证10322临界转速验证11323丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率1133电机的选择12331电机轴的转动惯量12332电机扭矩计算134径向进给机械结构设计1541确定脉冲当量1542滚珠丝杠螺母副的计算和选型15421精度的选择15422丝杠导程的确定15423最大工作载荷的计算15424最大动载荷的计算16425滚珠丝杠螺母副的选型16426滚珠丝杠副的支承方式17427传动效率的计算17V428刚度的验算17429稳定性校核184210临界转速的验证1943步进电动机的选择2044丝杠轴的校核2245键的校核2346轴承的校核2347直线滚动导轨副的计算和选择245滚刀架回转运动的设计2851滚刀架回转运动设计28511支撑架的设计28512机座的设计2852步进电机选择2853传动机构的设计29531蜗杆蜗杆的设计及计算29532轴的设计33533滚动轴承的选择及校核计算39534键的选择和校核41结论43参考文献44致谢45买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑1绪论23456789101112131411数控滚齿机的研究定义及工作原理111数控滚齿机定义数控滚齿机适用于成批、小批及单件生产加工圆柱齿轮和蜗轮，及一定参数的鼓形齿轮也可用花键滚刀连续分度滚切长度小于300的6齿及6齿以上的短花键轴。且用链轮滚刀可以滚切链轮。加工圆柱齿轮时可采用逆铣和顺铣滚切，采用轴向进给（垂直进给）的方法加工出全齿宽。数控滚齿机滚切普通蜗轮是采用径向进给的方法进行加工。数控滚齿机加工花键轴及链轮时机床的调整及加工方法与加工圆柱直齿轮时一样。112工作原理齿轮被广泛地应用于机械设备的传动系统中，滚齿是应用最广的切齿方法1，传统的机械滚齿机床机械结构非常复杂，一台主电机不仅要驱动展成分度传动链，还要驱动差动和进给传动链，各传动链中的每一个传动元件本身的加工误差都会影响被加工齿轮的加工精度，同时为加工不同齿轮，还需要更换各种挂轮调整起来复杂费时2，大大降低了劳动生产率。以德国西门子、日本发那科公司数控系统为主流的数控滚齿机的出现，大大提高了齿轮加工能力和加工效率。我国目前真正能够生产数控滚齿机的只有23个厂家，且使用的多是德国西门子数控系统，加工中模数齿轮，没有自主产权的核心技术，缺少国际竞争力。注意到以上问题，并根据近来数控技术，尤其是开放式运动控制器飞速发展的现状，本文针对小模数、少齿数、大螺旋角斜齿轮滚齿加工迫切要求数控化的实际需求，进行了深入的研究，成功地开发了了一套基于开放式运动控制器的数控滚齿系统并用15于实际生产。基于开放式运动控制器的数控体系结构该体系结构的核心是一块具有PC104总线并且自带高速DSP芯片的开放式多轴运动控制卡，与嵌入式PC主机构成多处理器结构，提供4路16位D/A模拟电压（/10V）控制信号，4路4倍频差动式光电编码器反馈信号接口，输入信号频率最高可达8MHZ，32路光电隔离输入输出接口。可编程数字PID速度前馈加速度前馈滤波方式，卡上自带DSP芯片以实现实时高速插补、计算功能，可完成空间直线、圆弧插补，大大减轻了主机负担，还提供了程序缓冲区，降低了对主机通讯速度的要求3。该运动控制卡通过PC104总线和计算机通讯，一方面将从各控制轴采集到的数据送给主机进行计算，另一方面，将主机根据工艺及数学模型进行运算生成的运动控制指令经过进一步处理送各轴伺服驱动器，完成各轴的运动控制，加工出满足工艺要求的合格零件。由于使用标准的PC104型工控机作为主机，采用标准化接口，可灵活地选用电机、驱动装置和反馈元件，支持包括乙太网甚至是INTERNET网在内的多种网络协议及拓扑结构，可方便地实现远程控制，组网技术十分灵活而且技术成熟4。12课题的目的及意义近年来，随着汽车、机械、航天等工业领域的不断发展，对齿轮提出了更高的要求传动速度大、承载能力强、使用寿命长、运行噪音小、制造成本低，相应地对齿轮的设计、加工、检测等方面也提高了要求。在这种背景下，现代设计方法、先进制造技术、计算机技术及相关技术的交叉融合，使齿轮相关技术的研究进入了一个崭新的阶段。齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系统，由于齿轮使用的量大面广，齿轮加工机床已成为汽车、摩托车、工程机械、船舶等行业的关键设备。特别是，随着汽车工业的高速发展，对齿轮的需求量日益增加，对齿轮加工的效率、质量及加工成本的要求愈来愈高使齿轮加工机床在汽车摩托车等行业中占有越来越重要的作用。滚齿机是齿轮加工机床中的一种，占齿轮加工机床拥有量的40它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等。传统滚齿机完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运动往需要经过多级齿轮传动，并且引入蜗杆蜗轮机构使得机械结构非常复杂调整维护非常困难也降低了加工精度。数控滚齿机高加工精度、高生产率的特点，在制造业中的应用比例越来越大，有效地保证了产品质量和产量。随着风电、船舶、建材产业的迅速发展,国内对大型高档机床的需求旺盛,且要求效率高、精度高。国内机床技术与国外有很大差距。国内还没几家单位有能力加工直径为两米的大型数控滚齿机,全世界也只有两家,分别在德国和美国。在这种情况下,有好几年,中国的大型数控滚齿机都需进口这两家的产品。从国外进口,价格贵,交货期长,售后服务麻烦。所以研制加工直径两米以上的大型数控滚齿机和有必要。对数控滚齿机的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和16技能。培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。通过毕业设计资料的搜集、整理、数据的查询，方案的确定，撰写、电路的设计以及毕业答辩等活动，初步了解数控机床回参考点的方式的种类何工作原理，接受初步的数控机床的训练和熏陶，深化和综合基础课、专业课的分析问题和解决问题的能力以及培养协作精神，树立高度的工作责任感的能力，同时系统的对我们三年所学知识进行总结，全面的复习整理，查缺补漏，以达到熟练掌握专业知识的目的，并综合运用和深化所学专业理论识培养独立分析和解决一般工作实际问题的能力，树立高度的责任感，以便在日后工作中能得心应手。能更好的适应社会的需要，充分发挥自己的才华，贡献自己的一份力量。随着教育改革的逐步深入，为落实增强学生的创新精神，能力培养和素质教育三大新的教育目标打破以理论教学为主，实验教学和实践为辅的传统教育方法，提高学生的创新能力及灵活运用知识的能力，以便能最快的适应工作的需求。13国内外概况综述我国生产滚齿机的历史始于1953年，经过30年的努力，到80年代初已进入世滚齿机主要生产国家行列。目前，国产滚齿机以传统的机械传动式为主，品种、系列齐全。传统滚齿机完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运动，往往需要经过多级齿轮传动，并且引入蜗杆蜗轮机构使得机械结构非常复杂调整维护非常困难也降低了加工精度。近几年，我国在滚齿机设计技术方面研究的主要经历了从统机械式滚齿机通过数控改造发展为2至3轴（直线运动轴）实用型数控高效滚齿机，到全新六轴四联动数控高速滚齿机的开发,最大主轴转速一般为1200转/分，与发达国家同类产品相比我国仍然存在着不小的差距，究其原因主要还是因为基础研究差，整体设计能力不足，由此导致新技术应用慢和仿制比重较大，如零传动技术干切技术在齿轮加工机床中的应用一直处于落后状态。数控系统是数控机床的核心，德国西门子、利勃海尔和日本的马扎克、法拉克掌握着数控系统的最高水平，利勃海尔数控系统16个软件包的价格接近母机价格，软件和母机一起卖，不分开出售，软件利润非常高。目前国内机床企业使用的中高档机床的数控系统基本都是国外进口。同时国内研制加工效率高、精度高直径为两米的大型数控滚齿机的单位的能力比较弱，而从国外进口,价格贵,交货期长,售后服务麻烦。数控系统和功能部件发展滞后已成为制约行业发展的瓶颈。国产中档数控系统国内市场占有率只有35，而高档数控系统95以上依靠进口。功能部件国内市场总体占有率约为30，其中高档功能部件市场占有率更低。台湾地区品牌功能部件约占国内市场的50，其余20为欧盟、日本等品牌产品。据国家海关统计数据，2010年我国进口数控系统金额达181亿美元，滚齿机附件含功能部件和夹具类产品达162亿美元。以高速、高精、复合、智能等为特征的高档数控滚齿机关键技术虽然已经取得明显进步，一批共性、基础技术和新产品研发也有了新的进展，但与国际先进水平相比，还存在较大差距。有些关键技术，如高速高精运动控制技术、动态综合补偿技术、多轴联动和复合加工技术、智能化技术、高精度直驱技术、可靠性技术等尚需进一步17突破，有些重大技术离产业化还有一段路程。以企业为主体、以市场为导向、产学研用相结合的研发体系尚未真正建立，行业的自主创新发展缺乏高新技术支撑。我国滚齿机工具行业产品质量整体水平已经有了很大提高，对提升产业的整体素质和核心竞争力起到了重要作用，也得到广大用户的认可。但在产品质量的稳定性和可靠性方面，例如滚齿机早期故障率较高，精度稳定性周期短，工程能力系数CPK值、平均无故障工作时间MTBF等指标与国际先进水平比较尚有一定差距。加强产品质量工作，解决深层次的质量问题依然不容忽视。14本课题研究的内容及方法141主要的研究内容为了实现上述目标，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本身的结构特点，确定数控滚齿机整体设计方案。2确定的性能参数，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，完成数控滚齿机各零部件的结构设计；4完成主要零部件强度与刚度校核。142设计要求1根据所要实现的功能，提出数控滚齿机的整体设计方案；2完成数控滚齿机结构的详细设计；3通过相关设计计算，完成电机选型；4完成数控滚齿机结构的设计；绘制数控滚齿机结构总装配图、主要零件图。143关键的技术问题1方案选择2整体设计3电机选型设计4强度校核买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑2数控滚齿机总体结构设计21毕业设计（论文）要求及原始数据本机床主要用于模数小于15MM的直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮的精密、高效加工，可进行硬齿面齿轮的一次成形加工或二次对刀成形加工，也可进行模数小于3MM的直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮的精密加工。通过闭环的X轴控制可进行高精度鼓形齿轮的加工。本机床可广泛用于汽车、摩托车、仪器、仪表、玩具、电动工具、渔具等行业的各种不同精度的齿轮的大批量、高效率加工。最大加工直径100MM最大加工模数3MM最大轴向行程150MM加工齿数范围4100齿滚刀架可转动范围50最大滚刀直径63MM滚刀轴转速5504000RPM工件轴转速5495RPM轴向运动快速5000MM/MIN径向运动快速5000MM/MIN切向运动快速5000MM/MIN图21数控滚齿机22数控滚齿机的构成该机在整体结构的主要零部件有底座基础、纵向导轨、横向导轨、支柱、切削头、旋转工作台、控制箱、等组成。其中底座基础上安装有地脚螺栓，纵向导轨支撑体通19过地脚螺栓与基础体固定在一起。该机分为主运动系统、轴向进给、径向进给部件、滚刀架回转运动部件、23数控滚齿机的工作原理机器工作时，主电机运动将动力通过带轮传递给主轴，主轴带动工作台上的工件。通过纵向导轨和横向导轨实现刀具的上下运动和左右运动。整机的运动是在PLC的控制下进行的，进而实现了对工件加工的连续性和自动化立式滚齿机工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由主电动机驱动作旋转运动，刀架可沿立柱导轧垂直移动，还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工作台上，由分度蜗轮副带动旋转，与滚刀的运动一起构成展成运动。滚切斜齿时,差动机构使工件作相应的附加转动。工作台或立柱可沿床身导轨移动,以适应不同工件直径和作径向进给。滚齿机的齿形加工原理为展成法。展成法是将齿轮啮合副中的一个齿轮转化为刀具，另一个齿轮转化为工件，齿轮刀具做切削主运动的同时，以内联系传动链强制刀具和工件做严格的啮合运动，于是刀具切削刃就在工件上加工出所要求的齿形表面来。这种方法的加工精度和生产效率都很高。滚齿机的立柱固定在床身上，刀架滑板可沿立柱上的导轨做轴向进给运动。安装滚刀的刀杆固定在刀架体的刀具主轴上，刀架体能绕自身轴线倾斜一个角度，这个角度成为滚刀安装角，其大小与滚刀螺旋升角大小及旋向有关。安装工件用的心轴固定在工作台上，工作台与后立柱装在床鞍上，可沿床身导轨做径向进给运动或调整径向进给位置支架用于支撑工件心轴上端，以提高心轴的刚度。买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑3轴向进给结构及传动设计表31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。31轴向进给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。设轴向进给最大行程为150MM,最快进给速度为5000MM/MIN,工作台大概质量为80KG,移动部件大概质量为30KG，工作台最大行程为300MM。311导程确定电机与丝杆通过联轴器连接，故其传动比I1,选择电机Y系列异步电动机的最21高转速，则丝杠的导程为CMKGFMRN2MIN,/150MAXMAX最大转矩取PH12MM31AX50/13HPV312确定丝杆的等效转速基本公式IN/RNH最大进给速度是丝杆的转速32MIN/1502/8/MAXRPVH最小进给速度是丝杆的转速33I/3/INIH丝杆的等效转速式中取I/212MIN1AXRTTTNM故21T34IN/031/212MIN1AXRTTTNM313估计工作台质量及负重主轴箱重量35NXGG9681工作台重量367402移动部件重量37M233314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003，K为颠覆力矩影响系数，一般取1115，本课题中取13，则丝杆所受的力为NGFGFGFKFZX21520331223Y12YMA）（）（）（38390MIN其等效载荷按下式计算（式中取，）21T1N310NTNFFM49321MI3AX22315确定丝杆所受的最大动载荷311316MHKAHTWM10NTFFFCARFW负载性质系数，（查表取FW12）FT温度系数（查表取FT1）FH硬度系数（查表取FH1）FA精度系数（查表取FA1）FK可靠性系数（查表取FK1）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CAR17300N表321各类机械预期工作时间LH表322精度系数FA表323可靠性系数FK表324负载性质系数FW316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M23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30V杠的精度等级X轴为13级（1级精度最高），径向进给为25级，考虑到本设计的定位精度要求及其经济性，选择X轴Y轴精度等级为3级，径向进给为4级。317选择滚珠丝杆型号计算得出CACAR173KN312则COA23FM（346519）KN313公称直径PH12MM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D040MM丝杆外径D1395MM钢球直径DW7144MM丝杆底径D2343MM圈数3圈CA30KNCOA663KN刚度KC973N/M32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。321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314NFKLEIFFCRMAX201E式中E材料的弹性模量E钢21X1011（N/M2）LO最大受压长度（M）K1安全系数，取K113FMAX最大轴向工作负荷（N）F1丝杆支撑方式系数F1151I丝杆最小截面惯性距（M4）3154221_6WODDI24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LU30014820X2488MM316支撑距离LO应该大于丝杆螺纹部分长度LU，选取LO620MM代入上式计算得出FCA58X108N可见FCAFMAX，临界压缩负荷满足要求。322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CRN高转速3172230KPAEILFNCZCR式中A丝杆最小截面A2462M1093414D丝杠内径，单位；2DMP材料密度P785103KG/M临界转速计算长度，单位为，本设计中该值为148/2300620CLCL488/2440MM318安全系数，可取082K2KFZ丝杠支承系数，双推简支方式时取189经过计算，得出63104，该值大于丝杠临界转速，所以满足要求。CRNMIN/R323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LAEKS/MAXIN25式中A丝杠最小横截面，31924ADM螺母座刚度KH1000N/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320MIN/1/2/1/SCHEKK321SRADMWEB/K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；KH1000N/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。33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。331电机轴的转动惯量A、回转运动件的转动惯量322328MD42LJR上式中D直径,丝杆外径D395MML长度1MP钢的密度78002KG/M26经计算得3232M0KGRJB、轴向进给直线运动件向丝杆折算的惯量3242PMJL上式中M质量轴向进给直线运动件M160KGP丝杆螺距（M）P0001M经计算得325281049KGJLC、联轴器的转动惯量查表得326204KG/MJW因此32728M08KG4109LR332电机扭矩计算A、折算至电机轴上的最大加速力矩328ATJNT602MXAX上式中329IN/15AXRJ00028KG/M2330TA加速时间KS系统增量，取15S1,则TA02S3TA经计算得331MNT2MAXB、折算至电机轴上的摩擦力矩27332IPFT20F上式中F0导轨摩擦力，F0MF，而F摩擦系数为002，F0MGF32NP丝杆螺距（M）P0001M传动效率，090I传动比，I1经计算得NTF750C、折算至电机轴上的由丝杆预紧引起的附加摩擦力矩333I212000PT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09经计算的T0005NM则快速空载启动时所需的最大扭矩334MNF820MAX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67。NA买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑4径向进给机械结构设计41确定脉冲当量一个进给脉冲，使数控滚齿机运动部件产生位移量，也称为数控滚齿机的最小设定单位。脉冲当量是衡量数控数控滚齿机加工精度的一个基本技术参数。经济型数控机床常采用的脉冲当量是0010005MM/脉冲。根据数控滚齿机精度要求确定脉冲当量001MM/脉冲。42滚珠丝杠螺母副的计算和选型滚珠丝杠副的作用是将旋转运动转变为直线运动，其螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和密封件。421精度的选择滚珠丝杠副的精度直接影响数控数控滚齿机的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对数控滚齿机定位精度最明显。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。对M30V于车床，选用滚珠丝杠的精度等级X轴为13级（1级精度最高），径向进给为25级，考虑到本设计的定位精度要求和改造的经济性，选择X轴精度等级为3级，径向进给为4级。422丝杠导程的确定选择导程跟所需要的运动速度、系统等有关，通常在4、5、6、8、10、12、20中选择，规格较大，导程一般也可选择较大（主要考虑承载牙厚）。在速度满足的情况下，一般选择较小导程（利于提高控制精度），本设计中初选向丝杠导程为8。M423最大工作载荷的计算最大工作载荷是指滚珠丝杠螺母副在驱动工作台时所承受的最大轴向力，也叫F进给牵引力,其实验计算公式如表41所示。表41实验计算公式及参考系数MF导轨类型实验公式K矩形导轨GKYZX11015燕尾导轨2FFZM1402综合或三角导轨ZX115015018表中为考虑颠覆力矩影响时的实验系数；为滑动导轨摩擦系数；为移动KG29部件总重量。假设重量G1000N查表41选择综合导轨，取115,取018,为1000；KGN算得1151197018（34201000）41GFZXM217155424最大动载荷的计算载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯性力），此类载荷为动载荷。比如起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为静载，起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动载。对于滚珠丝杠螺母副的最大动载荷计算公式如下QF42MHWQFL3式中滚珠丝杠副的寿命系数，单位为R，（T为610610/NL使用寿命，普通数控滚齿机T取500010000H，数控数控滚齿机T取15000H；N为丝杠每分钟转速）；载荷系数，一般取1215，本设计取12；WF硬度系数（HRC58时取10；等于55时取111；等于525时取H135；等于50时取156；等于45时取240）；滚珠丝杠副的最大工作载荷，单位为N。MF本设计中车床纵向承受最大切削力条件下最快的进给速度,初选丝杠基本导程，则丝杠转速IN/60AXVJMPH8。取滚珠丝杠使用寿命，带入I/751MAXRPNHJHT150得90；取，代入，求得6/TLL21WFHFMWQFFL317390N。QF425滚珠丝杠螺母副的选型初选滚珠丝杆副时应使其额定动载荷,当滚珠丝杠副在静态或低速状态下QAFC长时间承受工作载荷时，还应使额定静载荷。MIN/10RMOAF32根据计算出的最大动载荷,选择江苏启东润泽数控滚齿机附件有限公司生产的QFFL40083型内循环式滚珠丝杠副，采用双螺母螺纹式预紧，精度等级为4级，其参数如表42所示。30图41滚珠丝杠螺母副表42FL40083型滚珠丝杠相关参数公称直径/M导程/钢球直径/M丝杠外径/丝杠底径/M额定载荷/KN接触刚度/1M0DHPWD1D2OACA4084763386352466311897426滚珠丝杠副的支承方式滚珠丝杠副的支承主要用来约束丝杠的轴向窜动，为了提高轴向刚度，丝杠支承常用推力轴承为主的轴承组合。考虑到纵向丝杠长度较大，本设计丝杠采用双推简支支承方式，该方式临界转速、压杆稳定性高，有热膨胀的余地。427传动效率的计算滚珠丝杠的传动效率一般在0809之间，其计算公式如下43TAN式中螺距升角，根据,可得291；0H143PTD摩擦角，一般取10。算得9667440192TAN428刚度的验算滚珠丝杠副工作时受轴向力和转矩的作用，引起导程的变化，从而影响定位精度和运动的平稳性。轴向变形主要包括丝杠的拉伸或压缩变形、丝杠与螺母间滚道的1接触变形、支承滚珠丝杆的轴承的轴向接触变形。23因转矩和丝杠螺母滚道接触对丝杠产生的导程变化很小，所以、可以忽略2331不计，所以丝杠的拉伸或压缩变形量为（“”号代表拉伸，“”代表压缩）1ESLFUM式中丝杠的最大工作载荷，单位为；N丝杠纵向最大有效行程，单位为；ULM丝杠材料的弹性模量，钢；EMPAE5102丝杠的横截面面积，单位按丝杠螺纹的底径确定。S2D根据前面的设计，为323436，取1665，为4524，算得MFNUL2M00159715974512545132067查表43可知，,所以刚度足够。145HRC,可从从教材【1】P254表117查得蜗轮的基本许用应力268。由教材A【1】P254应力循环次数应力循环次数N606012728（2810365）956HLJN2710J为蜗轮每转一周每个轮齿啮合的次数J1两班制，每班按照8小时计算，寿命10年。其中,为蜗轮转速278MIR244寿命系数5878HN10K5956则592801MPA6计算中心距5102233269157417605ZEAKTMH6取中心距A200MM,因I52,故从教材【1】P245表112中取模数M63MM,蜗轮分度圆直径63MM这时0315从教材【1】P253图1118中可查得接触系1DAD数29因为,因此以上计算结果可用。5314蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸1蜗杆轴向尺距MM直径系数5113146972AM10Q齿顶圆直径512121635ADHM齿根圆直径513FC蜗杆齿宽B195009M25112MM5142Z蜗杆轴向齿厚MM；分度圆导程角314698AMS“30575152蜗轮蜗轮齿数53变位系数MM5162046演算传动比MM,这时传动误差比为,153ZI5327810425是允许的。蜗轮分度圆直径MM51726359DMZ蜗轮喉圆直径3465MM5182AAH蜗轮齿根圆直径51921FFM45蜗轮咽喉母圆半径5202110346527GARDM蜗杆和轴做成一体，即蜗杆轴。由参考文献【1】P270图蜗轮采用齿圈式，青铜轮缘与铸造铁心采用H7/S6配合，并加台肩和螺钉固定，螺钉选6个5315校核齿根弯曲疲劳强度521FFAFYMDKT22153当量齿数522233584COSS07“Z根据从教材【1】P255图1119中可查得齿形系数22046,8X15FAY螺旋角系数523“305718644从教材P25知许用弯曲应力FNFK从教材【1】P256表118查得由ZCUSN10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力56FMPA由教材P255寿命系数5246699FN710K024N51525F5602437PAB1（由于蜗杆齿顶圆直径756MM，则做成齿轮轴6段直径D6D48MM长度L680MM7段直径D7D340MM长度L7L320MM图51输入轴初选用30208型单列圆锥滚子轴承，其内径为40MM，宽度为18MM。由上述轴各段长度可算得轴支承跨距LL4L6L52TA2（挡油环壁2MM）28970MM290MM。为提高刚度，尽量缩小支承跨距L（0911）DA1（27223326）MM,则290MM满足要求。（3）按弯矩复合强度计算求小齿轮分度圆直径已知D10063MD23024MM03024M求转矩已知T237428NMT1350NM求圆周力FT根据教材P252（103）式得2T1/D1235/0063111111N5321TFA2482T2/D2237428/03024N24754N5332TFA1求径向力FR根据教材【1】P252（103）式得FRTAN24754TAN200901N2T因为该轴两轴承对称，所以LALB145MM1、绘制轴的受力简图2、绘制垂直面弯矩图轴承支反力533NDF61829034751L2ARR1V5346890R1VER2535N5FTRHR1由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为5322输入轴的设计计算轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将蜗杆蜗齿部分安排在箱体中央，相对两轴承对称布置，两轴承分别以轴肩和轴承盖定位。（2）确定轴各段直径和长度1段直径D130MM长度取L180MM（连联轴器）2段由教材P364知H（00701）D得H008D10083024MM直径D2D12H3022435MM,长度取L250MM3段初选用30208型单列圆锥滚子轴承，其内径为40MM，A宽度为MC2FRHL5556145805NM536303、绘制水平面弯矩图截面C在水平面上弯矩为MC1DFT/21111163/235NM537314、绘制合弯矩图MCMC12MC221/235280521/2878NM5385、绘制扭矩图转矩TTI350NM校核危险截面C的强度49图52输入轴扭矩图由教材P373式（155）经判断轴所受扭转切应力122WCCA为脉动循环应力,取06,539MP0627610358WTM22321CA）（前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由教材P362表151查得,因此46720H故所选轴承满足寿命要求。H39862510679PCN601L3RH5332计算输出轴轴承A求轴承当量动载荷和1246720H故所选轴承满足寿命要H412739530826PCN60L301RH求534键的选择和校核1键的选择根据齿轮和轴的参数，参考机械设计选择设计键。电机输出轴键；254B中间轴的键；180输出轴的键。92键的校核键的材料为45钢，由资料表62查得许用挤压应力MPA10P根据公式55LDTTP1302（563）得到键工作长度MM，接触高度33MM，177NM14L1TT255MPA，安全。DTTP1302键工作长度MM，接触高度38MM，4985NM25L1TT239MPA，安全。DTTP1302买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑结论本课题结合目前国数控滚齿机的研究现状和发展方向，具体阐述了一种数控滚齿机开发过程。本文主要完成的工作如下1、数控滚齿机结构方案的确定。分析了数控滚齿机的特点，确定了数控滚齿机基本结构，并确定其基本尺寸。2、确定了数控滚齿机技术指标及参数。对该数控滚齿机进行了计算。3、零件的刚度和寿命计算与校核。对各个已设计零件进行刚度和寿命计算，确保满足使用要求，使该数控滚齿机有足够的可靠性。通过本次毕业设计，不仅把大学所学到的理论知识很好的运用到毕业设计中，而且培养了自己认真思考的能力，在处理问题时有了新的认识和方法，并加强了和同学之间进行探讨和解决问题的能力。通过对专业知识的接触和深入学习，以及对相关信息的获取，我深切地认识到，就目前的发展而言，我国的工业还比较落后，与发达国家相比还存在很大的差距。尽管我们不断地在努力，但想在很短的时间内改变这种现状是很难的，尤其是对于我们这样一个国情的大国。所以，我们应该拥有的是一种民族意识，不断的追求创新。本次毕业设计中，我做的是全自动自动物料分选装置整体设计部分，通过本次毕业设计，不仅锻炼了自己查阅资料的能力，而且能够熟练运用国家标准、机械类手册和图册等工具进行设计计算分析。这次毕业设计还让我体会到团体的力量，提高自己的团队意识，遇到问题时和小组成员进行讨论和分析或是请教老师，直到得到满意的结果。展望希望能将这套设计应用到具体实践当中,通过实践来验证理论的正确性。通过理论知识与具体实践结合起来，才能真正把一门知识应用起来。买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑参考文献1张建民机电一体化系统设计M高等教育出版社，2001（2）45492冯开平，左宗义画法几何与机械制图M华南理工大学出版社，2005（3）51603顾崇衔机械制造工艺学M陕西科学技术出版社，1999（6）114哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学M高等教育出版社，2002（4）79835华东纺织工学院哈尔滨工业大学天津大学机床设计图册S上海科学技术出版社1979（5）15216机械设计手册编写组机械设计手册S机械工业出版社1986（6）12187邱宣怀机械设计M高等教育出版社2004（2）49518李华，李焕峰机械制造技术M机械工业出版社出版2003（5）33379叶伟昌，林岗副机械工程及自动化简明设计手册S机械工业出版社出版2008（2）566210姚立健胡学同周杏鹏张军水果机器视觉自动分选机同步控制系统设计期刊论文农业机械学报20081111濮良贵机械设计（第七版）M北京高等教育出版社，2004344612徐灏主新编机械设计师手册M北京机械工业出版社，19959914013张立勋，董玉红机