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1、水平数控滑台 X 轴低速传动系统的研究与设计- 1 -水平数控滑台 X 轴低速传动系统的研究与设计学生：XX，XXXX 机电与建筑工程学院指导老师：XXX，XXXX摘 要从 20 世 纪 中 叶 数 控 技 术 出 现 以 来 ， 数 控 机 床 给 机 械 制 造 业 带 来 了 革 命 性 的 变化 。 数 控 加 工 具 有 如 下 特 点 ： 加 工 柔 性 好 ， 加 工 精 度 高 ， 生 产 率 高 ， 减 轻 操 作 者 劳动 强 度 、 改 善 劳 动 条 件 ， 有 利 于 生 产 管 理 的 现 代 化 以 及 经 济 效 益 的 提 高 。 数 控 机 床是 一 种 高
2、 度 机 电 一 体 化 的 产 品 ， 适 用 于 加 工 多 品 种 小 批 量 零 件 、 结 构 较 复 杂 、 精 度要 求 较 高 的 零 件 、 需 要 频 繁 改 型 的 零 件 、 价 格 昂 贵 不 允 许 报 废 的 关 键 零 件 、 要 求 精密 复 制 的 零 件 、 需 要 缩 短 生 产 周 期 的 急 需 零 件 以 及 要 求 100%检 验 的 零 件 。 数 控机 床 的 特 点 及 其 应 用 范 围 使 其 成 为 国 民 经 济 和 国 防 建 设 发 展 的 重 要 装 备 。本 设 计 对 数 控 机 床 的 滑 台 部 分 进 行 了 研 究
3、关键词：数控机床 数控滑台 丝杠ABSTRACTFrom the mid-twentieth century numerical control technology to emerge, NC machine tools for mechanical manufacturing industry has brought the revolutionary change. NC machining has the following characteristics: machining flexibility, high machining accuracy, productivity hig
4、h, reduce labor intensity, the operator to improve working conditions, be helpful for production management modernization and improve the economic benefits of the. CNC machine is a kind of high integration of machinery products, applicable to small batch processing varieties parts, the structure is
5、relatively complicated, higher accuracy of the parts, the need for frequent daken parts, expensive dont allow discard of the key parts, requirements of precision copy parts, need to shorten the production cycle of urgently needed parts and 100% inspection requirements of parts. Numerically-controlle
6、d machine tools characteristics and application scope make it become national economic and national defense construction development important equipment.KEY WORDS: numerical control machine CNC Slip sets screw水平数控滑台 X 轴低速传动系统的研究与设计- 2 -目录摘要 1ABSTRACT 1 课题来源 11 引言 22 结构的设计 33 传动链的设计计算 1031 载荷的计算 103.
7、2 滚珠丝杠的动载荷计算与直径的估算 113.2.1 按预期的工作时间估算滚珠丝杠的额定动载荷水平数控滑台 X 轴低速传动系统的研究与设计- 3 -3.2.2 按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径3.3 滚珠丝杠螺母副的承载能力的校验 123.3.1 压缩载荷的校验3.3.2 滚珠丝杠螺母副的临界转速的校验3.3.3 滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验3.4 计算机械传动系统的刚度 133.4.1 计算机械系统的刚度3.5 驱动电机的选型与计算 143.5.1 计算折算到电动机轴上的负载惯量 3.5.2 计算折算到电动机轴上的负载力矩3.5.3 选择驱动电机的型号3.6 机械传动系统的动态分析
8、 163.6.1 计算丝杠-工作台纵向振动系统的最低固有频率3.6.2 计算扭转振动系统的最低固有频率3.7 机械传动系统的误差分析和计算 183.7.1 计算机械传动系统中的反向死区3.7.2 计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差3.8 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 193.8.1 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级3.8.2 确定滚珠丝杠螺母副的规格型号水平数控滑台 X 轴低速传动系统的研究与设计- 4 -4 毕业设计总结 215 参考文献 226 致谢 23水平数控滑台 X 轴低速传动系统的研究与设计- 5 -引言数控机床综合了当今世界上许多领域最新的技术成果，主要包括了
9、精密机械，计算机及信息处理，自动控制及伺服驱动，精密检测及传感等各个方面的技术。近些年来，数控机床已经被广泛应用于我国的制造业。随着社会的多样化需求以及其相关技术的不断进步，数控机床也向着更广的领域发展，而且呈现出了高速度，高精度，高柔性化，复合化以及多功能化等方面的发展趋势。本次毕业设计的课题名称是：水平数控滑台 X 轴低速传动系统的研究与设计。其主要内容是：1.设计水平数控滑台 X 轴低速传动系统；2.关键零件的设计与计算而关键零件又包括滑座，滑台，滚珠丝杠，丝杠螺母座，丝杠轴承座电机支架等零件部分。不仅要按照要求设计出合理的传动系统结构，而且还要对这些个关键零件部分进行设计，计算和验算。
10、通过本课题的研究，应该了解国内外数控机床的发展研究概况和数控技术的发展趋势，懂得我国发展数控机床的意义和必要性。增加我们对振兴我国制造业的使命感。培养我们对数控机床的兴趣，系统训练我们的产品设计能力，实践产品设计的全过程，起到就业前的综合练兵作用。同时，了解数控机床设计的基本步骤，训练如何收集和分析资料，如何制定设计方案，如何进行工作图设计和计算，撰写论文的能力。最后，要深入的理解数控机床传动系统的工作原理和基本结构。课题来源：指导老师范超毅教授水平数控滑台 X 轴低速传动系统的研究与设计- 6 -2 数控滑台的总体设计方案与结构2.1 数控滑台的总体设计方案本次课题的主要内容就是设计一个符合
11、要求的数控滑台，其主要结构部分包括，驱动电机的设计，滚珠丝杠螺母副的设计，导轨的设计，电机支架的设计等。而其中最重要就是滚珠丝杠螺母副的设计，里面包括了滚珠丝杠螺母副的支承方式，所用轴承的类型，预紧和调隙方式等方面的设计。经过在文献综述的比较，已经确定了这次课题的设计方案。采用交流私服电动进行驱动。滚珠丝杠螺母副与电动机采用齿轮连接。而滚珠丝杠螺母副采用一端固定一端游动的支承方式，选用带有镶条的贴塑导轨。2.2 数控滑台的总体结构图图 1.1水平数控滑台 X 轴低速传动系统的研究与设计- 7 -2.3 导轨导轨概述导轨主要用来支撑和引导运动部件沿一定的轨道运动。在导轨副中，运动的一方称为动导轨
12、，不动的一方称为支承导轨。动导轨相对于支承导轨运动，通常作直线运动和回转运动。2.3.1 对导轨的要求1)导向精度高导向精度主要是指导轨沿支承导轨运动的直线度和圆度。影响导向精度的主要因素有导轨的几何精度、导轨的接触精度、导轨的结构形式、动导轨及支承导轨的刚度和热变形，还有装配质量。 导轨的几何精度综合反映在静止或低速下导轨的导向精度。直线运动导轨的检验内容主要是：导轨在垂直平面内的直线度，导轨在水平平面内的直线度，在水平面内两条导轨的平行度。例如：导轨全长为 20 m 的龙门刨床，其直线度误差为 o02/1 000，在导轨全长范围内为 0. 08 mm 圆周运动导轨几何精度的检验内容与主轴回
13、转精度的检验方法相类似，用导轨回转时端面跳动和径向跳动表示。例如：最大切削直径为 4m 的立车，其允差规定为 0.05 mm2)耐麽性好及寿命长导轨的耐磨性决定了导轨的精度保持性。动导轨沿支承导轨长期运行会引起导轨的不均匀磨损，破坏导轨的导向精度，从而影响机床的加工精度。例如：卧式车床的铸铁导轨，若结构欠佳、润滑不良或维修不及时，则靠近床头箱一段的前导轨，每年磨损量达 0.20.3 mm，这样就降低了刀架移动的直线度及对主轴的平行度，加工精度也就下降了。与此同时，也增加了溜板箱中开合螺母与丝杠的同轴度误差，加剧了螺母与丝杠的磨损。3)足够的刚度导孰要有足够的刚度，保证在载荷作用下不产生过大的变形，从而保证各部件间的相对位量和导向精度。4）低速运动的平稳性在低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行。进给运动的爬行将提高被加工表露的
