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寧XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
薄板切割裝置總體方案與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
分 院：
專 業(yè)：
班 級：
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年 月
摘要
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，薄板切割裝置設(shè)計(jì)的應(yīng)用也顯得越來越頻繁，先進(jìn)切割技術(shù)的發(fā)展總是不斷地從新科技的成果中獲得新的起點(diǎn)。目前，薄板切割裝置設(shè)計(jì)技術(shù)在電子科技、計(jì)算機(jī)技術(shù)及機(jī)器人的制造中都起著重要的作用。無論在什么情況下，薄板切割裝置設(shè)計(jì)才能提高焊接的水平和質(zhì)量。我們只有將數(shù)控切割機(jī)技術(shù)和焊接跟蹤技術(shù)有效的結(jié)合才能更好的推動(dòng)新科技的發(fā)展，因此數(shù)控切割機(jī)的設(shè)計(jì)對于解決這一難題至關(guān)重要。
關(guān)鍵詞： 切割技術(shù)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，薄板切割裝置設(shè)計(jì)
Abstract
With the development of science and technology, the application of plasma cutting machine is 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, plasma cutting machine technology plays an important role in the manufacture of electronic technology, computer technology and robot. In any case, plasma cutting machine can improve the level and quality of welding. We will only CNC cutting machine and welding with tracking technology effectivelZ in order to better promote the development of new technology, so the CNC cutting machine design is very important for solving this problem.
KeZwords: cutting technology, mechanism design, plasma cutting machine
目 錄
摘要 2
Abstract 3
目 錄 4
第1章 緒論 6
1.1薄板切割裝置設(shè)計(jì)的研究目的及意義 6
1.1.1薄板切割裝置設(shè)計(jì)背景 6
1.1.2薄板切割裝置設(shè)計(jì)簡介 6
1.1.3意義 6
1.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 6
1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 7
1.3.1主要的研究內(nèi)容 7
1.3.2設(shè)計(jì)要求 8
1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問題 8
第2章 總體方案機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.1設(shè)計(jì)概念 9
2.2設(shè)計(jì)原理 9
2.3方案討論 9
第3章 X結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11
3.1 X向滾珠絲桿副的選擇 12
3.1.1導(dǎo)程確定 12
3.1.2確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速 12
3.1.3估計(jì)工作臺質(zhì)量及負(fù)重 12
3.1.4確定絲桿的等效負(fù)載 12
3.1.5確定絲桿所受的最大動(dòng)載荷 13
3.1.6精度的選擇 14
3.1.7選擇滾珠絲桿型號 14
3.2校核 14
3.2.1 臨界壓縮負(fù)荷驗(yàn)證 15
3.2.2臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)證 16
3.2.3絲桿拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 16
3.3電機(jī)的選擇 17
3.3.1電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 17
3.3.2電機(jī)扭矩計(jì)算 18
第4章 Z向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
4.1 Z軸滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇 19
4.2 滾珠絲杠計(jì)算、選擇 21
4.3 伺服電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算 23
4.4 導(dǎo)軌的選型及計(jì)算 25
第5章 機(jī)架的設(shè)計(jì) 29
5.1 機(jī)架的基本尺寸的確定 29
5.2 架子材料的選擇確定 29
5.3 主要支承的強(qiáng)度校核 30
總結(jié)與展望 32
參考文獻(xiàn) 33
致 謝 34
33
第1章 緒論
1.1薄板切割裝置設(shè)計(jì)的研究目的及意義
1.1.1薄板切割裝置設(shè)計(jì)背景
在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動(dòng)化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，用來提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險(xiǎn)的工作。當(dāng)然，也不排除PCB板的焊接加工過程。我們發(fā)現(xiàn)焊接技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域并且被廣泛使用。根據(jù)資料顯示，我國每年鋼鐵的產(chǎn)量一般在3億噸左右，其中有一半以上的鋼有用到焊接技術(shù)加工。我國每年的焊接設(shè)備需求量金額超過50億元。既然焊接機(jī)能夠這么普遍地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，它肯定具備了很大的市場競爭力。
1.1.2薄板切割裝置設(shè)計(jì)簡介
薄板/薄板切割裝置設(shè)計(jì)采用驅(qū)動(dòng)，即切割頭，運(yùn)行穩(wěn)定，配置好，工作效率很高，可以用于各種異形碳鋼、錳鋼、不銹鋼等金屬材料的大、中、小型鋼板下料。還可根據(jù)用戶的要求配置多把割炬。
1.1.3意義
1.橫梁：采用方管對焊的結(jié)構(gòu)，具有剛性好，精度高，自重輕，慣量小的特點(diǎn)。所有的焊接件均采用振動(dòng)時(shí)效去應(yīng)力處理，有效的防止了結(jié)構(gòu)變形；
2.縱、橫向驅(qū)動(dòng)：橫向?qū)к墑t采用了臺灣進(jìn)口的直線式導(dǎo)軌，縱向?qū)к壥怯删芗庸さ奶刭|(zhì)鋼軌制成的，保證了切割機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)，精度高，且經(jīng)久耐用，清潔美觀；
1.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
激光切割機(jī)的切割速度快，精度和切割質(zhì)量好等特點(diǎn)。在國家指定的長期發(fā)展規(guī)劃時(shí)，又是將激光切割列入了關(guān)鍵支撐技術(shù)。因其涉及國家安全、國防建設(shè)及高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和科技前沿的發(fā)展，所以要對激光切割有很高的重視程度，這就將激光切割機(jī)的制造和升級帶來很大的商機(jī)。隨著用戶對激光切割技術(shù)特點(diǎn)的逐步了解和采用的示范性地深入，這就帶動(dòng)了國內(nèi)企業(yè)開發(fā)、生產(chǎn)激光切割機(jī)。
隨著現(xiàn)代化的機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，人們對切割的質(zhì)量、精度要求的不斷提高，并對生產(chǎn)效率的提高、生產(chǎn)成本的降低、高智能化地自動(dòng)切割的功能要求也在不斷的提升。數(shù)控切割機(jī)必須要去適應(yīng)現(xiàn)代化機(jī)械加工發(fā)展的要求。
1.數(shù)控切割機(jī)的發(fā)展
從現(xiàn)在幾種通用的數(shù)控切割及應(yīng)用情況來看，薄板切割裝置的功能及性能已經(jīng)比較完善了，但是對切割材料有局限性（只能切割碳鋼板），其切割速度也慢，生產(chǎn)效率低，適用范圍逐漸在縮小，市場不可能有大的增加。
等離子切割機(jī)具有切割范圍廣（可以切割所有的金屬材料），切割速度快，工作效率高等特點(diǎn)，未來的發(fā)展方向在于等離子的電源技術(shù)的提高、數(shù)控系統(tǒng)與離子切割配合的問題，比如電源功率的提升就能切割更厚的板材；完善和提高精細(xì)等離子技術(shù)也能提高切割速度、切面質(zhì)量和切割精度；通過完善和提高數(shù)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對等離子切割效率和切割質(zhì)量的提升。
激光切割機(jī)的切割速度快，精度和切割質(zhì)量好等特點(diǎn)。在國家指定的長期發(fā)展規(guī)劃時(shí)，又是將激光切割列入了關(guān)鍵支撐技術(shù)。因其涉及國家安全、國防建設(shè)及高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和科技前沿的發(fā)展，所以要對激光切割有很高的重視程度，這就將激光切割機(jī)的制造和升級帶來很大的商機(jī)。隨著用戶對激光切割技術(shù)特點(diǎn)的逐步了解和采用的示范性地深入，這就帶動(dòng)了國內(nèi)企業(yè)開發(fā)、生產(chǎn)激光切割機(jī)。
2.專用數(shù)控切割機(jī)的發(fā)展
數(shù)控管材切割機(jī)適用于各種管材上的切割，如切割圓柱正交、斜交、偏心交等相貫線孔、方孔、橢圓孔，并能在管子的端部切割與之相交的相貫線。這種類型的設(shè)備已經(jīng)廣泛運(yùn)用在金屬結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)，電力設(shè)備、鍋爐業(yè)、石油業(yè)、化工等部門。它是行業(yè)內(nèi)比較高端的產(chǎn)品之一，此類的設(shè)備切割功能可以滿足焊接工藝眾不同的板材開不同角度的坡口要求。隨著造船業(yè)地發(fā)展，船廠在國內(nèi)率先引進(jìn)和使用數(shù)控等離子切割機(jī)。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)外的船廠紛紛配備了具有回轉(zhuǎn)坡口功能的等離子切割機(jī)，為了滿足其高技術(shù)、高附加值船的建造要求。
1.3本課題研究的內(nèi)容及方法
1.3.1主要的研究內(nèi)容
在查閱了國內(nèi)外大量的有關(guān)薄板切割裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)理論及相關(guān)知識的資料和文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，綜合考慮焊接薄板切割裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體作業(yè)任務(wù)特點(diǎn)以及焊接薄板切割裝置設(shè)計(jì)的推廣應(yīng)用，分析確定使用三自由度關(guān)節(jié)型焊接薄板切割裝置設(shè)計(jì)配合生產(chǎn)工序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本文擬進(jìn)行的研究內(nèi)容如下:
1 根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求和數(shù)控錫絲點(diǎn)薄板切割裝置設(shè)計(jì)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定數(shù)控錫絲點(diǎn)薄板切割裝置設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì)方案。
2 確定數(shù)控錫絲點(diǎn)薄板切割裝置設(shè)計(jì)的性能參數(shù)，對初步模型進(jìn)行靜力學(xué)分析，根據(jù)實(shí)際情況選擇電機(jī)。
3 從所要功能的實(shí)現(xiàn)出發(fā)，完成數(shù)控錫絲點(diǎn)薄板切割裝置設(shè)計(jì)各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
4 完成主要零部件強(qiáng)度與剛度校核。
1.3.2設(shè)計(jì)要求
1 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，提出薄板切割裝置設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì)方案；
2 完成薄板切割裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)；
3 通過相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成電機(jī)選型；
4 完成薄板切割裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的三維造型；繪制薄板切割裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件圖。
1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問題
1 方案選擇
2整體的支撐架設(shè)計(jì)（龍門結(jié)構(gòu)及懸臂結(jié)構(gòu)的選擇）
3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4 強(qiáng)度校核
第2章 總體方案機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)概念
整體的支撐架采用龍門結(jié)構(gòu)——在工程中我們常用的整體支撐架結(jié)構(gòu)有龍門結(jié)構(gòu)和懸臂梁。所謂的懸臂梁就是梁的一端為不產(chǎn)生軸向、垂直位移和轉(zhuǎn)動(dòng)的固定支座，另一端為自由端（可以產(chǎn)生平行于軸向和垂直于軸向的力）。而龍門結(jié)構(gòu)通俗地說就是一根橫梁連接兩個(gè)支腿與地面緊固組成的像一個(gè)門框一樣的結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗请p支撐結(jié)構(gòu)區(qū)別于單支撐和懸臂結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)特別簡單。
2.2設(shè)計(jì)原理
數(shù)控薄板切割裝置設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一下幾個(gè)條件首先就是必須保證工件定位可靠的可靠性， 為了使工件、焊槍與焊接點(diǎn)保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)要求的焊接點(diǎn)，去選擇合適的定位機(jī)構(gòu)。再者就是要有足夠的強(qiáng)度和剛度 除了受到工件、工具的重量，還要受到本身的重量，還受到焊接槍在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，沒有足夠的強(qiáng)度和剛度可能會發(fā)生折斷或者彎曲變形，所以對于受力較大的進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算是非常必要的。最后要盡可能做到具有一定的通用性 如果可以，應(yīng)考慮到產(chǎn)品零件變換的問題。為適應(yīng)不同形狀和尺寸的零件，為滿足這些要求，可將制成組合式結(jié)構(gòu)，迅速更換不同的部件及附件來擴(kuò)大機(jī)構(gòu)的使用范圍。
X軸采用絲杠加導(dǎo)軌形式：橫向電動(dòng)機(jī)—聯(lián)軸器—橫向滾珠絲杠（導(dǎo)軌）-橫滑板
Z軸和采用絲杠傳動(dòng)：縱向電動(dòng)機(jī)—聯(lián)軸器—縱向滾珠絲杠—大托板
2.3方案討論
懸臂梁在工程力學(xué)受力分析中，比較典型的簡化模型。在實(shí)際工程分析中，大部分實(shí)際工程受力部件都可以簡化為懸臂梁。龍門結(jié)構(gòu)制作方便，承受負(fù)載大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工程上廣泛應(yīng)用?？紤]到上述問題該課題的整體結(jié)構(gòu)采用龍門結(jié)構(gòu)。
第四章 火焰切割機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
薄板切割機(jī)的傳動(dòng)裝置是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)楣ぷ髋_的直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈及其附屬機(jī)構(gòu)包括絲杠螺母副、導(dǎo)軌等。
4．1螺旋傳動(dòng)
螺旋傳動(dòng)主要是用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中，螺旋傳動(dòng)主要用來實(shí)現(xiàn)精密進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動(dòng)。
4．1．1 滾珠絲杠副的工作原理及特點(diǎn)
滾珠絲杠副的外形如圖4-1所示
圖 4-1 滾珠絲杠外形
滾珠絲杠副傳動(dòng)是在具有螺旋滾道的絲杠和螺母間放入適當(dāng)數(shù)量的滾珠，這些滾珠作為中間傳動(dòng)件，使螺桿和螺母之間的摩擦由滑動(dòng)磨擦變?yōu)闈L動(dòng)磨擦的一種傳動(dòng)裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如4-2圖所示，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng)時(shí)，滾珠則沿螺桿螺旋軌道面滾動(dòng)，在螺桿上滾動(dòng)數(shù)圈后滾珠從滾道的一端滾出并沿反向器返回另一端重新進(jìn)入軌道，從而構(gòu)成閉合回路。
圖 4-2 滾珠絲杠內(nèi)部結(jié)構(gòu)
滾珠絲杠具有如下特點(diǎn)：
1) 傳動(dòng)效率高。滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高達(dá)92%--98%。對機(jī)械小型化，減少啟動(dòng)的震動(dòng)和滯后時(shí)間以及節(jié)約能源等方面，都有重要的意義。
2) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。滾珠絲杠副在工作過程中摩擦阻力小，靈敏度高，故運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)無顫動(dòng)，低速時(shí)無爬行現(xiàn)象。
3) 傳動(dòng)具有可逆性。
4) 可以預(yù)緊。通過對螺母施加預(yù)緊能消除滾珠絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度，但摩擦力矩不增大。
5) 定位精度和重定位精度高。
6) 同步性好。
7) 使用壽命長，使用可靠，潤滑簡單，維修方便。
4．1．2 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)
1．橫向滾珠絲杠的傳動(dòng)計(jì)算
?、牛z杠載荷：Fμ=μmg
橫向摩擦力：Fμx=0.15×1000×9.8=1470N
⑵．電機(jī)轉(zhuǎn)速（最大）：nmax=1500r/min
絲杠最大轉(zhuǎn)速（快移）：n=150r/min
?、牵z杠導(dǎo)程：工作臺最大工作速度
Vmax=0.025m/s×1000×60mm/min=10mm
⑷．當(dāng)量轉(zhuǎn)速：nm=n1×q1/100+n2×q2/100=100r/min
⑸．當(dāng)量負(fù)荷：Fm=[(F13×n1×q1)/100nm+(F23×n2×q2 )/100nm]?
橫向負(fù)荷：Fmax=1470N
[6]．初選滾珠絲杠
a ．要求壽命 Lh=300（日）×8（h）×0.6（開機(jī)率）×10（a）=14400h取15000h
由手冊查得：Kh=3.9由手冊查得：Kn=0.64
b．綜合系數(shù)：fΣ=ffhfafn/fw =1×1×1×0.35/1.3=0.408
查得：ft =1，fh =1 ，fa =1 （絲杠精度1----3）fh =0.53（可靠性96%）fw =1.3
c．計(jì)算動(dòng)載荷：c?j=KhFm /KnfΣ
橫向動(dòng)負(fù)荷：c?j=3.9×1470/(0.64×0.408)=21955N
滾珠絲杠副的型號：經(jīng)查手冊選用FD型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)返向器螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，型號為：橫向?yàn)镕D3206-3額定負(fù)荷 c? =23700N>c?j =21955N。
預(yù)緊力橫向?yàn)镕=0.25c? =0.25×23700N=6425>Fmax/3=1470/3=490N，符合要求。
?、耍z杠螺紋部分長度：
lu =工作臺最大行程+螺母長度+兩端余程
橫向： lu =1000+60+100=1160（mm）
?、蹋尉嚯x 支撐距離L應(yīng)大于Lu, 橫向支撐距離：L=1300
?、停R界轉(zhuǎn)速
查手冊得：nc =9900×f22 d2 /Lc2，其中:
a．絲杠底徑：d2 =d0 -1.2Dw
橫向絲杠底徑：d2=23.9
b．支撐方式系數(shù)查得f2 =4.73（兩端固定）
c．臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度
Lc =螺母長度/2+工作臺最大行程+余程+（支撐長度-螺紋長度）/2
橫向：Lc =190/2+1000+100+（1300-1950）/2=1.22m
橫向臨界轉(zhuǎn)速：ncx =9900×4.732×0.02535/1.222 =3772.4r/min
ncx>nmax =1500r/min 符合要求
⑽．壓桿穩(wěn)定校核
兩端固定支撐，絲杠受壓縮，因而不必校核穩(wěn)定性。
?、希A(yù)拉伸計(jì)算
a．溫升引起的伸長量：設(shè)溫升為3.5oC，按式δt =??tl，則：
橫向伸長量：δtx =11×10-6×3.5×1.22=46.97μm
b．絲杠全伸長量：δtz?= ??tl
橫向伸長量：δtz(z)= 11×10-6×3.5×1.3=50.05μm
c. 預(yù)緊力：按拉伸公式Ft=δt?AE/Lu
橫向預(yù)拉力：Ft=5×10-6 ×（π/4）×0．025352 ×2．1×1011/1．352=1567N
⑿．軸承的選擇
a. 軸承的型號選擇
Y 方向軸承型號為7602020TVP
主要尺寸參數(shù)：由表2．8-37（I）查得：d0=20mm，D=42mm，z=15mm，B=14mm，DW=5.953mm，C?=19600N，預(yù)緊力F0=2300N
b. 預(yù)緊力的確定 F0y=2300N
Y方向軸承的最大軸向載荷為：
Fmax(y)?=Fty+ Fmax(y)/2=3782+808.5/2=4186N
由于F0y> Fmax(y)?/3=4186/3=1395N 符合要求
c. 疲勞壽命計(jì)算額定動(dòng)負(fù)荷
由軸承動(dòng)負(fù)荷計(jì)算公式校核：C=KhF/Kn
進(jìn)給方向是可變的，負(fù)荷可能是（Fty+Fm/2）和（Fty-Fm/2）
兩者機(jī)會均等，取平均值。
由表2.8-64（I）查得：Kn=0.64，取Ln=1500h，則 Kh=3.11
額定動(dòng)負(fù)荷：Cy=3.11×3782/0.64=18378N
c?j =43911N．
預(yù)緊力縱向?yàn)?
F0=0.25c? =0.25×48200N=12050>Fmax/3=2940/3=980N 符合要求。
⑺．絲杠螺紋部分長度：
lu =工作臺最大行程+螺母長度+兩端余程
縱向： lu =2000+100+100=2200（mm）
⑻．支撐距離
支撐距離L應(yīng)大于Lu 縱向支撐距離：Lx=2300
⑼．臨界轉(zhuǎn)速 查手冊得：nc =9900×f22×d2 /Lc2 其中
a．絲杠底徑：d2 =d0-1.2Dw
縱向絲杠底徑：d2=40-1.2×5=36mm=0.036m
b ．支撐方式系數(shù)查得f2 =4.73（兩端固定）
c ．臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度
Lc =螺母長度/2+工作臺最大行程+余程+（支撐長度-螺紋長度）/2
縱向：Lc =193/2+2000+100+（2300-2263）/2=2.215m
縱向臨界轉(zhuǎn)速：ncx =9900×4.732×0.036/2.2152 =1625.2r/min
ncx >nmax =1500 r/min 符合要求
⑽．壓桿穩(wěn)定校核
兩端固定支撐，絲杠受壓縮，因而不必校核穩(wěn)定性。
⑾．預(yù)拉伸計(jì)算
a．溫升引起的伸長量：設(shè)溫升為3.5oC，按式δt =??tl， 則：
縱向伸長量：δtx =11×10-6×3.5×2.215=85.3μm
b.絲杠全伸長量：δtz?=??tl縱向伸長量：δtz= 11×10-6×3.5×2.3=88.6μm
c. 預(yù)緊力：按拉伸公式Ft=δt?AE/Lu
縱向預(yù)拉力：Ft=5×10-6 ×（π/4）×0．0362 ×2．1×1011/1．352=3160N
⑿．軸承的選擇
a. 軸承的型號選擇
X方向軸承型號為7602030TVP
主要尺寸參數(shù)：由表2.8-39（I）查得：d0=30mm，D=62mm
b. 預(yù)緊力的確定 F0x=4300N
X方向軸承的最大軸向載荷為：
Fmax(x)?=Ftx+ Fmax(x)/2=4721+1250/2=5346N
由于F0X> Fmax(x)?/3=5346/3=1782N 符合要求
c. 疲勞壽命計(jì)算額定動(dòng)負(fù)荷
由軸承動(dòng)負(fù)荷計(jì)算公式校核：C=KhF/Kn
進(jìn)給方向是可變的，負(fù)荷可能是（Ftx+Fm/2）和（Ftx-Fm/2）
兩者機(jī)會均等，取平均值。
由表2.8-64（I）查得：Kn=0.64，取Ln=1500h，則 Kh=3.11
額定動(dòng)負(fù)荷：Cx=3.11×4721/0.64=22941Nc?J 。
預(yù)緊力 Z方向?yàn)椋?
F0z=0.25c? =0.25×11.8KN=2590N>Fmax/3=73.5/3=24.5N
符合要求。
⑺．絲杠螺紋部分長度：
lu =工作臺最大行程+螺母長度+兩端余程
Z方向： luz =200+2×40+100=380（mm）
⑻．支撐距離 支撐距離L應(yīng)大于Lu
Z方向支撐距離：Lu =500mm
⑼．臨界轉(zhuǎn)速 按式2.8-18（I）：nc =9900×f22 d2 /Lc2
Z方向臨界轉(zhuǎn)速：ncz =9900×4.732×0.0164/0.352=29653r/min
a. 絲杠底徑：d2 =d0 -1.2Dw
Z方向絲杠底徑：d2z =23.9mm
b. 支撐方式系數(shù)
由表2.8-66（I）查得f2 =4.73（兩端固定）
c. 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度
Lc =螺母長度/2+工作臺最大行程+余程+（支撐長度-螺紋長度）/2
Z 方向：Lcz =100/2+200+40+（500-380）/2=0.35m
ncz >nmax 符合要求
⑽．壓桿穩(wěn)定校核
兩端固定支撐，絲杠受壓縮，因而不必校核穩(wěn)定性。
⑾．預(yù)拉伸計(jì)算
a. 溫升引起的伸長量：設(shè)溫升為3.5oC，按式2.8-30（I）
δt =??tl 則
Z 方向伸長量：δtz =11×10-6×3.5×0.35=13μm
b. 絲杠全伸長量：δtz?= ??tl
Z 方向伸長量：δtz(z)= 11×10-6×3.5×0.5=19μm
c. 預(yù)緊力：按拉伸公式Ft=δt?AE/Lu
Z 方向預(yù)拉力：Ftz=5×10-6 ×（π/4）×0.01642 ×2．1×1011/0．5=4436N
⑿．軸承的選擇
a. 軸承的型號選擇
Z 方向軸承型號為7603020TVP
主要尺寸參數(shù)：由表2．8-37（I）查得：d0=20mm，D=42mm，z=15mm，B=14mm，DW=7．144mm，C?=24500N，預(yù)緊力F0=2900N，平鍵GB1095—79 5×5×20
b. 預(yù)緊力的確定 F0z=2900N
Z 方向軸承的最大軸向載荷為：
Fmax(z)?=Ftz+ Fmax(z)/2=4436+73.5/2=4473N
由于F0z> Fmax(z)?/3=4436/3=1491N 符合要求
c. 疲勞壽命計(jì)算額定動(dòng)負(fù)荷
由軸承動(dòng)負(fù)荷計(jì)算公式校核：C=KhF/Kn
進(jìn)給方向是可變的，負(fù)荷可能是（Ftz+Fm/2）和（Ftz-Fm/2）
兩者機(jī)會均等，取平均值。
由表2.8-64（I）查得：Kn=0.64，取Ln=1500h，則 Kh=3.11
額定動(dòng)負(fù)荷：Cy=3.11×4436/0.64=21556N
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