畢業(yè)論文-DK7732數(shù)控高速走絲電火花線切割機及控制系統(tǒng)設計（送全套CAD圖紙 資料打包）

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下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763目錄引言………………………………………………………………………………（1）一 總體方案設計……………………………………………………………（2）（一） 總體方案的擬定…………………………………………………………（2）（二） 主要技術參數(shù)的確定……………………………………………………（2）二 儲絲走絲部件結(jié)構設計………………………………………………（3）（一） 儲絲走絲部件運動設計…………………………………………………（3）1．對高速走絲機構的要求………………………………………………………（3）2．高速走絲機構的結(jié)構及特點…………………………………………………（4）（二） 儲絲走絲部件主要零件強度計算………………………………………（10）1．齒輪傳動比的確定……………………………………………………………（10）2．齒輪齒數(shù)的確定………………………………………………………………（10）下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633．傳動件的估算…………………………………………………………………（12）4．齒輪模數(shù)估算…………………………………………………………………（13）5. 齒輪模數(shù)的驗算………………………………………………………………（14）（三） 儲絲走絲部件主要零件強度驗算………………………………………（16）1．齒輪強度的驗算………………………………………………………………（16）2．主軸的驗算……………………………………………………………………（19）（四） 主軸組件結(jié)構設計………………………………………………………（21）1．軸承配置形式…………………………………………………………………（21）2．主軸組件的調(diào)整和預緊………………………………………………………（22）三 進給傳動設計……………………………………………………………（22）（一） 進給傳動運動設計………………………………………………………（22）1． 脈沖當量和傳動比的確定……………………………………………………（22）下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（二）滾珠絲桿螺母副的型號選擇和滾珠絲桿的選型和校核…………………（23）1． 滾珠絲桿螺母副的型號選擇…………………………………………………（23）2． 滾珠絲桿的選型和校核………………………………………………………（25）（三）步進電機的選擇……………………………………………………………（28）1．根據(jù)脈沖當量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機型號…………………………………(28)2．啟動矩頻特性校核……………………………………………………………(30)（四）進給機構支承設計…………………………………………………………（31）1． 螺桿的支承形式………………………………………………………………（31）2． 螺桿的支承方式………………………………………………………………（31）四 數(shù)控系統(tǒng)設計……………………………………………………………（32）（一）高頻脈沖電源………………………………………………………………（32）（二）數(shù)字控制系統(tǒng)設計………………………………………………………（33）(三)控系統(tǒng)硬件的電路設計……………………………………………………（34）1． 單片機設下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763計……………………………………………………………………（34）2． 系統(tǒng)擴展………………………………………………………………………（38）3． I/O 口的擴展…………………………………………………………………（42）4． 顯示器的接口設計……………………………………………………………（48）5． 步進電機控制電路設計………………………………………………………（50）6． 光電隔離電路設計……………………………………………………………（57）7． 部分控制程序…………………………………………………………………（58）8． 其他接口電路設計……………………………………………………………（70）參考文獻…………………………………………………………………………（）謝辭………………………………………………………………………………（）下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763摘要: 電火花線切割加工（ wire-EDM）是一種基于電火花加工技術的適應性流程加工技術，它可以被用在具有二維到三維復雜形狀的而且是導電的原材料的加工上。電火花線切割加工最常見的應用是在壓模、擠壓模、粉末冶金的鑄模和標準摸板的裝配工中。這樣就可以加工出以往依靠花費很高磨床或昂貴的傳統(tǒng)意義上的電火花的電極來進行加工的工件。由于電火花線切割加工技術是機電一體化技術，是機械、電工、電子、數(shù)控、自動控制、計算機應用等多門學科、專業(yè)知識的綜合運用。我的設計課題是 DK7732 數(shù)控高速走絲電火花線切割機及控制系統(tǒng)設計。DK 為數(shù)控電加工機床，77 為電火花線切割機床，32 為機床工作臺寬度。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763此次設計包括機床的總體布局設計，橫向進給、縱向進給設計，其中還包括齒輪的強度計算，滾珠絲桿較核，軸承壽命的驗算?？刂葡到y(tǒng)部分包括步進電機控制電路和脈沖電源電路，這是數(shù)控電火花加工機床的重點設計部分，也是難點。步進電機電路設計包括硬件電路設計和軟件系統(tǒng)設計。詳細說明了芯片的擴展、鍵盤顯示器接口的設計等等。脈沖電源電路采用高低壓復式脈沖電源，它是由晶體管及分立元件組成的電路，輸出高低壓復式脈沖，可以同時供給兩個放電間隙加工，提高生產(chǎn)效率。關鍵字：數(shù)控高速電火花線切割加工、主軸運動、步進電機、脈沖電源。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763Abstract: Wire electrical-discharge machining(wire-EDM) is an adaptation of the basic EDM process, which can be use for cutting complex two-and-three-dimensional shapes through electrically conducting materials. Wire-EDM is most commonly used for the fabrication of press stamping dies, extrusion dies, powder composition dies, profile gages, and templates. Complicated cutouts can be made in difficult-to-machine metals without the need for high-cost grinding or expensive shaped EDM electrodes, Because the technology of wire electrical-discharge machining is the technology of mechatronics, and it is the integrate application of many subjects and professional knowledge, for example mechanism, electrician, electron, numerical control, auto control and computer application.My design subject is DK7732 numerical control electrical-discharge perforation molding machining tool. DK means numerical control machining tool. 77 means wire electrical-discharge perforation molding machining tool. 32 means the width of tool’s worktable. The design contains collectivity distribution design, landscape orientation feed design, portrait feed design, circumgyrate worktable design. It still includes intension calculation of gear wheel, the checking of ball bearing pole and the calculation of axis gearing life-span. The controlling system part contains the circuit of step-by-step electromotor control and the circuit of pulse electrical source. This part is the most important part of numerical control electrical-discharge machining tool, and it is very hard for me. The design of step-by-step electromotor control includes hardware circuit design and software system design. It explains the enlarging of CMOS chip and the design of keyboard display interface. The circuit is composed by transistor and unattached elements, it exports high and low voltage pulse, which can apply with two electrical-discharge interval and improve productivity.Key words: Numerical control wire electrical-discharge machining, principle axis motion, step-by-step electromotor, pulse electrical source下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763前言下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763畢業(yè)設計可謂是大學四年對所學知識綜合的一次大的考驗也是在走向工作崗位的一次練兵，更進一步鍛煉了自己的動手能力和團隊的合作能力，真正做到了理論聯(lián)系實際教與學的一次有理結(jié)合。數(shù)控電火花線切割機的設計具體的說來應該包括走絲設計，X 、Y 坐標工作臺設計，脈沖電源的設計，控制部分的設計等。按照設計的任務書，首先要了解該機床調(diào)查研究電火花線切割機的加工特點，確定 DK7732 線切割機床的具體技術參數(shù)，從而在第一階段我們在衡冶進行了實地的參觀測繪，初步確定參數(shù)，對照已有的院數(shù)控中心 DK7725 型線切割機更進一步確定具體的設計參數(shù)，根據(jù)已有的參數(shù)再對機床總體方案及控制系統(tǒng)總體方案進行確定。具體到設計時對各個方案再進行點對點的修改。接下來就是進行必要的設計與計算選型工作，就是將整體機床的設計又分為幾個部分各個去突破大體就是機械部分和電氣部分。再具體到各個組件或零件。雖說設計是個人的行為，但由于自己的知識欠缺且設計的內(nèi)容跨越比較大包括電子技術、計算機技術、機械設計，很多地方肯定是難以具到，當然有在顏竟成教授的悉心指導下，很多不懂的地方這正是我們要學的地方，同時在多方面有同學們的提示才得將設計順利進行。這畢竟是一個學習階段的畢業(yè)設計很多方面都是在邊學邊用中進行的，或者說很多方面的設計還是停留在模仿的階段比如電氣部分，控制部分都不是很成熟的設計。第一章 總體方案設計下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763一、線切割機床的現(xiàn)狀簡介我國數(shù)控線切割機床的擁有量占世界首位，技術水平與世界先進水平差距也逐漸縮小。尤其近年來，計算機技術的應用和線電極電火花加工技術的結(jié)合。實現(xiàn)了各種復雜形狀的模具和零件加工的 自動化，其控制精度可達 1μm，實際加工精度可達±0.01mm。表面粗糙度可達 1.25~2.5μm 。數(shù)控線切割機床是精密金加工線切割加工技術是線電極電火花加工技術，是電火花加工技術中的一種類型，簡稱線切割加工。圖 1.1 中是線切割機床加工的工作原理示意圖 脈 沖 電 源 圖 紙 程 序 鍵 盤數(shù) 控 裝 置介 質(zhì) 液 泵步 進 電 機儲 絲 筒圖 1.1 線切割機工作原理示意圖線切割機床采用鉬絲作為電極絲。被切割的工件為工件電極，電極絲為工具電極。脈沖電源發(fā)出連續(xù)的高頻脈沖電壓，加到工件電極和工具電極上（電極絲） 。在電極絲與工件之間加有足夠的、具有一定絕緣性能的工作液。當電極絲與工件間的距離小到一定的程度時，工作液介質(zhì)被擊穿，電極絲與工件之間形成瞬時火花放電，產(chǎn)生瞬時間高溫，生成大量的熱，使工件表面的金屬局部熔化，甚至汽化；再加上工作液體介質(zhì)的沖洗作用，是得金屬被蝕除下來。這就是線切割機床的加工原理。工件在機床坐標工作臺上，按數(shù)控裝置或微機程序控制下的預定軌跡進行加工最后得到所需要的形狀的工件。1.數(shù)控線切割加工的主要特點如下：下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631） ；線切割加工可以用于一般切削方法難以加工或者無法加工的形狀復雜的工件加工，如沖模、凸輪、樣板、外形復雜的精密零件及狹窄的縫隙。尺寸精度可以達到 0.01-0.02mm，表面粗糙度值 Ra 可達到 1.25μm。2） ；先切割加工可以用于對一般切削方法難以加工或者無法加工的金屬材料和半導體材料的工件進行加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金鋼、高硬度金屬等，但無法實現(xiàn)對非金屬導電材料的加工。3） ；線切割加工直接利用線電極電火花進行加工，可以方便的調(diào)整加參數(shù)，如調(diào)節(jié)脈沖寬度、脈沖間隔、加工電流等，提高線切割加工精度，也可通過調(diào)節(jié)實現(xiàn)加工過程的自動化控制。4） ；線切割加工的效率低，成本較高，不適合于加工形狀簡單的批量零件。二、 線切割機床的總體方案的擬定線切割機床具體加工過程為：加工者根據(jù)圖紙中的工件尺寸，編制成一定的程序，并且通過鍵盤或光電機等輸入設備將程序輸入到控制器中去。在控制系統(tǒng)接受到輸入的程序后，將其存入存儲器中。點火花先切割機在收到命令后，就開始運行程序，通過微機控制系統(tǒng)進行插補運算。每運算一次，發(fā)出一個進給脈沖，然后經(jīng)過功放驅(qū)動步進電機，使機床工作臺按預定的軌跡進行加工。運絲系統(tǒng)由運絲電機傳動給儲絲筒，通過行程開關使儲絲筒作往復運動，從而使得鉬絲運動。鉬絲經(jīng)過機架上的導輪與工件相接近，小到一定的距離。乳化液泵即工作液將線切割機專用乳化液通過噴嘴噴入工作切口上，高頻脈沖電源產(chǎn)生的連續(xù)高頻脈沖被分別加到鉬絲與工件之間的間隙進行檢測，檢測信號的大小送入變頻電路，再由變頻電路產(chǎn)生的頻率大小來控制微機的進給速度。當間隔增大時就加快進給速度，當間隙減小時，就減慢進給速度，以保持均衡的放電間隙，從而也維持了一定的加工電流。1） ；電火花線切割機床屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定的加工精度的前提下，應簡化結(jié)構，降低成本。因此，進給伺服系統(tǒng)應采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。2） ；為了保證進給伺服系精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲桿下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763螺母副，并應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙。齒輪副也應有消除齒側(cè)間隙的機構統(tǒng)的傳動。3） ；根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機控制系統(tǒng)中除了 CPU 外，還包括擴展程序存儲器，擴展數(shù)據(jù)存儲器，I/O 接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機床狀態(tài)信息的顯示器；包括光隔離電路和步進電機驅(qū)動電路。此外，系統(tǒng)中還應該包括脈沖發(fā)生電路和其它輔助電路4） ；電火花線切割機床具有定位、縱向和橫向的直線插補功能；還能要求暫停，進行循環(huán)加工等。因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。5） ；縱向和橫向進給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進電機、齒輪副、絲桿螺母副組成，傳動比應滿足機床所要求的。6） ；采用滾動道軌可以減少道軌見的摩擦阻力，便于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動，且潤滑方法簡單。7） ；根據(jù)電火花線切割機床最大的加工尺寸，加工精度，控制速度和經(jīng)濟性要求，一般采用 8 位微機。在 8 位微機中，MCS-51 系列單片機具有集成度高，可靠性好，功能強，速度快，抗干擾能力強，具有很高的性能價格比。因此，可以選擇 MCS-51 系列單片機擴展系統(tǒng)。在上述的基礎上，有條件的還可以進一步實現(xiàn)鉬絲的角度調(diào)節(jié)，使加工過程更加細致。三、具體各部件的組成介紹線切割機床主要由機械系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)組成。其主體結(jié)構由床身、坐標工作臺、線架、運絲裝置、工作液箱、機床電器、夾具、保護罩及機床附件等部分組成。1） ；機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)主要由床身。坐標工作臺、線架及運絲裝置等組成。機床床身是箱形結(jié)構的鑄件，是安裝坐標工作臺、線架及運絲裝置的基礎，要下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763有較好的剛性，以保證機床的加工精度。床身既能起支撐和連接坐標工作臺、運絲機構和線架等部件的作用，又起安裝機床電器、存放工作液的作用。坐標工作臺主要由工作臺上拖板、中拖板、下拖板、絲趕和齒輪變速箱等部件組成。拖板的縱向和橫向運動是采用“一 V 一平 ”滾動導軌結(jié)構。如下圖所示圖 1.2 線切割機坐標工作臺圖 1.2 中是線切割機坐標工作臺的結(jié)構。坐標工作臺用于安裝并且?guī)庸ぜ诠ぷ髋_平面內(nèi)作 x、y 兩個方向的移動。坐標工作臺分為上下兩層，分別與x、y 軸絲杠相連。由兩個步進電機通過兩對消隙齒輪及絲杠轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)兩個方向的運動。步進電機每接收到微機發(fā)出的一個脈沖信號，其輸出軸就轉(zhuǎn)動一個步距角。通過消隙齒輪變速帶動絲杠轉(zhuǎn)動，使工作臺在相對應的方向上移動0.001mm。坐標工作臺的有效行程就是步進電機驅(qū)動絲杠的轉(zhuǎn)動對應的移動距離。絲杠前端采用兩只角接觸軸承來消除間隙，可調(diào)整予緊力，使間隙接近零，具有轉(zhuǎn)動靈活、精度高、壽命長等優(yōu)點而被采用。由于控制系統(tǒng)采用開環(huán)控制，機床加工精度主要由坐標工作臺的運動精度來確定。線架安裝在儲絲筒與工作臺之間。為了滿足不同厚度工件的要求，機床采用可變跨距結(jié)構的線架，以確保上下導輪與工件的最佳距離，減小電極絲的下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763抖動，提高加工精度。線架采用鑄件結(jié)構，提高線架的剛性對加工精度有很大的影響。線架的下懸臂固定在立柱上，上懸臂可沿立柱導軌做上下升降。導輪置于線架懸臂的前端采用密封結(jié)構組成裝在懸臂上。下圖為先切割機床的線架部件結(jié)構。圖 1.3 線架部件結(jié)構運絲裝置由儲絲筒、儲絲筒拖板及傳動系統(tǒng)組成。儲絲筒由薄壁管制成，具有重量輕、慣性小、耐腐蝕等優(yōu)點。儲絲筒主軸通過。聯(lián)軸器中裝有耐油橡膠墊片，對電機換向瞬間產(chǎn)生的沖擊起到機械緩沖作用，以減少振動，從而延長傳動軸的使用壽命。如下頁圖所示，它是線切割機床運部件結(jié)構，儲絲筒主軸裝有兩對變速齒輪，帶動傳動絲桿，使儲絲筒與拖板作往復運動使鉬絲有規(guī)律的等距離排列在儲絲筒上。拖板儲絲筒的頻繁換向是采用行程開關控制來實現(xiàn)的，它具有控制簡單，動作靈敏、換向噪聲小、震動輕、使用壽命長等優(yōu)點。左右撞塊間的距離可以調(diào)節(jié)，一般根據(jù)鉬絲的長短來確定。鉬絲兩端留有一定的余量，當行程開關失靈時，可切斷電機電源，確保機床的安全。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 1.4 運絲部件結(jié)構2） ；傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)由工作臺、運絲裝置和線架所組成。傳動系統(tǒng)包括工作臺傳動系統(tǒng)、運絲裝置傳動系統(tǒng)和電極絲運轉(zhuǎn)系統(tǒng)。工作臺傳動系統(tǒng)主要是 x 軸和 y 軸方向傳動，下頁圖是工作臺傳動系統(tǒng)圖。圖 1.5 工作臺傳動系統(tǒng)示意圖下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763X 軸向傳動路線如下?？刂葡到y(tǒng)發(fā)出進給脈沖，x 軸步進電機接收到這個進給脈沖信號，其輸出軸就轉(zhuǎn)動一個步距角，通過一對齒輪變速帶動絲杠轉(zhuǎn)動。兩齒輪嚙合變速后帶動絲杠，通過螺母帶動拖板，使工件實現(xiàn) x 軸向移動。Y軸向傳動路線與 x 軸類似。運絲裝置的傳動系統(tǒng)主要是機床行程開關。運絲裝置機構帶動電極絲以一定的線速度運動，并將電極絲整齊的盤繞在儲絲筒上。行程開關控制儲絲筒的正反轉(zhuǎn)向。下圖是線切割機床運絲裝置傳動系統(tǒng)圖圖 1.6 運絲裝置傳動系統(tǒng)運絲裝置的傳動路線是：電動機轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器帶動儲絲筒按一定的速度運動旋轉(zhuǎn)。同軸上一對齒輪嚙合傳動再傳給另外一對齒輪。經(jīng)兩對齒輪的變速傳動，帶動絲杠、螺母后驅(qū)動拖板移動，并使電極絲整齊地盤繞在儲絲筒上。電極絲運轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要是由儲絲筒旋轉(zhuǎn)，帶動電極絲做正反向交替運動。排絲導輪保持電極絲整齊排列在儲絲筒上，經(jīng)過線架作來回高速移動（線速度為8m/s） ，進行切割加工。電極絲傳動路線是由儲絲筒經(jīng)過排絲輪，再經(jīng)過導電輪，由上導輪切割工件，在經(jīng)下導輪后，回儲絲筒進行往復盤繞。3） ；機床潤滑及工作液系統(tǒng)線切割機床有機床潤滑系統(tǒng)和工作液系統(tǒng)。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763機床潤滑系統(tǒng)對線切割機床各個運動副進行潤滑，以保證機床各個運動部件靈活可靠。手搖工作臺做縱橫向移動應輕松靈活，撥動儲絲筒、導輪均應旋轉(zhuǎn)自如，輕便靈活。工作臺各部位的運動副潤滑，重點是絲杠、螺母和齒輪箱及拖板滑道等。一般要求加油時間為每周一次。運絲部件各部位的運動副潤滑，重點是齒輪、絲杠、螺母和拖板導軌等。一般要求加油時間為每周一次。工作液系統(tǒng)由工作液、工作液箱、工作液泵和循環(huán)導管組成。工作液起截緣、排屑、冷卻等作用。工作液一般采用（7~10）%的植物皂化或 DX-1 油酸鉀乳化液水溶液。工作方式由工作液泵供給工作液循環(huán)噴注的壓力進行工作。每次脈沖放電后，工件與電極絲之間必須迅速恢復截緣狀態(tài)，這是靠工作液的絕緣作用實現(xiàn)的。工作液噴注在切口中，使得脈沖放電不能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定持續(xù)的電弧放電，否則會影響加工質(zhì)量和精度。在加工過程中，工作液的噴煮壓力會將加工過程中產(chǎn)生的金屬小顆粒迅速從電極之間沖走，保證正常加工。工作液還可以起冷卻作用，冷卻受熱的電極和工件，防止工件變形。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第二章 機械系統(tǒng)設計一．同步帶傳動的設計計算同步帶傳動設計計算的主要內(nèi)容是根據(jù)傳遞的名義功率、轉(zhuǎn)速、速度筆及工況來正確選擇同步帶的型號、帶長、帶寬及帶輪的齒數(shù)和直徑。計算步驟如下。1. 計算設計功率pd=(k+k1+k2)pm(kw)式中：pm 為同步帶傳遞的名義功率（kw）由電機的選擇名義功率為 1.1kw,以知設計參數(shù)；k0 為載荷修正系數(shù)參考機電綜合設計表 2-14 為輕負荷傳遞功率且工作時間為普通使用每日 8h-10h 所以 k0 取 1.5。k1 為使用張緊輪修正系數(shù)見表 1，由表可取 k1=0.1；k2 為增速傳動修正系數(shù)見表 2，此處為減速傳動所以 k2=0。表 2.1 使用張緊輪修正系數(shù) k1 表 2.2 增速傳動修正系數(shù) k2壓緊輪的位置 系數(shù) 增速比 系數(shù)松邊內(nèi)側(cè) 0 1.00-1.24 0松邊外側(cè) 0.1 1.25-1.74 0.1緊邊內(nèi)側(cè) 0.1 1.75-2.49 0.2緊邊外側(cè) 0.2 2.50-3.49 0.3所以 pd=（k0+k1+k2）pm=（1.5+0.1+0）pm=1.6×1.1kw=1.76kw2．選擇帶的型號由設計功率 pd=1.76kw 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1 由下圖選出同步帶的型號并由機械設計手冊查到對應的節(jié)距 pd（mm） 。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763電極絲額定移動速度為 11m/s。儲絲筒的直徑由前面確定為 D=146mmn×π×D=11m/s n=11/0.146×3.14m/s=24r/s=1440r/min由同步帶選型圖易知對應點選擇小帶輪為 L 型同步帶輪對應的節(jié)距 pb=9.525mm 基準寬度為 25.4mm。周節(jié)制梯形同步帶輪又稱標準同步帶輪梯形同步帶輪的齒廓形狀可以采用漸開線齒型前者用漸開線輪刀具范成法加工而成其齒形取決于刀具。此處采用的漸開線齒形。 MXLXH圖 2.1 同步帶選型圖3.確定帶輪齒數(shù) z 與直徑 d由前面所選絲杠 D=24mm p 導程=3mm由儲絲筒運絲原理即轉(zhuǎn)筒每轉(zhuǎn)一圈儲絲筒整體向左或向右移動一個電極絲的直下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763徑。由電極絲的直徑 D 絲=0.2mm 而按照相關規(guī)定儲絲筒整體移動的距離應該在一個電極絲直徑范圍內(nèi)且誤差不應該超過 0.05mm 才不會出現(xiàn)斷絲的現(xiàn)象。 即可取 S 距=0.25mm （為誤差范圍以內(nèi)）由 S 距=i×p 絲=0.25mm所以 I=0.25/3=0.0833=1/12即絲杠每轉(zhuǎn)一圈儲絲筒轉(zhuǎn) 12 圈由帶輪最少許用齒數(shù)表查之小帶輪最少許用齒數(shù)為 14 此處選用 16 齒稍大 2 齒比較合理從而大帶輪的齒數(shù)為Z2=Z1×I=12×16=192 齒由 Z2=192 查手冊 GB11361-89 易知無可選用的帶輪且選用的話直徑將超過400mm 故不易裝配從而應選擇另一方按。為了將同步帶輪的直徑減小可采用二級傳動由傳動比的計算：表 2.3 帶輪最少許用齒數(shù)小帶輪轉(zhuǎn)速 帶型號n1/（r/min） MXL XXL XL L H XH X帶輪最少許用齒數(shù)＜900 -- -- 10 12 14 22900-＜ 1200 12 12 10 12 16 241200-＜ 1800 14 14 12 14 18 261800-＜ 3600 16 16 12 16 20 303600-＜ 4800 18 18 15 18 22 --下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763可采用 Z1=16 Z2=48 Z3=18 Z4=72即 Z1/Z2× Z3/Z4=0.0833從所查小帶輪與基準寬度：小帶輪直徑 d1=PbZ1/π=9.525×16/3.14=48.53mm第二帶輪直經(jīng) d2=PbZ2/π =9.525×48/3.14=145.60mm第三帶輪直經(jīng) d3=PbZ3/π =9.525×18/3.14=54.60mm第四帶輪直徑 d4=PbZ4/π =9.525×72/3.14=218.40mm4.選擇帶長 Lp根據(jù)以知中心距 A（mm）的要求或初選中心距 A，計算帶長 Lp以知中心距 A1=182mmA2=193mmLp1=2Acosφ 1+π（d1+d2）/2+ πφ（d2－d1）/180（mm）=2×182×cos30.9 +π（218.4+48.53）/2+ π30.9 (218.4－48.53)/180 ? ?=321.9+304.78+91.54=718.22mm其中 φ1=arcsin(d2－d1)/2A1=arcsin(218.40－48.53)/182=30Lp2 =2Acosφ 2+π（d3+d4）/2+ πφ（d4－d3）/180（mm） =2×193×cos15.5 +π（145.6+54.6）/2+ π15.15 (145.6－48.53)/180? ?=375.12+314.31+15.23=704.66其中 φ2=arcsin(d4－d3)/2A2下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763=arcsin(145.6－48.3)/2×193=15.15 ?按手冊查選擇最接近計算帶長值的標準帶長（節(jié)線長）及相應長度代號，并查出該帶的齒數(shù) zb。按 GB11616-89 為了使皮帶有一定的張緊力度故可選擇長度代號為 270 的L 型同步帶其齒數(shù)為 72 齒節(jié)線長 685.8mm in27 極限偏差±0.61 in±0.0245.實際傳動中心距離 A 的確定根據(jù)所選的標準帶長求出實際中心距 A。A≈M+ ?/)]([8/1212ZPbM?M1=Pb/8(2Zb－Z 1－Z2)M2=Pb/8(2Zb－Z3－Z4)M1=9.524/8(2×160－16－72)=276.196M2=9.524/8(2×160－48－18)=302.38所以 A1≈276.196+ 276.196 －1/8[9.524(72－16)/ π]2≈545A1≈302.387+ 302.387 －1/8[9.524(48－18)/ π]2≈602.387在 z1/z2 之值很大時，還有一個精確中心距計算公式。但是，通常同步帶傳動下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763中心距是可以調(diào)整的，以邊獲得同步帶傳動必須有的適當?shù)膹埦o力。6.選擇帶寬 bs帶寬的選擇準則是限制作用在同步帶寬上的拉力，以保證同步帶的強度和使用壽命，工作是不發(fā)生失效。1） ；根據(jù)帶型、小帶輪齒數(shù) z1 及轉(zhuǎn)速由手冊查的對應的同步帶的基準寬度bs。及基準額定功率 p。 （kw） 。查得帶型為 L 型 小帶輪齒數(shù)為 16 齒 且轉(zhuǎn)速為 1440r/min 另一小帶輪齒數(shù)為 18 齒 轉(zhuǎn)速為 320r/min。 對應同步帶的基準寬度 bs0 為25.4mm p。=1.1kw。2） ；計算同步帶傳動的嚙合齒數(shù) zm。Zm1=ent[Z1/2－PbZ1/(2π A)×(Z2－Z1)]2=ent[16/2－9.542×16/2 π 545×(72－16)]=ent[7.21]=7＞6Zm2=ent[Z3/2－Pbz2/(2π A)×(Z3－Z 4)]2=ent[18/2－9.542 ×16/2ππ 545×(48－18)]=ent[8.14]=8＞63)；計算嚙合齒數(shù)系數(shù) Kz。當 Zm≥6 時，Kz=1；當 Zm＜6 時　Kz=1 －0.2 （6－zm）故 Kz1=1 Kz2=14） ；確定帶寬系數(shù) KwKw=（bs/bs。 ）1.14 當帶寬 bs 尚未確定，可由該式建立帶寬 bs 與基準帶寬 bs0 的關系下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397635） ；確定額定功率 pp≈KzKwP。(kw) ≈1.1kw6)；選擇帶寬 bs根據(jù)設計要求，同步帶傳動的設計功率應小與所選型的額定功率 P，即Pd≤P。根據(jù)此條件，導出帶寬 bs 的計算公式。同步帶帶寬值bs≥bs。 （Pd/KzP。 ）1/1.14 （mm）=25.4 （9.524/1 ×1.1）1/1.14=16.8（mm）根據(jù)表 4，選擇標準帶寬 bs 及代號，并且要考慮到標準帶寬 bs 值應大于計算帶寬值。表 2.4 XL L H XH XXH 型標準帶寬 bs/mmXL L H XH XXH 代號 帶寬 代號 帶寬 代號 帶寬 代號 帶寬 代號 帶寬 025 6.4 050 1 2.7 075 19.1 200 50.8 200 50.031 7.9 075 19.1 100 25.4 300 76.2 300 76.2037 9.5 100 25.4 150 38.1 400 101.6 400 101.6 此處選擇 L 型標準帶寬 代號為 075 帶寬為 19.1 的同步帶一對。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763二．滾珠絲杠螺母副的選型和校核1.滾珠絲杠螺母副類型選擇滾珠絲杠螺母副有專門工廠制造，當類別、型號選定和校核后，可以外購。滾珠絲杠副的類別主要從三個方面考慮：循環(huán)方式、循環(huán)列數(shù)與圈數(shù)、預緊方式。鋼珠在絲杠與螺母之間的滾動是一個循環(huán)閉路。根據(jù)回珠方式，可分為兩類：內(nèi)循環(huán)，回珠器處在螺母之內(nèi)。外循環(huán)，插管式回珠器位于螺母之外。鋼珠每一個循環(huán)閉路內(nèi)所含導程數(shù)稱為圈數(shù)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個螺母有 2 列，3 列，4 列，5 列等幾種，每列只有一圈。外循環(huán)每列有 1.5 圈，2.5圈，3.5 圈等幾種，剩下的半圈作回珠。外循環(huán)滾珠絲杠的每個螺母有 1 列 2.5圈，一列 3.5 圈，2 列 1.5 圈，2 列 2.5 圈等種類較多。為了消除間隙和提高滾珠絲杠副的剛度，可以預加載荷，使它在過盈的條件下工作，稱為預緊。常用的滾珠絲杠副預緊方法有：雙螺母墊片式預緊、雙螺母螺紋式預緊、雙螺母齒差式預緊等。預緊后的剛度可提高到為無預緊時的2 倍。但是，預加載荷過大，將使壽命下降和摩擦力矩加大。通常，滾珠絲杠在出廠時，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預加載荷，并且預加載荷往往與絲杠副的額定動載荷有一定的比例關系。預緊方式見下頁表。2.主要參數(shù)及代號1） ；滾珠絲杠副的參數(shù)1.1、公稱直徑 dm，公稱直徑即滾珠絲杠的名義直徑， dm 越大，承載能力越大。數(shù)控機床常用的進給絲杠的公稱直徑 dm 為 φ30mm 到 φ80mm。2.2、基本導程 L0。絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn) 2πrad 時，螺母的軸向位移。與下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763進給系統(tǒng)脈沖當量的要求有關。3.3、精度等級。滾珠絲杠副按其使用范圍及要求可分為 7 個精度等級。表 2.5 滾珠絲杠副的預緊方式類別 調(diào)整方法 特點調(diào)整墊片厚度，使螺母 結(jié)構簡單，裝卸方便，剛度產(chǎn)生軸向位移 高；但調(diào)整不便，滾道有磨墊片式 損時，不能隨時消除間隙和和預緊。適用于高剛度重載 荷。螺紋式 調(diào)整端部的圓螺母使螺母 結(jié)構緊湊，工作可靠，調(diào)整產(chǎn)生軸向位移 方便但準確性差，且易松動用于剛度要求不高或需隨時調(diào)節(jié)預緊力的傳動齒差式 兩螺母在凸緣上有外齒分別 能夠精確的調(diào)整預緊力，緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈 但結(jié)構尺寸較大，裝配嚙合。 調(diào)整較復雜，宜用于高精 度的傳動機構。3.最大工作載荷的計算滾珠絲杠上的工作載荷 Fm（N）是指滾珠絲杠副在驅(qū)動工作臺時滾珠絲杠下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763所乘受的軸向力，也叫做進給牽引力。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動體重力和作用在導軌上的其他切削力相關的摩擦力。Fm 由以下經(jīng)驗公式。矩形導軌　　　Fm ＝K Fl+f1（Fv+Fc+G）燕尾導軌　　　Fm ＝K Fl+f1（Fv+ ２Fc+G ）三角形或綜合導軌　　Fm＝KFl+f1（Fv+G ）式中：Fl,Fv,Fc 分別為工作臺進給方向載荷、垂直載荷和橫向載荷（N ） ；G 為移動部件的重力；K 和 f1 分別為考慮顛覆力矩的影響的實驗系數(shù)和導軌上的摩擦系數(shù)隨導軌型式不同而不同。對于矩形導軌　　　K=1.1,f1=0.15燕尾導軌 K=1.4, f1=0.2三角形或綜合導軌 K=1.15, f1=0.18~0.18而滾動導 f1＝0.0025~0.005由線切割機床坐標工作臺　可初選擇K=1.15 f1=0.015 Fv=200×10=2000NG=Fv+G 臺重＝(200+200)×10=4000N所以 Fm=1.15×0+f1(2000+4000)=0.15×6000=900N4.最大動負載 c 的計算及主要尺寸初選滾珠絲杠應根據(jù)額定動載荷 Ca 選擇用，最大動載荷計算原理與滾動軸承相同。滾珠絲杠最大動載荷 C 可用下式計算C= fmFm3L下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763式中：L 為工作壽命，單位為 1000000r,L=60nt/1000000;由 t＝150000h 即額定使用壽命（h） ，n＝1000v/L。 ；v 為最大切削力條件下的進給速度（m／min） ，可取最高速度的 1/2~1/3；L 。為絲杠的基本導程（mm） ，計算時，可根據(jù)快進速度 vmax 和絲杠最大轉(zhuǎn)速 nmax 初選一個數(shù)值（L。≥1000max/nmax） ,待剛度驗算后再確定；t 為額定使用壽命（h） ，可取t＝15000h；fm 為運轉(zhuǎn)系數(shù)，無沖擊取１～１.２，一般情況取 1.2~1.5,有沖擊振動取 1.5~2.5； Fm 為滾珠絲杠工作載荷（N） 。由 n=1000v/L。=1000×0.1/5=20 其中 v 進給速度由機床給定參數(shù) L。為絲杠導程取 L。=5mmL=60nt/1000000=60×20×15000/1000000=18000000rC= fmFm = ×1.2×9003L318=2830N其中 fm=1.2 為運轉(zhuǎn)系數(shù)取 1.2 Fm=900N 為工作載荷初選滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格，相應的額定動載荷 Ca 不得小于最大動載荷C：Ca>C。初選絲杠副尺寸規(guī)格CLM3205-3.5-P3λ=2 51‘ 為絲杠的螺旋升角?下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763Ca=16100N 滾珠絲杠額定動載荷Coa=52750N 滾珠絲杠額定靜載荷由 Coa=16100>C且 Coa/Fm=16100>2830=5.6>3 所以符合標準當滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速運轉(zhuǎn)（n≤10r/min）下工作并受載荷，那么還要考慮其另一種失效形式——滾珠接觸面上的朔性變形。即考慮滾珠絲杠的額定靜載荷 Coa 是否充分的超過了滾珠絲杠的工作載荷 Fm，一般使 Coa/Fm=2~3。滾珠絲杠的 Ca 和 Coa 值由手冊查之為上 面的取值。5.傳動效率的計算滾珠絲杠螺母副的傳動效率 ηη=tgλ /tg(λ+φ)式中：λ 為絲杠的螺旋生角，可根據(jù)初選型號查出為以上值；φ 為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù) f=0.003~0.004,其摩擦角傳動效率較高約等于 10。滾珠絲杠副的傳動效率較高一般為 0.8~0.9 之間。由給定值 η=tgλ/tg(λ+φ)=tg2 51‘/tg(2 。 51‘、 +10、 )??=0.04/0.047=0.85所以其傳動效率符合給定的標準值。6.剛度的驗算下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763滾珠絲杠的軸向變形將引起絲杠導程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運動平穩(wěn)性。滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形、絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，對縱向的影響更小，可忽略不記。絲杠軸承的軸向接觸變形計算方法可參考機械設計手冊?？晒L珠絲杠支撐使用的滾動軸承種類很多一般有接觸叫為 60 度的推力角接觸球軸承，可以背靠背或面對面的組配，此處采用角接觸球軸承以反向安裝。因此，其實只要滾珠絲杠的支撐的剛度設計的好，軸承的軸向接觸變形在此可以不予考慮。1 ） ；滾珠絲杠的拉壓變形量 δ1滾珠絲杠應計算滿載時拉壓變形量δ1=± FmL/EA(mm)式中：δ1 為在工作載荷 Fm 作用下絲杠總長度上拉伸或壓縮的變形量（mm） ；Fm 為絲杠的工作載荷 (N);L 為滾珠絲杠在支撐間的受力長度(mm)；E為材料的彈性模量，對剛 E=206000Mpa;A 為滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積（mm） ；“+ ”號用與拉伸， “—”好用與壓縮。也可以從工廠的滾珠絲杠樣本的圖表中查出單位長度軸向拉伸壓縮變形量，然后求出支撐間受力長度的變形量。δ1=± FmL/EA(mm)=±900x578/803.84x206000=±0.0031mm即拉伸與壓縮在不同的受力情況下都可出現(xiàn)其中 L=578mm 由選形確定 E=206000MpA=π×16×16=803.84mm下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397632） ；滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量。該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關，即與滾珠總數(shù)量有關，與滾珠絲杠的長度無關?？蓮墓S的產(chǎn)品樣本中查出，或用下式計算無予緊力時 δ1=0.0038 （mm）32)1/Dw(Fm/Z?有予緊力時 δ2=0.0013Fm/ （mm ）3yj式中：Dw 為滾珠直徑（mm） ；Z∑滾珠總數(shù)量 Z∑=Zx 圓數(shù) x 列數(shù)；Z 為一圈的滾珠數(shù)，Z=πdm/Dw( 外循環(huán))，Z=（πdm/Dw）-3（內(nèi)循環(huán)）dm 為滾珠絲杠的公稱直徑（mm） ；F yj 為予緊力（kgf,1kgf=9.8N）;Fm 為滾珠絲杠工作載荷（kgf,1kgf=9.8N） 。當滾珠絲杠有予緊力時，且予緊力為軸向工作載荷的 1/3 時，δ2 值可減少到一半左右。此坐標工作臺采用無予緊力無予緊力時δ1=0.0038 （mm）32)1/Dw(Fm/Z?=0.0038 （mm）320/186/.759=0.0074mm Dw=3.175mmZ∑= Z×圓數(shù)×列數(shù)=31×3×2=186Z=πdm/Dw=3.14×32/3.175=313） ；滾珠絲杠副剛度的驗算絲杠的總變形量 δ=δ1+ δ2 應小于允許的變形量。一般 δ 值不應大于機下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763床進給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半?；蛘?，有絲杠精度等級查出規(guī)定長度上允許的螺距誤差，則相應長度上的變形兩應比它小。否則，應考慮選用較大公稱直徑的滾珠絲杠副。7.壓桿穩(wěn)定性驗算滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細長桿，若軸向工作負載過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷 Fk 為Fk=fzπ 2EI/L2(N)式中 E 為絲杠材料彈性模量，對鋼 E=20.6×104Mp;I 為截面慣性矩，對絲杠圓截面 I=πd 14/64(mm4)(d1 為絲杠底