负载转矩计算及最大静转矩选择又则折算到电动机轴上的总加速力矩为折算到电动机轴上的摩擦力矩附加摩擦力矩预紧力，滚珠丝杆未预紧时的传动效率取则则步进电动机快速空转启动力矩对于工作方式为五相十拍得步进电动机最大静转矩从相关资料查出型步进电动机最大静转矩为.，大于所需快速空载启动力矩，可作为初选型号。校核步进电机的空载启动频率步进电机的空载启动频率是而型步进电动机最高空载启动频率为,因而必须分三个阶段启动，每个阶段启动频率为，在.内玩完成升速.过渡，取，则步进电动机运行频率为而步进电机允许的运行频率为，因而满足要求。.齿轮传动间隙的消除齿轮传动的间隙也叫侧隙，它是指个齿轮固定不动，另个齿轮能够作出的最大角位移。传动间隙是不可避免的，其产生的这样原因有由于制造及装配误差所产生的间隙为使用热膨胀而特意留出的间隙。为了提高定位精度和工作的平稳性，要尽可能减小传动间隙。除了提高制造和装配精度外，消隙的主要途径有设计可调整传动间隙的机构设置弹性补偿元件。对于数控机床进给系统中的减速齿轮，除了要求其本身具有很高的运动精度和工作平稳性以外，还必须尽可能消除配对齿轮之间的传动间隙否则，在进给系统每次反向之后就会使运动滞后于指令信号，这将对加工精度产生很大影响。所以，对于数控机床的进给系统，必须采用各种方法去减少或消除齿轮传动间隙。刚性调整法刚性调整法是指调整之后齿侧间隙不能自动补偿的调整方法。它要求严格控制齿轮的齿厚及周节公差，否则传动的灵活性将受到影响。但用这种方法调整的饿齿轮传动有较好的传动刚度，而且结构比较简单。图是最简单的偏心轴套式消除间隙结构。电机是通过偏心轴套装到壳体上，通过转动偏心轴套就能够方便地调整两齿轮的中心距，从而消除了齿侧间隙。柔性调整法柔性调整法是指调整之后齿侧间隙可以自动补偿的调整方法。这种调整法在齿轮的赤厚和周节有差异的情况下，仍可始终保持无间隙啮合。但将影响其传动平稳性，而且这种调整法的结构比较复杂，传动刚度低。图是双齿轮错齿式消除间隙结构。弹簧的拉力使薄齿轮错位，即两个薄齿轮的左右齿面，分别紧贴在厚齿轮齿槽的左右齿面上，消除了齿侧间隙。第章弧面蜗杆数控专用机床回转工作台设计回转工作台是数控铣床数控镗床加工中心等数控机床不可缺少的重要附件或部件。它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动，以使数控机床能完成指定的加工工序。弧面蜗杆专用机床回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。数控回转工作台的功能是使工作台作连续回转进给，以完成切削工作，同时能完成范围内的任意角度的分度。其作用是既能作为数控机床的个回转坐标轴，用于各加工各种圆弧或直线坐标轴联动加工曲面，又能作为分度头完成工件的转位换面。由于数控回转工作台的功能要求连续回转进给并与其他坐标轴联动，因此采用伺服驱动系统来实现回转分度和定位，其定位精度由控制系统决定。根据控制方式，有开环数控回转工作台和闭环数控回转工作台。开环数控工作台采用电液脉冲马达或功率步进电机驱动。开环数控回转工作台由功率步进电机驱动，经齿轮副，蜗轮副，带动其作回转进给运动。由于是按控制系统所指定的脉冲数来决定转位角度，因此，对开环数控回转工作台的传动精度要求高，传动间隙应尽量小。为了消除累积误差，数控回转工作台设有零点。当数控回转工作台用于分度时，分度回转结束后，要把工作台夹紧。该数控回转工作台的圆形导轨采用大型滚珠轴承，使回转运动灵活，双列短圆柱磙子轴承及圆锥磙子轴承保证回转精度和定心精度。调整轴承的预紧力，可以消除回转轴的径向间隙，调整轴承的调整套的厚度，可以使大型滚珠轴承有适当的预紧力，保证导轨哟定的接触刚度。第章弧面蜗杆数控专用机床控制系统的设计.控制系统总体方案的拟定.机电体化控制系统由硬件系统和软件系统两大部分组成.控制系统的控制对象主要包括各种机床,如车床铣床磨床等等.控制系统的基本组成如下图所示.总控制系统硬件电路设计单片机的设计系列单片机的设计系列单片机的所有产品都含有除程序存贮器外的基本硬件，都是在的基本上改变部分资源程序存贮器数据存贮器口定时计数器及些其他特殊部件。在控制系统设计中，我们采用的是的弯矩图如上齿轮的作用力在垂直面的弯矩图如上齿轮在截面作出的最大合成弯矩为作两截面最大合成弯矩图和扭矩图轴的强度校核，经过分析可知，所在的截面为危险截面，按第三强度理论计算弯矩查设计手册第二版第四卷，轴的抗弯截面系数故满足第三强度理论。刚度校核在水平面内单独作用时单独作用时在和共同作用下在垂直面内单独作用时单独作用时在与共同作用下时故在共同作用下，处为危险截面。其最大挠度为而般.故,符合要求。轴的转角校核就不再验算。再校核由齿轮传入，齿轮传出时轴的强度步骤方法同上，经过校核轴的强度和刚度均满足要求。设计过程中，依组传动方案，此处轴Ⅶ的强度和刚度校核过程省略。主轴的设计计算轴的材料选用号钢，并经过调质处理，结构设计如图。由于主轴的结构基本上采用原型数控车床的主轴，没有明显的改动，故具体的校核计算过程就略去不作。第章弧面蜗杆数控专用机床的进给系统设计.进给系统传动方案拟订进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终位置精度和轮廓精度都与进给运动的传动精度灵敏度和稳定性有关。因此，在进行数控加工机床进给系统传动设计方案过程中，选用传动零件应充分注意减小摩擦阻力，提高传动精度和刚度，消除传动间隙和减小运动惯量等相关因素。弧面蜗杆数控专用机床的进给运动可采用无级调速的伺服驱动方式，控制系统的选择可以采用闭环开环或半闭环控制。传动部分的选择，可以考虑采用伺服电机经过由最多两级齿轮或带轮传动副和滚珠丝杆螺母副或齿轮齿条副或蜗杆蜗条副组成的传动系统传动给工作台等运动执行部件。根据设计任务，弧面蜗杆数控专用加工机床的伺服驱动装置采用开环伺服系统，机床纵向进给运动横向进给运动，回转工作台上的纵向进给横向进给以及回转工作台采用的均为步进电机驱动的开环伺服系统。.纵向进给系统的设计计算纵向进给系统的设计根据设计任务，系统应采用连续控制系统。控制系统由微机部分键盘及显示器接口及光电隔离电路步进电机功率放大电路组成。纵向进给系统采用步进电机减速齿轮滚珠丝杆螺母溜板的传动方式，数控工作台为数控回转转台。纵向进给系统的设计计算已知条件工作台质量时间常数滚珠丝杆脉冲当量.脉冲切削力计算由机床设计手册可知，最大切削功率式中主电机功率，.主传动系统的总效率，般为，取.则切削功率应按在各种加工情况下经常遇到的最大切削力或转矩和最大切削速度转速来计算，即式中主切削力最大切削速度。按用硬质合金刀具半精车钢件时的速度取值在般外圆车削时，取滚珠丝杠副的计算和选型滚珠丝杠副的设计主要是型号的选择和性能验算。纵向进给为综合型导轨，按式计算丝杠轴向进给切削力。其中.，取.，则最大切削力下的进给速度可取最高进给速度量的取为，纵向最大进给速度为.,丝杠导程,则丝杠转速为丝杠使用寿命时间取为。则丝杠的计算寿命为根据工作负载寿命，计算滚珠丝杠副承受的最大动载荷，取，由参照厂滚珠丝杠副产品样本，可采用内循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，列.圈，其额定动负载为，精度等级选为级。其几何参数如下公称直径,导程，螺纹升角,滚珠直径.,螺杆内径。按式校验丝杆螺母副的传动效率，其中磨擦角纵向进给滚珠丝杠支承方式草图如图所示支承间距。丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的。丝杠的变形量计算如下滚珠丝杠截面面积，按丝杠螺纹的底径确定工作负载引起的导程的变化量可用下式计算则丝杠拉伸或压缩变形量由于两端均采用角接触，且丝杠又进行了预紧，故其拉压刚度可比端固定的丝杠提高倍。其实际变形量为滚珠与螺纹滚道间接变形量按下式进行计算因丝杠加有预紧力，且预紧力为轴向最大负载的时，可减少半，因此实际变形量为支承滚珠丝杆的轴承为型推力球轴承，几何参数为,滚动体直径，滚动体数量。轴承的轴向接触变形量可按式计算注意，此公式中单位应为.。因施加预紧力，故实际变形量根据以上计算，总变形量为三级精度丝杆允许的螺距误差为，故刚度足够。因为滚珠丝杆两端都采用推力球轴承并预紧，因此不会产生失稳现象，故不需做稳定性校核。减速齿轮设计根据给定的纵向进给脉冲当量.，滚珠丝杠导程，及初选的步进电动机步距角，可计算出传动比选取齿轮齿数为，。步进电动机的选择负载转动惯量计算参考同类型机床，初选反应式步进电动机，其电动机转动惯量。传动系统折算到步进电动机轴上的等效转动惯量按表中介绍方法计算。丝杆是由电机通过同步齿形带及两带轮来驱动的。工作台向移动由已预紧且通过底座紧固在十字滑台上的滚珠螺母和用电机座固定在滑座上的丝杆转动来实现的。丝杆是由电动机通过同步齿形带及带轮来驱动的。工作台面有六条形槽，用来对工件进行安装定位，中间的形槽是定位形槽。第章弧面蜗杆数控专用机床的主传动系统设计.传动结构式和结构网的选择主传动的确定，和公比的确定根据的使用说明书，初步定主轴转速范围为，则.由设计手册取标准值得.。令，则则取。确定变速组和传动副数目大多数机床广泛应用滑移齿轮的变速方式，为了满足结构设计和操纵方便的要求，通常采用双联或三联滑移齿轮，因此主轴转速为级的变速系统，总共需要两个变速组。确定传动顺序方案按着传动顺序，各变速组排列方案有从电机到主轴，般为降速传动。接近电机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电机处，则可使小尺寸的零件多些，而大尺寸的零件可以少些，这样就节省省材料，经济上就占优势，且这也符合“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取的方案为好，本次设计即采用此方案。确定扩大顺序方案传动顺序方案确定以后，还可列出若干不同扩大顺序方案。如无特殊要求，根据“前密后疏”的原则，应使扩大顺序和传动顺序致，通常能得到最佳的结构式方案，故选用结构式方案。检查最后扩大组的变速范围故合符要求。.转速图的拟订根据已确定的结构式或结构网议定转速图时，应注意解决定比传动和分配传动比，合理确定传动轴的转速。.定比传动在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动结构和性能等方面的要求，以及满足不同用户的使用要求。在钻铣床的设计中，总降速比为.。若每个变速组的最小降速比均取。则三个变速组的总降速可达。故无需要增加降速传动，但为了使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减小变速箱的径向尺寸和有利于制动方便，在ⅠⅡ轴间增加对降速传动齿轮，同时，也有利于设计变型机床，因为只要改变这对降速齿轮传动比，在其他三个变速组不变的情况下，就可以将主轴的种转速同时提高或降低，以便满足不同用户的要求。.分配降速比前面已确定，共需三个变速组，并在ⅠⅡ轴间增加对降速传动齿轮，要用到四个变速组，在主轴Ⅴ上标出级转速,在第Ⅰ轴上用点代表电动机转速，最低转速用点标出，因此,两点相距约格，即代表总降速传动比为。.定出各变速组的最小传动比绘制转速图根据降速前慢后快的原则，在ⅣⅤ轴间变速组取，在ⅢⅣ轴间变速组取，在ⅡⅢ轴间变速组取，则.传动方案的拟订根据以上分析及计算，拟定主轴箱变速箱传动结构图如下图中，第Ⅰ轴至第Ⅲ轴，其结构式为.图中，第Ⅳ轴至第Ⅷ轴，机床主轴箱传动系统采用分离传动，其主要特点是在满足传动副极限传动比的条件下，可以得到较大的变速范围。高速由短支传动，有助于减少高速时机床的空运转功率损失。而且高速分支的尺寸可相对小些。变速级数不像常规变速系