（优秀毕业全套设计）台式数控等离子切割机设计

第章结构及传动设计表滚珠丝杆副支承支承方式简图特点端固定端自由结构简单，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。

端固定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，丝杆的轴向刚度为端固定的四倍。

般情况下，丝杆不会受压，不存在压杆稳定问题，固有频率比端固定要高。

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。

.向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。

设向最大行程为，最快进给速度为，主轴箱大概质量为，工作台大概质量为，移动部件大概质量为，工作台最大行程为。

导程确定电机与丝杆通过联轴器连接，故其传动比，选择电机系列异步电动机的最高转速，则丝杠的导程为取确定丝杆的等效转速基本公式最大进给速度是丝杆的转速最小进给速度是丝杆的转速丝杆的等效转速式中取故估计工作台质量及负重主轴箱重量工作台重量移动部件重量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.，为颠覆力矩影响系数，般取，本课题中取.，则丝杆所受的力为其等效载荷按下式计算式中取，确定丝杆所受的最大动载荷负载性质系数，查表取.温度系数查表取硬度系数查表取精度系数查表取可靠性系数查表取等效负载等效转速工作寿命，取丝杆的工作寿命为由上式计算得表各类机械预期工作时间表精度系数表可靠性系数表负载性质系数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。

般在初步设计时设定丝杠的任意行程变动量应小于目标设定定位精度值的，在最后精度验算中确定。

，选用滚珠丝杠的精度等级轴为级级精度最高，轴为级，考虑到本设计的定位精度要求及其经济性，选择轴轴精度等级为级，轴为级。

选择滚珠丝杆型号计算得出.，则公称直径则选择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。

公称直径丝杆外径.钢球直径.丝杆底径.圈数圈.刚度.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有丝杆本身的拉压刚度，丝杆副内滚道的接触刚度，轴承的接触刚度，螺母座的刚度，按不同支撑组合方式计算而定。

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，采用端固定端支撑的方式。

临界压缩负荷按下列计算式中材料的弹性模量钢.最大受压长度安全系数，取.最大轴向工作负荷丝杆支撑方式系数.丝杆最小截面惯性距式中是丝杆公称直径滚珠直径，丝杆螺纹不封闭长度工作台最大行程螺母长度两端余量支撑距离应该大于丝杆螺纹部分长度，选取代入上式计算得出.可见，临界压缩负荷满足要求。

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，要求丝杠的最高转速式中丝杆最小截面丝杠内径，单位材料密度.临界转速计算长度，单位为，本设计中该值为安全系数，可取.丝杠支承系数，双推简支方式时取.经过计算，得出.，该值大于丝杠临界转速，所以满足要求。

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的计算公式式中丝杠最小横截面，螺母座刚度。

当导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，植分别为和。

经计算得式中滚珠丝杠副的拉压系统刚度螺母座的刚度丝杠副内滚道的接触刚度丝杠本身的拉压刚度轴承的接触刚度。

经计算得丝杠的扭转振动的固有频率远大于，能满足要求。

.电机的选择步进电机是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。

每输入个脉冲电机转轴步进个距角增量。

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。

电机轴的转动惯量回转运动件的转动惯量上式中直径，丝杆外径.长度钢的密度经计算得向直线运动件向丝杆折算的惯量上式中质量向直线运动件丝杆螺距.经计算得联轴器的转动惯量查表得因此电机扭矩计算折算至电机轴上的最大加速力矩上式中.加速时间系统增量，取，则.经计算得折算至电机轴上的摩擦力矩上式中导轨摩擦力而摩擦系数为.，丝杆螺距.η传动效率，η.传动比，经计算得折算至电机轴上的由丝杆预紧引起的附加摩擦力矩上式中滚珠丝杆预加载荷η滚珠丝杆未预紧时的传动效率为.经计算的.•则快速空载启动时所需的最大扭矩根据以上计算的扭矩及转动惯量，选择电机型号为的，其额定转矩为.。

第章向结构设计.轴滚动导轨副的计算选择根据给定的工作载荷和估算的和计算导轨的静安全系数，式中为导轨的基本静额定载荷，工作载荷.般运行状况，运动时受冲击振动。

根据计算结果查有关资料初选导轨因系统受中等冲击，因此取根据计算额定静载荷初选导轨选择汉机江机床厂系列滚动直线导轨，其型号为基本参数如下额定载荷静态力矩滑座重量导轨重量导轨长度动载荷静载荷滑座个数单向行程长度每分钟往复次数.导轨的额定动载荷依据使用速度和初选导轨的基本动额定载荷验算导轨的工作寿命额定行程长度寿命导轨的额定工作时间寿命导轨的工作寿命足够滚珠丝杠计算选择初选丝杠材质钢导程强度计算丝杠轴向力其中.，滚动导轨摩擦系数.在车床车削外圆时，，可取.，.计算。

取.，则寿命值，其中丝杠转速最大动载荷式中为载荷系数，中等冲击时为为硬度系数，时为.。

查表得中等冲击时则根据使用情况选择滚珠丝杠螺母的结构形式，并根据最大动载荷的数值可选择滚珠丝杠的型号为系列滚珠丝杆副，其型号为。

其基本参数如下其额定动载荷为足够用.滚珠循环方式为外循环螺旋槽式，预紧方式采用双螺母螺纹预紧形式.滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表名称计算公式结果公称直径螺距接触角钢球直径.螺纹滚道法向半径.偏心距.螺纹升角螺杆外径.螺杆内径.螺杆接触直径.螺母螺纹外径.螺母内径外循环.传动效率计算丝杠螺母副的传动效率为式中，为摩擦角为丝杠螺旋升角。

稳定性验算丝杠两端采用止推轴承时不需要稳定性验算。