精度，但考虑到制造成本，本次设计都选用的精度。具体设计步骤如下模数的估算按接触疲劳和弯曲疲劳计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮各参数都已知道后方可确定，所以只在草图画完之后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模数。齿轮弯曲疲劳的估算公式式中即为齿轮所传递的功率齿面点蚀的估算公式式中即为齿轮所传递的功率其中为大齿轮的计算转速，为齿轮中心距。由中心距及齿数求出模数根据估算所得和中较大的值，选取相近的标准模数。前面已求得各轴所传递的功率，各轴上齿轮模数估算如下第对齿轮副所以，第对齿轮副传动的齿轮模数应为第二对齿轮副所以，第二对齿轮副传动的齿轮模数应为第三对齿轮副所以，第三对齿轮副传动的齿轮模数应为第四对齿轮副所以，第四对齿轮副传动的齿轮模数应为综上所述，为了降低成本，机床中各齿轮模数值应尽可能取相同，但因为Ⅴ轴得转速比较小，扭矩比较大，为了增加其强度和在主轴上能起到飞轮的作用，需增加Ⅴ轴齿轮的几何尺寸。所以，本次设计中在ⅠⅣ间各个齿轮模数均为，在Ⅴ轴上就取。齿轮分度圆直径的计算根据渐开线标准直齿圆柱齿轮分度圆直径计算公式可得各个传动副中齿轮的分度圆直径为单位齿轮宽度的确定齿宽影响齿的强度，但如果太宽，由于齿轮制造误差和轴的变形，可能接触不均匀，反儿容易引起振动和噪声。般取。本次设计中，取主动齿轮宽度在最后对齿轮啮合取也取。齿轮其他参数的计算根据机械原理中关于渐开线圆柱齿轮参数的计算公式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。第四部分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二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，可寻址字节程序存贮器和字节数据存贮器。内部没有程序存贮器，必须外接程序存贮器。采用条引脚的双列直插式封装，引脚和功能分为三部分。.电源及时钟引脚此部分引脚包括电源引脚及时钟引脚。电源引脚接入单片机的工作电源。脚接电源。脚接地。时钟引脚脚外接晶体时与片内的反相放大器构成个振荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。脚接外部晶体的个引脚。在单片机内部，它是个反相放大器的输入端。当采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。脚接外部晶体的另端，在单片机内部接至反相放大器的输出端。若采用外部振荡器时，该引脚接受振荡器的信号，即把信号直接接至内部时钟发生器的输入端。.控制引脚它包括等。此类引脚提供控制信号，有些引脚具有复用功能。脚当振荡器运行时，在此引脚加上两个机器周期的高电平将使单片机复位。复位后应使此引脚电平为.的低电平，以保证单片机正常工作。掉电期间，此引脚可接备用电源，以保持内部中的数据不丢失。当下降到低于规定值，而在其规定的电压范围内.时，就向内部提供备用电源。脚当单片机访问外部存贮器时，地址锁存允许输出脉冲的下降沿用于锁存位地址的低位。即使不访问外部存贮器，端仍有周期性正脉冲输出，其频率为振荡器频率的。但是，每当访问外部数据存贮器时，在两个机器周期中只出现次，即丢失个脉冲。端可以驱动个负载。脚此输出为单片机内访问外部程序存贮器的读选通信号。在从外部程序存贮器指令或常数期间，每个机器周期两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存贮器时，这两次有效的信要求不高或随时调节预紧的传动。双螺母齿差式预紧调整方法两边的下螺母的凸缘上有外齿，分别与紧固的螺母座两端的内齿圈，两个螺母向相同方向旋转，每转过个齿，调整轴向位移。能够精确地调整预紧力，但结构尺寸较大，装配调整比较复杂，宜用于高度精度的传动机构。在垂直进给运动中要求要不定时调节预紧力，因而宜用双螺母螺纹式预紧。五齿轮传动消隙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。在这设计里我采用可调整齿轮传动间隙的机构来消除间隙。二横向进给系统的设计计算滚珠丝杠螺母副的选择计算假定工作台及零件的总的量.轴的行程为纵向脉冲当量.预选滚珠丝杠基本导程步距角快速进给速度.㈠脉冲当量和传动比的确定传动比的选定计算转动惯量初选步进电机的型号为则查表查出电机转子转动惯量.为了机床的布局紧凑且方便可取.。则滚珠丝杆转动惯量折算工作台质量折算传动系统等效转动惯量计算.工作载荷分析及计算滚珠丝杠上的工作载荷是指滚珠丝杠副在驱动工作台是滚珠丝杠所承受的轴向力，也叫作进给牵引力。它包括滚珠丝杠的走刀抗力及与移动体重力和作用在导轨上的其他切削分力相关的摩檫力。据机床加工的特点，当铣削槽时，工作载荷最大，由于铣削时，工作载荷既包括铣削时沿着丝杠轴的方向的力即轴向力，也包括工作台及工件的重量即垂直丝杠轴方向的力，只要考虑铣削的情况，而铣削时的轴向力不大，所以在此不考虑铣削时产生的轴向力。取铣削刀具直径为，而机床的计算转速为，则而，机床主传动系统的传动效率则选端铣，对称，其中端铣，时，则得则可得则在燕尾导轨上滚珠丝杆的工作载荷为其中，.，㈡滚珠丝杠设计计算计算作用在丝杠上的最大动负荷其中因为般.，取.则由查机床设计手册，选择丝杠的型号。选择滚珠丝杠的直径为，型号为,其额定动载荷是，强度足够用。效率计算根据机械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率为螺纹升角因为工作台轴行程为。则令,滚珠丝杆螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负载荷的。刚度验算.丝杆的拉压变形量滚珠丝杆截面积按丝杆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杆的拉伸或压缩变形量由于两端均采用推力轴承，且丝杆又进行了预紧，故其拉压刚度可比端固定的丝杆提高倍。.滚珠与螺纹滚道间的接触变形量该变形量与滚珠列圈数有关，即与滚珠总数量有关，与滚珠丝杆的长度无关。当丝杆在工作时有预紧时，其接触变形量为其中为预紧力而丝杆加有预紧力，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的轴向接触变形根据以上的计算，则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。步进电机的选择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满足即可，在截面得弯矩为.•.•扭矩图为经分析可知所在得位置为最危险截面，只要满足条件即可，则刚度满足。计算弯矩.•轴得抗弯截面系数为.故满足第三强度理论刚度验算在水平面内，单独作用时.其中在单独作用下.在两力得共同作用下在垂直面内有在单独作用时.其中在单独作用下.在两力得共同作用下故在共同作用下，处为危险截面，其最大绕度为而般的刚度故符合刚度要求，其转角就不验算了。下面校核由Ⅴ传到主轴时的强度，刚度，校核，主轴的传动功率主.主轴转矩主支点上的力根据弯矩平衡求得.根据力得平衡垂直平面得弯矩根据平面内得弯矩平衡有再根据力得平衡则可得点得弯矩图在点和点为最危险截面，要满足要求，点满足即可，在截面得弯矩为.•.•扭矩图为经分析可知所在得位置为最危险截面，只要满足条件即可，则刚度满足。计算弯矩•轴得抗弯截面系数为.故满足第三强度理论刚度验算在水平面内，单独作用时.其中在单独作用下.在两力得共同作用下在垂直面内有在单独作用时.其中在单独作用下.在两力得共同作用下故在共同作用下，处为危险截面，其最大绕度为而般的刚度故符合刚度要求，其转角就不验算了。㈣离合器的选用离合器在机器运转中可将传动系统随时分离或接合，对离合器的要求有接合平稳，分离迅速彻底调节和修理方便外廓尺寸小质量小耐磨性好和有足够的散热能力操作方便省力。离合器的类型很多，常用的可分牙嵌式和摩擦式。根据设计要求，我选用了无滑环多片摩擦电磁式离合器。根据经验值。第三部分进给系统的设计计算垂直进给系统的设计计算假定主轴箱的重量.轴的行程为垂直脉冲当量.预选滚珠丝杠基本导程步距角快速进给速度.㈠脉冲当量和传动比的确定传动比的选定对于步进电机，当脉冲当量确定，并且滚珠丝杆导程和步进电机步距角都已初步选定后，则可用下式来计算该轴伺服传动系统的传动比计算转动惯量初选步进电机的型号为则查表查出电机转子转动惯量.对于轴，轴承，齿轮，联轴节，丝杆等圆柱体的转动惯量公式为对于钢材，材料密度为，则有从资料定出齿轮副为.则齿轮转动惯量滚珠丝杆转动惯量折算工作台质量折算传动系统等效转动惯量计算.㈡滚珠丝杠设计计算滚珠丝杠副已经标准化，因此，滚珠丝杠副的设计归结为滚珠丝杠副型号的选择。计算作用在丝杠上的最大动负荷首先根据切削力和运动部件的重量引起的进给抗力，计算出丝杠的轴向载荷，再根据要求的寿命值计算出丝杠副应能承受的最大动载荷式中运转状态系数，般运转取，有冲击的运转取滚珠丝杠工作载荷工作寿命，单位为，可按下式计算式中滚珠丝杠的转速使用寿命时间，数控机床取。钻镗床主轴燕尾导轨滚珠丝杆副驱动时滚珠丝杆的工作载荷式中切削时的轴向切削抗力轴套和轴架以及主轴键上的摩擦系数.主轴上的扭矩主轴直径则其中为最大切削力条件下的进给速度，可取最高进给速度的为丝杠基本导程，计算时，可初选数值，等刚度验算后再确定则为额定使用寿命，可取则.万转根据工作负载寿命，计算出滚珠丝杠副承受的最大动负载，取.，则.由查机床设计手册，选择丝杠的型号。选择滚珠丝杠的直径为，型号