最新贵州大学机电一体化课程设计说明书最终版.docx
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1、最新贵州大学机电一体化课程设计说明书最终版 最新贵州大学机电一体化课程设计说明书最终版设计题目:ZK5125C型立式数控钻床工作台设计 课程名称:机电一体化系统设计课程设计 学院:机械工程专业:机械设计制造及其自动化姓名:学号: 年级:2022 任课教师: 2022年12月10日 贵州大学本科课程设计 诚信责任书 本人郑重声明:本人所呈交的课程论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所完成。课程论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。 特此声明。 论文(设计)作者签名: 日期: ?型立式数控钻床工作台设计 数据说明 第一章 总体方案的确定 1.1机械传
2、动部件的选择 要设计的X-Y 工作台是用来配套立式数控钻床使用,需要承重的载荷不大,无切削力(工作台移动中不作切削),设计数据所要求的脉冲当量较小、定位精度一般。因此,决定选用直线滚动导轨副,它具有摩擦系数小,不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动,选择滚珠丝杠螺母副,滚珠丝杠螺母副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。 第二章 机械传动部件的计算与选型 2.1导轨上移动部件的重量估算 2.1.1 Y 方向导轨上移动部件的重量估算 按照导轨上面的移动部件的重量进行估算。包括工件、夹具、工作平
3、台、上层电动机、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等,工件的最大质量为800kg ,重量为7840N ,根据参考资料上的实例可以看出,工作台尺寸为230mm 230mm 的除去工件重量的总重量大约为500N ,ZK5125C 型立式数控钻床工作台的尺寸为650mm 300mm ,大约为实例的2倍,也就是除去工件重量的总重量大约为500N 2=1000N ,所以总的重量为7840N+1000N 9000N ,估计重量为9000N 。 2.1.2 钻削力的计算 设零件的加工方式为立式钻削,采用硬质合金立钻刀。工件的材料为碳钢。立钻时的钻削力计算公式为: F F f K f d C F yF zF
4、=(2-1) 式中:f F 为轴向力,单位为N ;F C 为轴向力系数;d 为钻头直径,单位为mm ;F z 为轴向力指数;f 为每钻进给量,单位为mm/r ;F y 为轴向力指数;F k 为修正系数。 600=F C ,mm d 50=,0.1=F Z ,r mm f /4.0=,7.0=F Y ,1=F K 从而求得:N F f 5684125 .0256007 .01 ?= 滑块承受工作载荷m ax F 的计算及导轨型号的选取 工作载荷是影响直线导轨副使用寿命的重要因素。本例中的X-Y 工作台为水平布置,采用双导轨、四滑块的支撑形式。考虑最不利的情况,即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块
5、承担,则单滑块所受的最大垂直载荷为: F G F +=4max (2-2) 式中:m ax F 为最大工作载荷;G 为移动部件的重量;F 为外加载荷。 N G 9000=,N F F f 5684= 从而求得:kN N F 934.7793456844 9000 max =+= 根据工作载荷kN F 5.18max =,初选直线滚动导轨副的型号为KL 系列的JSA-LG35型,其额定动载荷kN C a 5.32=,额定静载荷kN C a 2.470=。 任务书上规定工作台面的尺寸为650mm 300mm ,X-Y 方向的加工范围为700mm 350mm ,考虑工作行程留有一定的余量,选取导轨的
6、长度为:Y 方向为1080mm 。 距离额定寿命L 的计算 上述选取的KL 系列的JSA-LG35型导轨的滚到硬度为60HRC ,工作温度不超过100,每根导轨上配有两只滑块,精度等级为4级,工作温度较低,载荷不大。 50)( 3 max ?=F C f f f f f L a W R C T H (2-3) 式中:L 为距离额定寿命,单位为km ;a C 为额定动载荷,单位为kN ;H f 为硬度系数; F 为滑块上的工作载荷,单位为kN ;T f 为温度系数;C f 为接触系数;R f 为精度系数; W f 为载荷系数。 0.1=H f ,0.1=T f ,81.0=C f ,5.1=W
7、f ,9.0=R f ,5.32=a C ,934.7max =F 。 从而求得:km L 40050)934.75.325.19.081.00.10.1(3 =?= 大于期望值50km ,故距离额定寿命满足要求。 最大工作载荷m F 的计算 根据任务书所说工作台移动中不作切削,所以滚动丝杠在运动中只需要克服滚动导轨的摩擦力。 G F m =(2-4) 式中:m F 为最大工作载荷;为滚动导轨的摩擦因数;G 为移动部件的总重量。 005.0=,N G 9000= 从而求得:N F m 459000005.0=?= 最大动载荷Q F 的计算 设工作台的最快进给速度min /2000mm ,初选丝
8、杠导程mm P h 5=,则此时丝杠转速 h P v n = (2-5) 式中:n 为丝杠转速;v 为最快进给速度;h P 为丝杠导程。 从而求得:min /4005 2000 r n = 。 6 010 60nT L = (2-7) 式中:0L 为滚珠丝杠副的寿命;T 为使用寿命;n 为丝杠每分钟转速。 因为这个机床为数控机床,所以取h T 15000=,min /400r n =。 从而求得:3601015000 400606 0=?=L 。 m H W Q F f f L F 30=(2-8) 式中:Q F 为最大动载荷;0L 为滚珠丝杠副的寿命;W f 为载荷系数;H f 为硬度系数;
9、m F 为滚珠丝杠副的最大工作载荷。 3600=L ,2.1=W f ,0.1=H f ,N F m 45= 从而求得:N F Q 384450.12.13603=?= 初选型号 根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程,选择济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的G 系列的2022-3型滚珠丝杠副,为内循环固定反向器但螺母式,其公称直径为20mm ,导程为5mm ,循环滚珠为3圈1列,精度等级为5级,额定动载荷a C 为9309N , 大于 Q F ,满足要求。 传动效率的计算 ) (arctan 0d P h =(2-9) 式中:0d 为公称直径,h P 为导程,为丝杠螺旋升角。 mm P h 5
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