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1、甘 肃 广 播播 电 视 大大 学课 程 设 计计20066级春季机械设设计制造造及其自自动化专专业本科课程设计计题目: CAA61440普通通车床数数控化改改造学 生 姓 名:任任立王旭 同 徐钢学号:006111901114 066119901112066119901115电 大 分 校:甘甘肃电大亚盛分校 工 作 站: 玉玉 门工作站学生所在在单位:中核四四零四总总公司第第三分公司司中核华原原钛白股股份有限限公司中核四零零四总公公司第三三分公司司指 导教教师:石敬东甘肃电大大开放教教育_20006_级（春春、秋） 机械制造专业（本科）课程设计计成绩评评定表分校：亚亚盛集团团分校 工作作站
2、：酒酒泉工作作站 班级级代号：061119000522 姓名专业课程名称称设计时间间王旭同机械制造造数控原理理及其应应用20077年100月设计题目目CA61140普普通车床床数控化化改造指导教师师评语及及评分签 字字（盖章章） 年 月月 日设计小组组评价意见见及评分签 字字（盖章章） 年 月月 日分校集中中实践环环节指导导小组意意见签 字字（盖章章） 年 月 日省电大集集中实践践环节指指导委员员会审核核意见签 字字（盖章章） 年 月月 日说明：11.答辩辩小组应应填写评评价意见见，小组组成员均均应签名名（盖章章）。答答辩小组组不应少少于3人人。2.此表表附于封封面之后后。3.此表由由分校、工
3、工作站自自行复制制。目 录机床的数数控改造造机床数控控改造总总体方案案确定 机械部分分设计计计算数控系统统硬件电电路设计计 软件设计计 参考文献献 内容提提要随随着科学学技术的的发展，由由于普通通机床效效率差、性性能落后后，世界界各工业业发达国国家通过过发展数数控技术术、建立立数控机机床产业业，促使使机械加加工业跨跨入一个个新的“现代化化”的历史史发展阶阶段，从从而给国国民经济济的结构构带来了了巨大的的变化。本系统是一个典型的经济型数控装置。系统采用微机实现数控机床的位置控制。使用变频调速系统控制主轴电机的运行。本系统具有巡检速度快、精确、方便、可靠性能高、抗干扰能力强等诸多优点，在工商业领域
4、应用地越来越多。关键词词 数控机机床 步进电电机 齿轮传传动 滚珠丝丝杠硬件件电路 程序设设计 计计算一、机床床的数控控改造1、概述述随着社会会生产和和科学技技术的迅迅速发展展，机械械产品的的性能和和质量不不断提高高，改型型频繁。目目前，机机械加工工中单件件、小批批量加工工约占880，对对机床不不仅要求求具有高高的精度度和生产产效率，而而且还要要具备“柔性”，即灵灵活、通通用，能能迅速适适应加工工零件的的变更。数数控机床床较好地地解决了了形状复复杂、精精密、小小批、多多变的零零件加工工问题。它它具有适适应性强强、较高高的加工工精度、稳稳定的加加工质量量和高生生产效率率的优点点。所以以，数控控机
5、床是是一种灵灵活而高高效的自自动化机机床。随随着电子子、自动动化、计计算机和和精度测测试等技技术的发发展，数数控机床床在机械械制造业业中的地地位将越越来越重重要。2、数控控机床的的产生与与发展第一台数数控机床床是适应应航空工工业制造造复杂零零件的需需要而产产生的。119488年，美美国帕尔尔森兹（PParssonss）公司司在研制制加工直直升飞机机叶片轮轮廓检查查用样板板的机床床时，提提出了数数控机床床的初始始设想。后后来受空空军委托托与麻省省理工学学院合作作开始了了将三坐坐标铣床床数控化化的研究究工作。119522年公开开发表了了世界上上第一台台数控机机床样机机，这是是一台直直线插补补连续控
6、控制的三三坐标铣铣床，使使用了电电子管元元件。后后来又经经过三年年的改进进与自动动化程序序编制的的研究，于于19555年进进入实用用阶段，投投产了一一百台类类似产品品。这些些数字控控制铣床床在复杂杂的曲面面零件加加工中，发发挥了很很大的作作用。数控机床床是综合合应用了了微电子子、计算算机、自自动控制制、自动动检测以以及精密密机械等等技术的的最新成成果而发发展起来来的全新新型机床床。就其其数控系系统而言言已经历历了几代代变化：第一代：19552119599年采用用电子管管元件；第二代；从19959年年开始采采用晶体体管元件件，第三代：从19965年年开始采采用集成成电路；第四代；从19970年年
7、开始采采用大规规模集成成电路及及小型通通用计算算机；第五代：从19974年年开始采采用微处处理机或或微型计计算机。从数控系系统的发发展来看看，它主主要向着着增强功功能、方方便使用用、提高高可靠性性和降低低价格方方向发展展。数控控机床的的发展不不仅表现现为数量量的迅速速增长，而而且在质质量与性性能上也也有显著著提高。科学技术术的迅速速发展，对对机械产产品提出出了高精精度、高高复杂性性的要求求，而且且产品改改型频繁繁。这对对机床设设备不仅仅提出精精度与效效率的要要求，而而且也提提出了通通用性与与灵活性性的要求求。特别别是宇航航、造船船、武器器生产等等工业部部门，需需要加工工的零件件多具有有精度高高
8、、形状状复杂、批批量小、经经常变动动等特点点。使用用普通机机床加工工这些零零件，不不仅劳动动强度大大、效率率低，而而且难以以保证精精度，有有些零件件甚至无无法加工工。现将其主主要发展展方向简简述如下下。随着科学学技术的的发展，制制造技术术的进步步，以及及社会对对产品质质量和品品种多祥祥化的要要求愈来来愈强烈烈。中、小小批量生生产的比比重明显显增加，要要求现代代数控机机床成为为一种具具有柔性性、精密密、高效效、复合合、集成成功能和和低成本本的自动动化加工工设备。同同时，为为了满足足制造业业向更高高层次发发展，为为柔性制制造单元元(FMMC)、柔柔性制造造系统(FMSS)，以以及计算算机集成成制造
9、系系统(CCIMSS)提供供基础设设备也也要求数数控机床床向更高高水平发发展。当前数控控机床技技术呈现现如下发发展趋势势。（1）高高精度化化 现代科科学技术术与生产产的发展展，对机机械加工工与测量量提出了了越来越越高的精精度要求求。加工工精密化化不只是是由于发发展高、新新技术的的需要，也也是为了了提高普普通机电电产品的的性能质质量、寿寿命和可可靠性的的需要，同同时还是是为了减减少机械械产品装装配时的的修配工工作量，提提高装配配效率的的需要。故故机床的的加工精精度有不不断提高高的趋势势。（2）运运动高速速化 高速是是高效的的基础，要要提高生生产，首首先就得得提高切切削速度度。这正正是机床床技术发
10、发展追求求的基本本目标之之一。而而实现这这个目标标的最主主要、员员直接的的方法就就是提高高切削速速度和减减少辅助助时间。数数控机床床的“高速化化”主要体体现在主主轴转速速和进给给速度。随随着刀具具、电机机、轴承承、数控控系统等等相关技技术的突突破及机机床本身身基础技技术的进进步，使使各种运运动速度度大幅度度提高。（3）高高柔性化化 柔性是是指机床床适应加加工对象象变化的的能力。传传统的自自动化设设备，由由于是机机械或刚刚性连接接和控制制的，当当被加工工对象变变换时，调调整很困困难，甚甚至是不不可能的的，有时时只得全全部更新新、更换换。数控控机床的的出现，开开创了柔柔性自动动化加工工的新纪纪元，
11、对对满足加加工对象象变换有有很强的的适应能能力。而而且，在在提高单单机柔性性化的同同时，正正努力向向单元柔柔性化相相系统柔柔性化发发展。 实践证证明，采采用柔性性自动化化设备或或系统是是提高加加工精度度和效率率、缩短短生产和和供货周周期、并并能对市市场变化化需求做做出快速速响应和和提高竞竞争能力力的有效效手段。 作为柔柔性化典典型设备备的数控控机床及及FMCC、FMMS，880年代代发展很很快。其其中体现现柔性化化程度较较高的机机种加工中中心的产产量、产产值增长长更快，都都远远超超过数控控机床年年平均增增长率。（4）高高自动化化 这里指指的柔性性自动化化是包括括物料流流和信息息流的自自动化。
12、80年年代中期期以来，以以数控机机床为主主体的加加工自动动化已从从“点”(单台台数控机机床)发发展到“线”的自动动化FFMS、FFTL)和“面”的自动动化(柔柔性制造造车间)。结合合信息管管理系统统的自动动化，逐逐步形成成整个工工厂“体”的自动动化。在在国外已已出现FFA(自自动化工工厂)和和CIMM(计算算机集成成制造)工厂的的实体。尽尽管由于于这种高高自动的的技术还还不够完完备，投投资过大大，回收收期较长长，但数数控机床床的高自自动化以以及向FFMC、PPMS的的系统集集成方向向发展的的总趋势势仍是机机械制造造业发展展的主流流。 数控机机床(包包括FMMC和FFMs)的自动动化除进进一步提
13、提高其自自动编程程、自动动换刀、自自动上下下料、自自动加工工等自动动比程序序外，在在自动检检测、自自动监控控、自动动诊断、自自动对刀刀、自动动传输、自自动调度度、自动动管理等等方面也也进一步步得到发发展的同同时也提提高了其其标准化化和在线线的适应应能力。（5）复复合化 复合化化包括工工序复合合化相功功能复合合化。数数控机床床的发展展已模糊糊了粗、精精加工工工序的概概念。 目前，很很多企业业正在对对可靠性性设计技技术、可可靠性试试验技术术、可靠靠性评价价技术、可可靠性增增长技术术以及可可靠性管管理与可可靠性保保证体系系等进行行深入研研究和广广泛应用用，以期期使数控控机床的的整机可可靠性水水平提高
14、高到一个个新水平平。（7）宜宜人化 宜人化化是一种种新的设设计思想想和观点点，是将将功能设设计与美美学设计计有机结结合，是是技术与与经济、文文化、艺艺术的协协调统一一，其核核心是使使产品变变为更具具有魅力力、更适适销的对对路商品品，引导导人们进进入一种种新的生生活方式式和工作作方式。工工业先进进国家早早已将其其广泛用用于各种种产品的的设计中中。因此此它是经经济腾飞飞、提高高市场竞竞争能力力的重要要手段。使使用户在在操作安安全、使使用方便便、性能能可靠的的同时，还还能体会会到一种种美的享享受感、舒舒服感、欣欣赏感，令令人在心心情愉快快中完成成工作。（8）设设计CAAD化 数控机机床的设设计是一一
15、项要求求较高、综综合性强强、工作作量大的的工作故故应用CCAD(Commputter Aidded Dessigiin)一一计算机机辅助设设计)技技术就更更有必要要、更迫迫切。3、数控控改造的的必要性性 数控机机床可以以较好解解决形状状复杂、精精密，小小批、多多变零件件的加工工问题，能能够稳定定加工质质量和提提高生产产效率，但但是应用用数控机机床还受受到其它它条件的的限制。(1)数数控机床床价格昂昂贵，一一次性投投资巨大大，对中中小企业业常是心心有余而而力不足足。 (2)目目前各企企业都有有大量的的普通机机床，完完全用数数控机床床替换根根本不可可能，而而且替代代下的机机床闲置置起来又又会造成成
16、浪费。(3)在在国内，订订购新数数控机床床的交货货周期一一般较长长，往往往不能满满足生产产急需。(4)通通用数控控机床对对具体生生产有多多余功能能。要较好地地解决上上述问题题，应走走普通机机床数控控改造之之路。从从美国、日日本等工工业化国国的经验验看，机机床的数数控改造造也必不不可少，数数控改造造机床占占有较大大比例。如如日本的的大企业业中有226的的机床经经过数控控改造，中中小企业业则是774。在在美国有有许多数数控专业业化公司司为世界界各地提提供机床床数控改改造服务务。因此此，普通通机床的的数控改改造不但但有存在在的必要要，而且且大有可可为，尤尤其对一一些中小小企业更更是如此此。4、数控控
17、改造的的优点数控改造造一般是是指对普普通机床床某些部部位做一一定的改改造，配配上数控控装置，从从而使机机床具有有数控加加工能力力。其改改造的目目的有几几点。(1)提提高资本本效率出出发，改改造闲置置旧设备备，发挥挥机床的的原有功功能和改改造后的的新增功功能，提提高机床床的使用用价值。(2)为为了提高高生产效效率进行行数控改改造。 (3)为为了适应应多品种种、小批批量零件件生产而而进行数数控改造造。(4)为为了使技技术等级级较低的的工人也也能加工工出高质质量的产产品零件件和提高高生产效效率而进进行数控控改造。 (5)为为了减小小整个设设备投资资计划而而进行数数控改造造。所有这些些目的都都围绕一一
18、点，即即提高机机床的性性能价格格比，用用较少的的价格，得得到较高高的机床床性能。因因此数控控改造具具有以下下优点。(1)易易于对现现有的机机床实现现自动化化，而且且专业性性强，没没有多余余功能。(2)减减少辅助助加工时时间，提提高机床床的生产产效率。(3)降降低对工工人技术术等级的的要求。(4)控控改造费费用低，可可充分利利用原有有机床设设备。(5)数数控改造造的周期期短，可可满足生生产急需需。5、简易易型数控控机床简易型数数控机床床又称为为经济型型数控机机床。这这种机床床的特点点是简单单、实用用、价廉廉、可靠靠、操作作维修方方便。简简易型数数控机床床的设计计思想是是面向生生产第一一线的操操作
19、工人人，使操操作适合合操作工工人的特特点，经经过短期期培训就就能迅速速地掌握握，并让让工人在在加工中中发挥他他们原有有的操作作经验。简简易型数数控机床床，其零零件程序序一般不不使用纸纸带输入入，而用用键盘或或磁带输输入。它它去掉了了一些传传统的、复复杂的自自动机能能，而保保留了自自动加工工的基本本功能。这这种装置置由于体体积小，往往往与机机床构成成一体，所所以具有有价廉、可可靠等优优点，且且在技术术上具有有一定的的先进性性，为我我国现有有旧机床床的改造造提供了了有利条条件。适适应目前前技术革革新与技技术改造造中量大大面广的的需要。目目前国内内发展了了许多品品种的简简易型数数控机床床，其中中以简
20、易易型数控控车床为为最多。二、设计计任务与与总体方方案确定定 1设计计任务 （1） 本设计计任务是是对CAA61440普通通车床进进行数控控改造， 利用用微机对对纵、横横进给系系统进行行开环控控制。纵纵向脉冲冲当量为为0.OOl0mmm脉脉冲，横横向脉冲冲当量为为00005mmm脉脉冲。驱驱动元件件采用直直流步进进电机，传传动系统统采用滚滚珠丝杠杠。（2）实实现要求求：车削削外圆、端端面、圆圆弧、圆圆锥及螺螺纹加工工。（3）操操作要求求：起动动、点动动、单步步运行、自自动循环环、暂停停、停止止。2总体体方案的的确定（1）确确定改造造对象本方案所所选改造造车床为为应用范范围较广广的CAA6144
21、0普通通车床,该车床床是我国国自行设设计、制制造的机机床。该该机床万万能性大大，适用用于加工工各种轴轴类、套套筒类、轮轮盘类零零件上的的回转表表面。CA61140型型车床因因加工范范围广、结结构复杂杂、自动动化程度度不高，所所以，一一般用于于单件、小小批生产产。其主主要技术术规格如如下:（2）CCA61140主主要技术术参数 型型号技术参数数CA61140床身上最最大回转转直径（主主参数）400mmm工件最大大长度（第第二主参参数）750、110000、15500、2000mm刀架溜板板上最大大工件回回转直径径210mmm主轴孔前前端锥度度莫氏6号号主轴孔径径48mmm主轴转速速正转244级
22、1014000r/minn反转122级 1415880 rr/miin进给量纵向644级 00.022866.333mm/r横向 664级 00.011433.166 mmm/r纵向快速速 44m/mmin横向快速速 22m/mmin车削螺纹纹公制444种11922mm英制200种224牙牙英寸寸模数399种0.2548mmm径节377种196牙牙英寸寸刀架行程程最大纵向向行程44种6550、9900、114000、19900mmm最大横向向形成22种2660、2295mmm小刀架最最大行程程2种1139、1165mmm主轴中心心线至刀刀杆支面面距离25mmm刀杆截面面尺寸25mmm25mmm
23、尾座套筒筒顶尖空空锥度莫氏5号号主电机功率7.5kww转速14400rr/miin溜板快速速移动电电机功率2550kww转速13360rr/miin外形尺寸寸长度26668mmm宽度1000mmm高度12267mmm察看了CCA61140车车床及有有关资料料，并且且参照数数控车床床的改造造经验，确确定总体体方案为为：采用用微机对对数据进进行计算算处理，由由I/OO接口输输出步进进脉冲，经经一级齿齿轮减速速后，带带动滚珠珠丝杠转转动，从从而实现现纵向、横横向进给给运动。如如图1所所示。纵向工作台 功率放大步进电机光电隔离微机横向工作台 功率放大光电隔离步进电机由于设计计的是简简易型经经济数控控,
24、所以以考虑具具体方案案时,基基本原则则是在满满足需要要的前提提下,对对于机床床尽可能能减小改改动量,以降低低成本。采采用开环环控制改改造后保保留原机机床的主主传动部部分，去去掉进给给箱、溜溜板箱，拆拆下机床床三杠。纵向进给给机构的的改造：纵向进进给机构构利用原原车床进进给箱的的按装孔孔和销钉钉孔按装装齿轮箱箱体。进进给运动动的实现现有滚珠珠丝框完完成他置置于原丝丝框的位位置，两两端采用用原有固固定方式式。用步步进电机机数控系系统带动动丝框控控制纵向向工作台台运动。横向进给给机构的的改造：保留原原手动机机构，用用于微进进给和机机床刀具具对零操操作，原原有的支支承结构构也保留留。纵、横进进给机构构
25、都采用用了一级级齿轮减减速，并并用双齿齿轮错齿齿法消除除间隙。改改造后的的机床上上安装有有纵横快快速进给给和急停停按钮以以适应机机床调整整时的操操作和意意外事故故的紧急急处理。经济型数数控车床床上加工工螺纹和和丝杠，需需配置脉脉冲发生生器作为为车床主主轴位置置信号的的反馈元元件，它它与车床床主轴同同步运转转，发出出车床主主轴转角角位置变变化信号号，输送送到计算算机。为为延长主主轴脉冲冲发生器器的使用用寿命，减减少磨损损。可安安装电磁磁离合器器不使用用时将其其断开。数控系统统采用MMCS-51系系列的单单片机控控制，经经比较采采用具有有价格低低，功能能强，使使用灵活活等优点点的80031有有扩展
26、系系统的单单片机，即即用80031外外接27764（EEPROOM）、62264(RAMM)及881555（扩展展I/OO）等芯片片扩展一一个较简简单的微微机控制制系统。CA61140车车床数控控改造总总布置图图（如图图2）三、机械械部分的的设计计计算1、纵向向进给系系统的设设计计算算(装配配图)(1)切切削力的的计算机床切削削力的大大小取决决于刀具具的材料料、被加加工工件件的材料料、切削削用量等等因素。而而机床设设计首先先是由切切削力的的大小来来估算电电机的功功率。本本系统为为对现有有CA661400型普通通车床的的改造，所所以可以以由该机机床的电电动机功功率和主主轴上传传动的功功率反推推出
27、工作作台进给给时的切切削力，由由金属切切削原理理得出机机床的纵纵向切削削力：机床纵向向切削力力FxCCFX.aaPxFxx.fyFFx.VVzFxxFxCCFX.aaP.f0。55.V00。4切削用量量: aaP=4mm ,f=00.4mmm/rr,v=1000m/mmin 式中：CCFX2294、xxFx=1.00、YFFx=00.5、zzFx=-0.4FZ0.3FX将已知数数据代入入上式纵纵向切削削力：FFX1330.771kggf FFZ4335.66kgff(2)滚滚珠丝杠杠的设计计计算工作负负荷P的的计算工作负荷荷P是指指数控机机床工作作时，实实际作用用在滚珠珠丝杠上上的轴向向压力。
28、其其数值可可由下式式计算：纵向工作作负载：PkkFX+f（FZZG）式中：k考考虑颠覆覆力矩影影响的实实验系数数。f导轨上上的摩擦擦系数。G移移动部件件的重量量。取k=11.155 f0.115计算结果果：纵向向工作负负载P=2666.6kkgf寿命LL的计算算10660nTL式中：nn滚珠珠丝杠的的转速（rr/miin） T使用寿寿命时间间（h）本本系统TT取15500hh计算结果果：L52.47最大动动负荷QQ的计算算Q ffw fH P式中：ffw运转转系数：取1.5 ffH运转转系数：取1.0计算结果果:纵向向最大负负载：QQ46671.7N由以上计计算结果果选取滚滚珠丝杠杠：纵向选取
29、取：dDD2=40mmm,选选用FBB406-33-E22传动效效率tg(+)tg螺螺纹的螺螺旋升角角摩摩擦角滚珠丝杠杠滚动摩摩擦系数数f00.000300.0004其摩摩擦角约等于于1020044所以纵向向传动效效率0.94228刚度验验算滚珠丝杠杠受工作作负载FFX引起的的导程LL0的变化化量EAPL0L1式中：LL0=6mmm 弹弹性模量量 EE200.6104MPa纵向:266.69.816A1= R2 =11335.004033mm22=6.710-5mm20.61041135.0403A2滚珠丝杠杠受扭矩矩引起的的导程变变化量L2很小可可忽略L1=6.710-6100/0.6=11
30、.16m/m100所以L0查表知EE级精度度丝杠允允差155m。故故刚度足足够。稳定验验算FKFZ2EIL2取弹性模模量E20.6104MPaI=dd4/644=36.03114/644=8227322 LL=10000mmm支承方式式由表227得得fz=4.0将数据代代入上式式得FKK67728222K=FFK/Fm=2663Knk=255-4 22634 故丝丝杠不会会失稳是是安全的的（3）齿齿轮及步步进电机机的计算算传动比比的计算算设计计算算公式均均来自机床设设计手册册传动比步距角:0.775/sstepp滚珠丝丝杠导程程:S6mmm脉冲当量量p=0.0010mmm/sstepp=1.2
31、5360pi = S3600.010.756=主要几几何尺寸寸的计算算故取：Z1=440 ZZ2=500m=2mmm ha*1 B1=25mmm B2=20mmm=200齿轮主要要几何尺尺寸计算算d1=mmZ1= 2240=80mmm d22=mZZ2= 2250=1000mmda1= d11+2ha*=84mmm daa2= d2+2ha*=1044mmdf1= d11-2hf*=75mmm ddf2= d2-2hf*=95mmma=2d1+ d2=90mm转动惯惯量的计计算齿轮的转转动惯量量Jz1=7.88da1B110-44Jz2=7.88da2B210-44Jz1=7.888.4442
32、.5510-44=9.70885(kkgcmm2)Jz2=7.8810.442.0010-44=188.255(kggcm22)丝杠的转转动惯量量Js=77.810-44D4L=7.8810-441041000199.9668(kkgcmm2)3.140.75J=(180p1800.01)2M=()280=0.468 kgcm2工作台质质量折算算到电机机轴上的的转动惯惯量电机转动动惯量很很小可忽忽略。总总的转动动惯量1i2( Js + Jz2 ) + Jz1+ JIJ11.252(19.968 +18.25 ) + 9.7085 + 0.468=34.64( kgcm2)J步进电电机转轴轴上启
33、动动力矩的的计算纵向启动动力矩2 b2 Tq36p2 P + ( P+ G ) 式中：PPx运动方方向的切切削抗力力（N）；摩擦系系数；P1垂直直方向的的切削力力（N）；G工作台台重量（包包括工件件夹具在在内）（NN）；总机械械效率。得出纵向向启动力力矩255.155kgffcmpFmax=1000Vmax步进电电机的最最高工作作频率计计算：式中：VVmaxxx=0.221m/s; Vmaaxy=0.445m/s计算结果果： fmaaxz=50000步步sTqJmax=步进电电机的选选择0.866步进电机机最大静静转矩JJmaxx: 纵向最大大静转矩矩 JJmaxxy=966.766 kggf
34、cmm由Jmaax和ffmaxx选取纵纵向均为为1100BF0003110BBF0003：步步距角00.7551.5，最最大静转转矩（NN.cmm）8000 ，最最高空载载启动频频率（sstepp/s）115000，运行行频率（sstepp/s）770000，相数数3，电电压（VV）800，相电电流（AA）6 。 外形尺尺寸：外外径 1110 长度度 1160 轴径660 mmm重量量60NN校核齿齿轮传动动的强度度小齿轮材材料用440Crr、调质质处理HHB1=2280 大齿轮轮材料用用45#钢、调调制处理理HB22=2440；齿齿轮精度度为7级级，传递递功率PP14.104471011KW
35、小小齿轮转转速n11=5000r/minn 大齿轮轮 n22=4000r/minn齿数ZZ1=400 , Z2=500,m=2齿宽宽B1255 BB1200双向传传动、寿寿命十年年，每日日两班制制、小齿齿轮相对对轴承悬悬臂布置置、载荷荷平稳、用用步进电电机驱动动。校核齿面面接触疲疲劳强度度计算小齿齿轮的扭扭矩T1=9.55106n1P15004.10410-1=9.55106=7840Nm计算载荷荷系数 KKAKVKH由表87查的的使用系系数KA=1.00= 0.4224050040=Z1d1n1V Z1100=根据601000100100601000由图88查的的动载荷荷系数KKV1.04根
36、据dd=b/d1=200/800=0.25由图811查查得齿向向载荷分分布系数数KH1.21故得载荷荷系数KK=11.0041.221=11.25584由表87查得得弹性影影响系数数ZF1889.88节点区域域系数ZZH=2.5齿数比为为1.225SlinKNlin许用接触触应力=由图815查查得H1llim=6000MPaa H2llim=5800MPaa Sminn=1.0根据N11=600jn11Lh=6601600030001610=1444107 NN2=N1/u=1444107/1.25=1155.2107由图817查查得接触触疲劳寿寿命系数数KHNN1= KHNN2=11则HH1
37、1600016000MPaa H25800 MPPa校核齿面面接触疲疲劳强度度H=ZEZH=189.825=250MPaHH25800 MPPa校核齿根根弯曲疲疲劳强度度许用弯曲曲应力F=KKFNFliim/SSminn根据前面面计算的的N1和N2由图88188查得：KFNN1KKFN221.0由图图8116查得得F1llim=6000 MPPa F2llim=4200 MPPa由表88查得得齿形系系数YFF1=22.400 YYF2=22.322应力修正正系数YYS111.677 YS221.70 计算F1YF1 YYS155002.4401.667=1124.75005F22YF2 YYS
38、244202.3321.770=1106.49009大齿轮弯弯曲疲劳劳强度较较弱，应应校核其其齿根弯弯曲疲劳劳强度校核齿根根弯曲疲疲劳强度度根据KHH=1.21 bb/h=20/45=4.444由图图8112得KKFB=11.155则KKKAKVKF1.0001.0041.115=11.0229F2=YF2 YYS2=2.3321.770=221.110366 MPPaF2=4200 MPPa齿根弯曲曲疲劳强强度满足足要求，齿齿轮强度度足够2、横向向进给系系统的设设计计算算(装配配图)(1)切切削力的的计算机床横向向切削力力FyCCFy.aaPxFyy.fyFFy.VVzFyyFyCCFy.a
39、aP0.99.f0。66.V00。3FZ0.4Fy将已知数数据代入入上式纵纵向切削削力：FFy533.3kkgf FZ1333.225kggf(2)滚滚珠丝杠杠的设计计计算工作负负荷P的的计算工作负荷荷P是指指数控机机床工作作时，实实际作用用在滚珠珠丝杠上上的轴向向压力。其其数值可可由下式式计算：纵向工作作负载：PkkFy +f（Fyy+2FFZG）取k=11.4 f0.2计算结果果：纵向向工作负负载P=1344.599kgff寿命LL的计算算10660nTL式中：nn滚珠珠丝杠的的转速（rr/miin） T使用寿寿命时间间（h）本本系统TT取15500hh计算结果果：L63最大动动负荷QQ的
40、计算算Q ffw fH P式中：ffw运转转系数：取1.5 ffH运转转系数：取1.0计算结果果:横向向最大负负载：QQ78872.5N由以上计计算结果果选取滚滚珠丝杠杠：横向选取取：dDD1=25mmm,选选用FBB255-33-F传动效效率tg(+)tg滚珠丝杠杠滚动摩摩擦系数数f00.000300.0004其摩摩擦角约等于于1030039所以纵向向传动效效率0.95665刚度验验算滚珠丝杠杠受工作作负载FFX引起的的导程LL0的变化化量EAPL0L1式中：LL0=6mmm 弹弹性模量量 EE200.6104MPa横向:134.599.816A1= R2 =4300.51122mmm2=8
41、.932610-5mm20.6104430.5122A2滚珠丝杠杠受扭矩矩引起的的导程变变化量L2很小可可忽略=8.932610-6100/0.6=14.88m/mL1100所以L0查表知EE级精度度丝杠允允差155m。故故刚度足足够。稳定验验算FZ2EIFKL2取弹性模模量E20.6104MPaI=dd4/644=21.82554/644=1111377.47793 L=10000mmm支承方式式由表227得得fz=4.0 丝丝杠长度度L=3300mmm将数据代代入上式式得FKK100064401NNK=FFK/Fm=2556K=2256nkk=44 256644 故故丝杠不不会失稳稳是安全全的（3）齿齿轮及步步进电机机的计算算传动比比的计算算设计计算算公式均均来自机床设设计手册册传动比=2.08360pi = S3600.0050.755步距角:0.775/s