毕业设计数控滑台的设计.doc

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1、摘要数控机床是综合应用计算机自动控制，自动检测级精密机械等高新技术的产物，随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志，我国正在成为世界制造中心。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。因此，大量普及应用数控机床，振兴制造业就成为我国经济发展的当务之急。近年来，我国数控机床的产量以每年超过30%的速度递增，目前我国在役数控机床约20万台。因此，掌握现代数控机床知识是现代机电类专业学

2、生必不可少的一项基本技能。本设计对数控机床的滑台部分进行了研究，报告了对我国数控机床的原理进行了分析。关键词：设备 滑台 选择ABSTRACTCNC machine tool is a comprehensive application of computer automatic control, auto-detection-level high-tech products such as precision machinery, with the rapid development of science and technology, numerical control machine t

3、ool is to measure the level of a countrys machinery manufacturing industry an important sign that China is the worlds manufacturing center. CNC technology and CNC machine tool widely used for industrial machinery manufacturing industry, product type and grade as well as the mode of production has br

4、ought a revolutionary change. CNC machine tool is the most important modern processing plant equipment. Modern CAD / CAM, FMS, CIMS, agile manufacturing and intelligent manufacturing technology, are based on numerical control technology on top of. Therefore, a large number of universal application o

5、f numerical control machine tools, to revitalize the manufacturing sector has become Chinas economic development priority. In recent years, Chinas annual output of CNC machine tools more than 30% of the rate of increase, the current in-service CNC machine tools in China about 20 million units. Thus,

6、 taking advantage of modern CNC machine tools of modern mechanical and electrical knowledge is essential to a class of professional students in basic skills.The design of the CNC machine tool slide parts of Taiwan have been studied, reported on the principle of CNC machine tools in China were analyz

7、ed.KEY WORDS: Equipment Slide Selection目 录摘要1引言5第一章 数控滑台的结构设计和设计方案61.1 数控滑台的结构设计61.2 数控滑台的总体设计方案6第二章 数控滑台结构件的设计82.1 导轨的设计82.1.1 塑料滑动导轨92.1.2 滚动导轨92.1.3 静压导轨102.1.4 动压导轨112.1.5 卸荷导轨112.2 滑鞍的设计122.2.1 概述122.2.2 滑鞍的结构与尺寸要求122.3 滑鞍连接座的设计13第三章 数控滑台传动件的选择153.1. 电动机类型的选择153.1.1 交流伺服电动机的运行特点：153.1.2 电动机的选择原

8、则：153.1.3 确定电动机的型号153.2 联轴器的设计与选择173.2.1 联轴器的作用173.2.2 联轴器的结构原理及型号选择173.3 滚珠丝杠的选择193.3.1 滚珠丝杠的设计193.3.2 滚珠丝杠螺母副的设计203.4 轴承的选择213.4.1 概述213.4.2 滚动轴承的结构213.4.3 滚动轴承的选择22结论24致谢25参考文献26引言数字控制机床（Numerically Controlled Machine Tool），是近代发展起来的一种自动控制机床，通过数字信息控制机床的运转。数控机床的发展完全依赖于数控系统的发展。自1952年美国研制出第一台数控铣床起，数控

9、系统经历了两个阶段和六代的发展。1. 数控（NC）阶段（1952-1970年）早期计算机的运算速度低，这虽然对当时的科学计算和数据处理影响不大但却不能适应机床适时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这被称为硬件连接数控（Hard-wired NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段经历了三代，即：第一代数控：1952-1959年采用电子管元件构成的专用NC装置。第二代数控：1959-1964年采用晶体管电路的NC装置。第三代数控：1965-1970年采用小、中规模集成电路的NC装置。2. 计算机数控（CNC）阶段（1970至今） 到197

10、0年，通用小型计算机已批量生产，其运算速度比五六十年代有了大幅度的提高，这比专门“搭”成的专用计算机成本低、可靠性高，于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段。随着计算机技术的发展，这个阶段也经历了三代，即： 第四代数控：1970-1974年采用大规模集成电路的小型通用计算机数控系统。 第五代数控：1974-1990年应用微机处理的计算机数控系统。 第六代数控：1990年以后，PC（个人计算机）的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，数控系统从此进入了基于PC（PC-BASED）的时代。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要

11、表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才;通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距;通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引;严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人;缺少深入系统的科研工作;元部件和数控系统不配套;企业和

12、专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。本课题的总体思路是：在满足基本传动的前提下，采用合理的传动方式，导轨采用合理的结构形式，实现交流伺服电机联轴器滚珠丝杠丝杠螺母座滑鞍。本设计要解决的主要问题是伺服电机的型号的选择，联轴器的设计与选择，滚珠丝杠的设计及滑鞍的设计等问题。第一章 数控滑台的结构设计和设计方案1.1 数控滑台的结构设计本章主要对数控滑台的机械结构进行设计，其机械结构主要包括：交流伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、轴承、导轨、滑鞍等零部件的设计。所采用的机械结构具有如下特点：进给系统采用进给伺服电机直接带动滚珠丝杠，取消了齿轮减速机构，使机械传动结构简单，提高位移

13、精度，减少传动误差；轴承采用深沟球轴承，它主要承受径向载荷，亦能承受一定的双向轴向载荷，高转速时，可用来承受纯轴向载荷，并且价格便宜。机床整体结构的刚度较高，运动控制精确及传动平稳。1.2 数控滑台的总体设计方案对数控滑台而言，主要是纵横方向两个坐标的传动，根据设计任务要求，决定采用点位控制，用伺服电机驱动的开环控制系统，这样可以使控制系统简单，成本低，调试维修容易，为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，此工作台采用滚珠丝杠螺母副和滚珠滚动导轨，为尽量消除齿侧间隙。1. 交流伺服电机-交流电动机与直流伺服电机相比，交流电动机输出功率可比直流电动机提高1070，此外，交流电动机的容量可比直流电动

14、机造得大，达到更高的电压和转速。现代数控机床都倾向采用交流伺服驱动，交流伺服驱动已有取代直流伺服驱动之势。2. 联轴器采用机械式结构的联轴器，这种联轴器的特点是大扭矩承载、高扭矩刚性和卓越灵敏度；免维护、超强抗油和耐腐蚀性；零回转间隙；体积小巧的联轴器，总长度短 ，结构简单。3. 滚珠丝杠选用的滚珠丝杠精度高，并通过使用高纯净度的合金钢并采取特殊的表面热处理方式，使产品具有优异的耐久性。4. 丝杠螺母座采用径向安装尺寸小，安装简便的丝杠螺母座。5. 滑鞍采用田字格结构，彻底减轻滑鞍的重量，数控滑台的总体结构如图1-1所示：图1-1 数控滑台的总体结构第二章 数控滑台结构件的设计2.1 导轨的设

15、计数控机床的运动部件（如刀架、工作台等）都是沿着床身、立柱、横梁等基础件的导轨面运动的，因此，导轨的功用就是支撑和导向，也就是支撑运动部件并保证运动部件在外力（运动部件本身的重量、工件的重量、切削力、牵引力等）的作用下，能准确地沿着一定的方向运动。所以导轨副作为数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定着数控机床的刚度、精度和精度保持性。数控机床导轨应满足以下基本要求。（1）高导向精度 导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性和它与有关基面之间相互位置的准确性。无论在空载或切削加工时，导轨都应有足够的刚度和导向精度。影响导轨精度的主要因素有导轨的结构形式、导轨的制造精度和装配质量以及导轨

16、与基础件的刚度等。（2）良好的精度保持性 精度保持性是指导轨在长期的使用中保持导向精度的能力。导轨的耐磨性是保持精度的决定性因素，它与导轨的摩擦性能、导轨的材料等有关。导轨面除了力求减少磨损量外，还应使导轨面在磨损后能自动补偿和便于调整。（3）低速运动平稳性 运动部件在导轨上低速运动或微量位移时，运动应平稳、无爬行现象，这一要求对数控机床尤为重要。低速运动平稳性与导轨的结构类型、润滑条件等有关，其要求导轨的摩擦系数要小，以减少摩擦阻力，而且动摩擦、静摩擦系数应尽量接近并有良好的阻尼特性。（4）耐磨性好 导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨的耐磨性决定了导轨的精度保持性。耐

17、磨性受到导轨副的材料、硬度、润滑和载荷的影响。导轨的磨损形式可综合为以下三种。硬粒磨损 导轨面间存在着坚硬微粒、由外界或润滑油带入的切屑或磨粒以及微观不平的磨损面上的高峰，在运动过程中均会在导轨面上产生沟痕和划伤，进而使导轨面受到破坏。导轨面之间的相互速度越大，压强越大，对导轨摩擦副表面的危害也越大。咬合和热焊 导轨面覆盖着氧化膜及气体、蒸汽或液体的吸附膜，这些薄膜由于导轨面上局部比压或剪切力过高而排除时，裸露的金属表面因摩擦热而使分子运动加快，在分子力作用下就会产生分子之间的相互吸引和渗透而吸附在一起，导致冷焊。如果导轨面之间的摩擦热使金属表面温度达到熔点而引起局部焊接，这种现象成为热焊。接

18、触面的相对运动又要将焊点拉开，从而造成撕裂性破坏。疲劳与压溃 导轨面由于过载或接触应力不均匀而是导轨面产生弹性变形，反复进行多次后，就会发展成为塑性变形，表面形成龟裂和剥落而出现凹坑，这种现象叫压溃。滚动导轨失效的主要原因就是表面的疲劳和压溃。为此，应控制滚动导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。（5）足够的刚度 刚度受到导轨结构和尺寸的影响，导轨应有足够的刚度，以保证在载荷作用下不产生过大的变形，从而保证各部件间的相对位置和导向精度。（6）温度变化影响小 应保证导轨在工作温度变化的条件下仍能正常工作。（7）结构简单、工艺性好，要便于加工、装配、调整和维修 数控机床的导轨按运动轨迹可分为直线运动导

19、轨和圆周运动导轨；按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨。目前，数控机床使用的导轨主要有三种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。2.1.1 塑料滑动导轨目前，数控机床所使用的塑料导轨材料为塑料或镶钢对塑料导轨。导轨塑料常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧型耐磨导轨图层这两类。塑料导轨与其它导轨相比，具有以下特点(1) 摩擦因数低而稳定，比铸铁导轨低一个数量级(2) 动、静摩擦因数相近，运动平稳性和爬行性能较铸铁导轨副好(3) 吸收振动。具有良好的阻尼性，优于接触刚度较低的滚动导轨和易漂浮的静压导轨(4) 耐磨性好。有自身润滑作用，无润滑油也能工作，灰尘磨

20、粒的嵌入性好(5) 化学稳定性好。耐磨、耐低温、耐强酸、强碱、耐强氧化剂及各种有机溶剂(6) 维护修理方便。软带耐磨，损坏后更换容易(7) 经济性好。结构简单，成本低，约为滚动导轨成本的1/20，为三层复合材料DU导轨成本的1/42.1.2 滚动导轨1. 滚动导轨的特点滚动导轨作为滑动摩擦副的一类，其摩擦系数小（=0.0020.005），动、静摩擦系数很接近，且不受运动速度变化的影响，因而运动轻便灵活，所需驱动功率小。摩擦发热少、磨损小、精度保持性好。低速运动时，不易出现爬行，定位精度高。滚动导轨可以预紧，显著提高了精度。适用于要求移动部件运动平稳、灵敏和实现精密定位的场合，在精密机床、数控机

21、床、测量机和测量仪器上得到了广泛的应用。1. 滚动导轨的结构形式滚动导轨可分为开式和闭式两种。开式用于加工过程中载荷变化较小、颠覆力矩较小的场合。当颠覆力矩较大、载荷变化较大时则用闭式，此时采用预加载荷能消除其间隙，减小工作时的振动，并能大大提高导轨的接触刚度。滚动轴承的滚动体可采用滚珠、滚针、滚柱。滚珠导轨的承载能力小、刚度低，适用于运动部件质量不大，切削力和颠覆力矩都较小的机床；滚柱导轨的承载能力和刚度都比滚珠导轨大，适用于载荷较大的机床；滚针导轨的特点是滚针尺寸小、结构紧凑，适用于导轨尺寸受到限制的机床。近代数控机床普遍采用一种做成独立标准部件的滚动导轨支撑块，其特点是刚度高，承载能力大

22、，便于拆装，可直接装在任意行程长度的运动部件上。当运动部件移动时，滚柱在支撑部件的导轨面与本体之间滚动，同时又绕本体循环滚动，滚柱与运动部件的导轨面并不接触，因而该导轨面不需淬硬磨光。3.直线滚动导轨（1） 直线滚动导轨副的结构和特点。该种导轨副有多种形式，目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨。直线滚动导轨主要由导轨体、滑块、滚柱或滚珠、保持器、端盖等组成。当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区，然后再滚动回工作负荷区不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚动体的滚动。为了防止灰尘和赃物进入导轨滚道，滑块两端及

23、下部均装有塑料密封垫，滑块上还有润滑油杯。最近新出现的一种在滑块两端装有自动润滑的滚动导轨，使用时无需再配润滑装置。（2）直线滚动导轨的安装 该导轨的安装形式有水平、竖直或倾斜等形式，可以两根或多根平行安装，也可以把两根或多根短导轨接长，以适应各种行程和用途的需要。采用直线滚动导轨副，可以简化机床导轨部分的设计、制造和装配工作。滚动导轨副安装基面的精度要求不太高，通常只要精铣或精刨。由于直线滚动导轨对误差有均化作用，安装基面的误差不会完全反映到滑座的运动上来，通常滑座的运动误差约为基面误差的1/3。安装前必须检查导轨是否有合格证，是否有碰伤或锈蚀，用防锈油清洗干净，清除装配表面的毛刺、撞击突起

24、物等；检查装配连接部位的螺栓孔是否吻合，如果发生错位而强行拧入螺栓，将会降低运行精度。2.1.3 静压导轨静压导轨分为液体静压导轨和气体静压导轨两类。1.液体静压导轨液体静压导轨的工作原理与静压轴承相同，是将具有一定压力的润滑油，经节流器输入到导轨面上的油腔中，形成承载油膜，使导轨面之间处于纯液体摩擦状态。（1）静压导轨的特点 液体静压导轨是数控机床上经常使用的一种液压导轨。液压导轨的润画面之间开有油腔，将有一定压力的油通过节流器输入油腔，形成压力油膜，浮起运动部件，使导轨表面处于纯液体摩擦，不产生磨损，精度保持好。同时，摩擦系数也极低（约0.0005），使驱动功率大大降低，机械效率高；其运动

25、不受速度和负载的限制，低速无爬行，承载能力大，刚度好；油液有吸振作用，抗振性好，导轨摩擦发热也小。其缺点是结构复杂，要有供油系统，油的清洁度要求高。它主要用于精密机床的进给运动和低速运动的导轨。（2）静压导轨的分类：按导轨的形式可分为开式和闭式两种，数控机床上常采用闭式静压导轨。由于开式静压导轨只设置在床身的一边，依靠运动件自重和外载荷保持运动件不从床身上分离，因此只能承受单向载荷，而且承受偏载力矩的能力差。开式静压导轨适用于载荷较均匀，偏载和倾覆力矩小的水平放置的场合。由于闭式静压导轨设置在床身的几个方向，各方向导轨面上都开有油腔，能限制运动件从床身上分离，因此能承受正、反向载荷，承受偏载荷

26、及倾覆力矩的能力较强，油膜刚度高，可应用于载荷不均匀、偏载大及有正反向载荷的场合。按供油方式又可分为恒压（即定压）供油和恒流（即定量）供油两种。2.气体静压导轨气体静压导轨是利用恒定压力的空气膜，使运动部件之间形成均匀分离，已得到高精度的运动，摩擦系数小，不易引起发热变形。但是，气体静压导轨会随着空气压力的波动而使空气膜发生变化，且承载能力小，故常用于负荷不大的场合，如数控坐标磨床和三坐标测量机。2.1.4 动压导轨动压导轨的工作原理与动压轴承相同，是借助于导轨之间的相对运动产生压力油膜将运动部件微微抬起，从而使两个导轨面隔离，形成液体摩擦，提高了导轨的耐用度。形成压力油膜的条件是：两导轨面之

27、间应有楔形间隙和一定的相对速度，此外还需要有一定黏度的润滑油流进楔形间隙。因此，速度越高，油膜的承载能力越大。所以，动压导轨适用于运行速度高的主运动导轨，如立式车床工作台、龙门刨床工作台等。2.1.5 卸荷导轨采用卸荷导轨可以减轻支撑导轨的负荷，降低导轨的静摩擦系数，从而提高导轨的耐磨性和低速运动的平稳性，提高导轨的运动精度。卸荷导轨应用于要求精度高和接触刚度高的机床。导轨的卸荷方式有液压卸荷、机械卸荷和气压卸荷，液压和机械卸荷应用较多。采用液压卸荷导轨的机床有立式车床、龙门刨床、外圆磨床和平面磨床等。采用机械卸荷导轨的机床有普通车床、立式车床、卧式镗床、坐标镗床和仿形铣床等。根据以上导轨的类

28、型选出本设计适合的导轨，其结构如图2-1所示：图2-1 导轨2.2 滑鞍的设计2.2.1 概述滑鞍在数控机床中的作用是连接丝杠和回转工作台，它在数控机床中的作用是不可或缺的部件。2.2.2 滑鞍的结构与尺寸要求滑鞍的结构如图2-2所示： 图2-2 滑鞍的结构滑鞍要求：1.滑鞍长约0.7m，宽约0.6m，采用矩形结构方式；2.润滑方式为：油浸润滑；3.滑鞍硬度在165195HBS；4.材料为铸铁，并经热处理。2.3 滑鞍连接座的设计滑鞍连接座是把滚珠丝杠和滑鞍连接在一起的一个重要部件，其材料为铸件。本次设计的滑鞍连接座的结构如图2-3所示： 图2-3 滑鞍连接座的结构第三章 数控滑台传动件的选择

29、3.1. 电动机类型的选择3.1.1 交流伺服电动机的运行特点：1. 反应灵敏、起动迅速由于转子绕组的电阻值较大，其起动转矩大，且近似为最大转矩。再加上转子的机械转动惯量很小，所以交流伺服电动机对控制信号反应灵敏。只要控制信号一出现，电动机就会立即起动，没有失控现象。2. 无“自转”现象交流伺服电动机在控制信号突然消失时，会依靠自身的工作原理（单相脉冲磁场），产生一个制动转矩，使电动机立即停转。即不存在“自转”现象3. 稳定运行区宽由于转子绕组的电阻值较大，机械特性曲线显示，交流伺服电动机有宽广的稳定运行区和调速范围。3.1.2 电动机的选择原则：电动机类型的选择要从负载的要求出发，考虑机床的

30、工作条件、负载性质、生产工艺、供电情况等，要尽量满足下述方面的要求：1. 机械特性：由电动机类型决定的电动机机械特性与数控机床的机械特性配合要适当，机组稳定工作；电动机的起动转矩，牵入转矩等性能均能满足数控机床的要求。2. 转速：电动机的转速要满足本数控机床的要求，其最高转速，转速转化率，稳速，调速，高速等性能均能适应工作机械的运行要求。3. 运行经济性：从降低整个电动机驱动系统的能耗及电动机的综合成本来考虑。选择电动机类型，针对使用情况选择不同效率水平的电动机类型;对一些使用时间很短，年使用时数也不高的机械，电动机效率低些也不会使总能耗产生较大的变化，所以并不注重电动机的效率。4. 价格低廉

31、：满足数控机床的运行要求前提下，尽可能选用结构简单，运行可靠，造价低廉的电动机。3.1.3 确定电动机的型号用统计法选择电动机的功率统计法是对大量的拖动系数统用电动机容量的统计为基础，进行分析，找出电动机功率与生产机械主要参数之间的关系而得出的实用公式，已知本机床工件的最大直径为150mm，按统计法计算拖动电动机功率为：P=36.5D1.54 =36.50.151.54kw =1.96kw实际选用2kw的交流伺服电动机，与计算结果相近表3-1 电动机主要性能型号额定功率空载时转速r/min频率hz额定电压v1FK7101-32kw300050220选用西门子1FK7101-3系列电动机，电机轴

32、的直径为35mm如图3-1所示：图3-1 西门子电动机3.2 联轴器的设计与选择联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起回转与传递扭矩的一种装置。目前，联轴器的类型繁多，有液压式、电磁式和机械式。其中，机械式联轴器的应用最为广泛。3.2.1 联轴器的作用联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的联接部件。20世纪后期国内外联轴器产品发展很快，

33、在产品设计时如何从品种甚多、性能各异的各种联轴器中选用能满足机器要求的联轴器，对多数设计人员来讲，始终是一个困扰的问题。常用联轴器有膜片联轴器 ，鼓形齿式联轴器，万向联轴器，安全联轴器，弹性联轴器及蛇形弹簧联轴器。 3.2.2 联轴器的结构原理及型号选择在数控机床进给驱动系统中，伺服电动机轴，传动轴和滚珠丝杠之间的传动联结只有确保无间隙才能保证传动精度，准确执行脉冲指令，而不丢掉脉冲。在数控机床中伺服电动机与滚珠丝杠之间采用直连式。直连式（如图3-2）的联结原理为：连轴套3与轴之间用锥环7连接，锥环7分为内锥环和外锥环，是一对经相互配合接触良好的弹性锥形帐套，当通过拧紧压圈2上螺钉将锥环压紧时

34、，内锥环的内孔缩小，外锥环的外圈胀大，产生了弹性变形，消除了配合间隙；并在被连接的轴与内锥环，内锥环与外锥环，外锥环与联轴器之间的接合面上产生很大的接触压力，依靠这个接触压力所产生的摩擦力可以传递转矩。连轴套间采用柔性片5传递扭矩，柔性片5分别用螺钉和球面垫圈4、6与两边连轴套3联结，两端连轴套的位置误差（同轴度和垂直度误差）由柔性片的变形抵消。 1.名义转矩T（Nm）T=9550P/n=95501.96/6000=3.12Nm2.计算转矩TC考虑机器启动时的弹性力和过载等影响，应将名义转矩修正为计算转矩。联轴器的计算转矩TC（Nm）可按下式计算：TC=KT式中K的工作情况系数为1.251.5

35、TC=1.53.12=4.68Nm所以联轴器选择的型号为：YL11YLD11，其中d1=d2=35mm注：d1为电机轴的直径，d2为滚珠丝杠的直径锥环是这种无键、无间隙直连方式的关键元件。这种联轴节称为膜片弹性联轴器。在加工中心进给驱动系统中用的较多。这种挠性联轴器不仅可简化结构，减小噪声，而且对消除传动间隙，提高传动刚度有利图3-2 电机与丝杠直连式。图3-3 联轴器3.3 滚珠丝杠的选择3.3.1 滚珠丝杠的设计滚珠丝杠在数控机床中的作用是传递力和扭矩，滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。（设计的丝杠如图3-4）。滚珠丝杠的特点： 1、与滑动丝杠副相

36、比驱动力矩为1/3 由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。 2、高精度的保证 滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。 3、微进给可能 滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。 4、无侧隙、刚性高滚珠丝杠属于高精度的机械设备，所

37、使用的材料与精度都有特殊的要求，所以要保证丝杠无侧隙、刚性高等。图3-4 滚珠丝杠3.3.2 滚珠丝杠螺母副的设计工作原理与特点滚珠丝杠副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动，它是传统滑动丝杠的进一步延伸发展。这一发展的深刻意义如同滚动轴承对滑动轴承所带来得改变一样。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛的运用于各种工业设备、精密仪器、精密数控机床。尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛运用，极大的推动了机床行业的数控化发展。这些都取决于其具有以下几个方面的优良特性： 传动效率高、 定位精度高、 传动

38、可逆性、 使用寿命长、 同步性能好. 滚珠丝杠副是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠螺母副是一种在丝杠与螺母间装有滚珠作为中间元件的丝杠副，其结构原理如图3-5所示。在丝杠1和螺母2上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道4，将几圈螺旋滚道的两端连接起来，构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠3。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，因而迫使丝杠轴向移动。图3-5 滚珠丝杠螺母副机构滚珠丝杠螺母副的特点：（2） 传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠螺母副的传动效率=0.920.96，是普通滚珠丝杠螺母

39、副的34倍（=0.200.40），功率消耗只相当于普通滚珠丝杠螺母副的1/41/3。（3） 定位精度高，刚性好。给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空程死区。（4）（5）（6） 待添加的隐藏文字内容2运动平稳，无爬行现象，传动精度高。（7） 有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。（8） 磨损小，使用寿命长。（9） 制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。（10） 不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不能立即停止运动，故常需附加制动

40、装置。3.4 轴承的选择3.4.1 概述轴承是用来支撑轴或轴上回转零件的部件，主要用来减轻轴与支撑件的摩擦和磨损，并保持轴的回转精度和安装位置。根据轴承工作时接触面的摩擦性质不同，轴承可分为滚动摩擦轴承-滚动轴承和滑动摩擦轴承-滑动轴承。滚动轴承是各类机械中普遍使用的支撑部件。他的类型很多，用量极大，是由专业化德轴承厂大量生产的标准件。因此，在一般机械设计中主要是根据具体的载荷、转速、旋转精度和工作条件等方面的要求，选择合适的类型和尺寸，并进行轴承的组合设计。滑动轴承可以根据工作情况进行自行设计、自行制造，可制成部分式的，它的使用量比滚动轴承要少。滑动轴承按摩擦状态可分为非液体摩擦轴承和液体摩

41、擦轴承两大类。非液体摩擦轴承的结构简单，制造方便，可承受冲击载荷，但其它性能较差。液体摩擦轴承的设计复杂，制造的精度要求高，但其性能；优异，是滚动轴承达不到的。滚动轴承在一般机器中应用非常广泛。但在高速、高精度、重载，或在结构上要求剖分的场合，或在低速而带有冲击的机器上，滑动轴承则突显出其较优异的性能。因此，在高速离心机、燃气轮机、精密磨床的主轴上高速运转的轴承；承受冲击载荷或变载荷的内燃机、活塞式压缩机和锻压机的轴承；曲轴的轴承都采用滑动轴承。3.4.2 滚动轴承的结构滚动轴承的典型结构如图3-6所示，通常由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。内圈装在轴颈上，外圈装在轴承座孔内，多数情况

42、下内圈与轴一起转动，外圈保持不动。工作时，滚动体在内外圈间滚动，保持架将滚动体均匀地隔开，以减少滚动体之间的摩擦和磨损。滚动体的形状有球、圆柱滚子、圆锥滚子、鼓形滚子、长圆柱滚子和滚针等。滚动轴承的内、外圈和滚动体采用强度高、耐磨性好的含铬合金钢制造，工作表面必须经过磨削和抛光。保持架多用软钢冲压而成，高速轴承多采用铜合金或塑料保持架。图3-6 滚动轴承的基本结构1内圈 2外圈 3滚动体 4保持架3.4.3 滚动轴承的选择在进行轴承的选择设计时，对滚动轴承的选择在设计中分为两步：选择滚动轴承的型号；选择轴承的尺寸。（一） 滚动轴承类型的选择在进行轴承的选择设计时，首先要选择适当的类型。一般机械

43、中滚动轴承类型的选择，主要应考虑一下五个方面的问题。2. 载荷情况载荷方向、大小和性质是选择轴承类型的主要依据。（1）载荷方向 当轴承主要承受径向载荷时，选用向心轴承；承受纯轴向载荷时，选用推力轴承；同时承受径向载荷和轴向载荷时，可选用角接触轴承。（2）载荷大小 在其它条件相同的情况下，滚子轴承一般比球轴承的承载能力大。因此承受较大载荷时，应选用滚子轴承。（3）载荷性质 当载荷平稳时，可选用球轴承；有冲击和振动时，应选用滚子轴承。2.转速情况滚动轴承在一定的载荷和润滑条件下允许的最高转速为极限转速。球轴承比滚子轴承有更高的极限转速。高速或要求旋转精度时，应优先选用球轴承。3.调心性能轴承内外圈

44、轴线间的角偏差应控制在极限值内，否则会增加轴承的附加载荷而使其寿命降低。当角偏差值较大时，应选用调心轴承。4.和调整性能安装和调整也是选择轴承主要考虑的因素。例如，当安装尺寸受到限制，必须要减小轴承径向尺寸时，宜选用轻系列好特轻系列的轴承或滚针轴承；当轴向尺寸受到限制时，宜选用窄系列的轴承；当轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和拆卸轴承部件时，应优先选用内外圈可分离的轴承。5.经济性在满足使用要求的情况下，尽量选用价格低的轴承，以降低成本。一般，普通结构的轴承比特殊结构的轴承便宜，球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便宜。同型号不同公差等级的轴承的价格比为：P0：P6：P5：P4：P

45、21：1.5:2:6:10。由此可见，当主要承受径向载荷，转速较高、回转精度要求较高的地方，优先选用球轴承，深沟球轴承应用最广。当转速较低，载荷较大或有在、冲击载荷时，宜用滚子轴承。对于虚经常拆卸或装拆困难的地方，可选用内、外圈分离的圆柱滚子轴承或圆锥滚子轴承等。需要调整径向游隙时，可采用圆锥滚子轴承。如仅承受纯轴向载荷，宜选用推力轴承；若轴向载荷方向有变化时，宜选用双向推力轴承。如同时承受径向和轴向载荷，径向载荷较大时，选用向心角接触轴承；轴向载荷较大时可采用推力角接触轴承或采用向心和推力两种不同类型轴承的组合，分别承担径向和轴向负荷。对于受轴向载荷较大的中等速度轴采用向心推力滚子轴承，对于

46、受轴向力较大的高速轴宜选用角接触球轴承，而不选用推力轴承。向心角接触轴承、推力角接触轴承均应成对使用且要反向安装。当轴的支撑跨度大、轴的弯曲变形大、或轴中心与孔中心有误差、两个轴承座中心位置有误差、或多支点时，应考虑选用调心轴承。（二） 滚动轴承尺寸的选择1. 确定轴承的公称尺寸轴承的公称尺寸即内径尺寸，其内径尺寸是由轴径尺寸确定的。但轴径尺寸必须圆整为轴承的标准值。2. 尺寸系列的选择（1）宽度系列 若对宽度无特殊要求，一般多取为0（窄）系列，可以省略标注。（2）直径系列 直径系列不同，滚珠体的大小不同，其承载能力不同。本设计选用的轴承为普通动球轴承，型号为：6207 即：内径35mm，外径72mm，宽度为17mm；6305 即：内径25mm，外径62mm，宽度为17m