Henan Polytechnic University 課程設計說明書 設計題目： 絲桿傳動工作臺 專業班級： 測 控 08-2 班 學 號： 學生姓名 ： 指導教師： 張登攀 目錄 第一章 概述 1 1.1 課程設計目的 1 1.2 設計要求 2 1.3 注意事項 2 1.4 設計步驟 3 第二章 機械結構 總體與 零部件設計 4 2.1 總體設計方案 4 2.2 工作臺的設計 5 2.2.1 工作臺尺寸及重量 5 2.2.2 工作臺簡圖 6 2.3 導軌的設計 6 2.3.1 導軌材料和類型選擇 6 2.3.2 導 軌額定載荷的預算 7 2.3.3 導軌參數選擇 7 2.3.4 滑動導軌的計算 8 2.3.5 導軌的潤滑 9 2.4 絲桿的設計及計算 10 2.5 滾動軸承的選擇及計算 18 2.6 聯軸器的選擇及計算 21 2.7 電機的選擇 22 2.8 減速器的選型 24 第三章 機構潤滑 26 3.1 導軌的潤滑 26 3.2 螺紋連接的潤滑 27 3.3 滾動軸承的潤滑 27 第四章 絲杠傳動工作臺的裝配 29 第五章 總結 30 附： 參考文獻 1 第一章 概述 1.1 課程設計的目的 “精密機械設計基礎” 課程設計作為實踐環節對于整個課程具有非常重要的意義。學生在這個環節中不僅是完成一項指定任務，更重要的是實際走過一個完整的設計過程。學生在課程設 計中應該定位為設計者。設計者要進行方案篩選論證，要考慮裝配關系，考慮結構工藝性，考慮選材。整個設計采用 AutoCAD 和 Solidworks 完成，從 3D建模到 2D 圖紙。我們要求每人拿出至少一張可用于加工的圖紙。這樣的圖紙，僅僅圖形表達正確是遠遠不夠的。圖紙的尺寸標注要合理，要有尺寸公差和形位公差，要正確選擇材料，要有技術要求。總之，通過課程設計要使學生知道，設計過程包括那些步驟，能夠投放生產的加工圖紙是什么樣子。其目的是： （ 1）具體應用、鞏固加深和擴大課程及有關先修課程的理論知識、生產知識，了解精密機械設計 的一般設計方法和步驟，培養學生的實際設計能力，為以后進行畢業設計打下基礎 。 （ 2）掌握正確的設計思想。通過課程設計使同學掌握儀表的設計思路。機械產品設計，一般其主要過程為： （接受）設計任務（擬定）設計方案設計計算繪制裝配圖繪制零件圖 設計過程中需注意以下內容： 1）滿足使用要求（功能、可靠性及精度要求） 2）注意工藝性（結構合理、簡單，經濟性，外觀要求） 3）熟悉有關規范、標準、手冊 2 設計中涉及到的零件材料、結構等，均需按照有關標準選擇；零件的尺寸、公差等亦應符合相關標準；制圖也要符合一 定的規范。因此在課程設計過程中要求同學學習、掌握查閱標準及使用手冊的能力。 1.2 設計要求 工作臺水平行程如下表 1-1 所示，重復精度 0.05mm，承重 1.5kg，運行速度 5mm/s 設計內容：確定絲杠傳動的總體設計方案；選擇電動機；計算傳動裝置的運動參數；絲杠傳動的設計計算；軸承、聯軸器、潤滑、聯接件的選擇及校核計算；繪制裝配工作圖；編寫設計計算說明書。 數據編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 水平行程（ mm） 15 20 25 30 35 40 45 50 55 數據編號 10 11 12 13 14 15 16 17 18 水平行程（ mm） 60 65 70 80 85 90 95 100 110 表 1-1 1.3 注意事項 （ 1） 在課程設計前，應認真研究題目，明確設計要求和已知條件，閱讀參考資料，了解課程設計的內容； （ 2） 對設計方案及結構，設計小組應進行討論和對比，以明確優、劣、正、誤，取長補短，改進設計； （ 3） 在正式進行設計計算前與指導教師充分討論設計方案，明確設計方案； （ 4） 設計方案確定后，將確定的結構方案用計算機繪成草圖給指導教師審閱，審閱后可繪制正式的設計圖紙； 3 （ 5） 按規定編制設計計算說明書，將 設計說明書和全部圖紙交指導教師審查，經認可后方可呈交； 1.4 設計步驟 （ 1）絲杠傳動工作臺總體設計方案 （ 2）工作臺的設計 （ 3）導軌的設計 （ 4）絲杠的設計和校核計算 （ 5） 軸承的選型 （ 6） 聯軸器的選型 （ 7） 電動機的選型 （ 8） 減速器的選型 （ 9） 機構 潤滑 4 第二章 機械結構總體與零部件設計 2.1 總體設計方案 絲杠傳動工作臺總體設計方案的內容包括工作臺尺寸設計、導軌設計、減速器的選擇、聯軸器和軸承的選擇以及直流電機的選擇。總體實物圖如圖 2-1 所示。 圖 2-1 2.1.1 工作臺的尺寸設計 由于所要承受的負載的重量較小，并且導軌的行程比較小，所以根據負載的重量可設計矩形工作臺。 2.1.2 導軌類型設計 由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，故設計滑動直線導軌副，從而減小工作臺的摩擦系數，提高運動穩定性。 2.1.3 電機的選擇 根據負載和工作臺及零部件的重量較小，所以選用的電機的功率較小，可選用普通的直流電機，結合絲杠的轉矩可選擇所需的電機。 5 2.1.4 減速器的選擇 因為工作臺的水平行程比較小，絲杠的轉速比較小，結合電機的轉速較大，需選擇傳動比較大的減速器，又因為所需功率 較小，則可選用同軸圓柱齒輪減速器。 2.1.5 聯軸器和軸承的選擇 根據所選用的電機的轉軸的尺寸和減速器的蝸輪和蝸桿的尺寸，可以選擇合適的聯軸器。由于在轉動過程中，所受的軸向力比較小，主要承受徑向力，所以可選擇角接觸軸承。 實物圖如下圖 2-2a所示： 結構件圖如圖 2-2b 示： 2.2 工作臺的設計 2.2.1工作臺外形尺寸及重量初步估計 工作臺的相關參數設定為： 材料：灰鑄鐵 HT200，密度 =7.0g/cm3 長度 寬度 厚度： 50 60 10+50 35 10 2=30000+35000=65000mm3 工作臺質量： m= V=7.0 65000 10-6=0.455kg G=4.55N 工作臺 最大載荷： F=15N 6 2.2.2工作臺簡圖 根據給定的有效行程，畫出工作臺簡圖。取兩道軌的中心距為50mm，設計工作臺簡圖如 2-3： 2.3 導軌的設計 2.3.1導軌材料和類型選擇 滑動摩擦導軌的運動件與承導件直接接觸，優點：結構簡單、接觸剛度大，缺點：摩擦阻力大、磨損快、低速時易產生爬行現象。 在此我們選擇滑動三角形導軌。導軌簡圖如圖 2-4 所示 7 材料： 用于導軌的材料，應具有耐磨性好，摩擦因數小，并具有良好的加工和熱處理性質。本設計導軌材料應選用 HT200，它具有較好的耐磨性，灰鑄鐵密度為 =7.0g/cm3。此灰鑄鐵導軌的硬度一般為 180200HBW。為了提高導軌表面硬度，采用表明淬火工藝，表面硬度可達 55HRC，導軌的耐磨性可提高 13 倍。 2.3.2導軌額定載荷的預算 工作臺重量 G=4.55N，工作臺最大載荷 F=15N，因此導軌額定靜載荷為 F 靜 =F+G=4.55+15=19.55N 2.3.3導軌參數選擇 （ 單位 mm） H 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 65 80 100 125 H1 9 12 15 18 24 30 38 48 60 75 100 h 7 9 11 13 17 22 27 34 43 53 68 85 105 130 b不 大于 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 8 b1 900 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 1200 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 b2 不 小 于 900 0.8 1 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 1200 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 K不小于 0.8 1 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 K1不小于 1 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 B = 600 6.93 9.24 11.55 13.86 18.48 23.09 28.87 = 900 12 16 20 24 32 40 50 64 80 100 130 H1 為推薦尺寸； B 僅供參考，允許使用不同寬度的棱面。 表 3-2-1 導軌參數 由表 3-1可選用 H=8 H1=12 h=9 b不大于 1.6 =600 B=9.24mm 滑塊長度 導軌長度 L =H +L +0.5H =130mm H 行程 L 工作臺長度 當 H 400mm 時， L1.5H +L 2.3.4滑動導軌的計算 根據導軌的初步尺寸和形狀，以及受力情況，求出導軌面上的壓力分布，然后算出導軌面上的平均比壓和最高比壓，其值低于 使用經驗所推薦的許用比壓值。 為了使導軌磨損均勻及提高工作壽命，導軌上的壓力應盡可能平均，從表中可得，許用最大比壓約為許用平均比壓的二倍，因此在實際設計實驗中，通常只計算平均比壓。 P =（ P2+G） /BL P (公斤 /厘米 2) P 計算平均比壓 (公斤 /厘米 2)； P2 垂直載荷（公斤）； 9 G 導軌面所承受的總重量，包括工件和工作臺的重量（公斤）； B 導軌的水平投影寬度（厘米）； L 與工作臺接觸的導軌面總長度（厘米），對于圓周運動導軌，L= D， D為原型導軌的平均直徑（厘米）； p 許用平均比壓 (公斤 /厘米 2)， P =(1.5+0.455)/2/(0.924 5)=0.216(公斤 /厘米 2) 如下表 3-2 所示： 鑄鐵導軌的許用比壓 (公斤 /厘米 2) 導軌種類 直線運動導軌 圓周運動導軌直徑 D 中等機 床 重型機 床 磨床 D300 環狀工 作臺 單導軌 雙導軌 主運動導軌 平均比壓 45 23 4 3 2 1.5 最大比 壓 8 4 進給運動導軌 平均比壓 1215 5 0.250.40 最大比 壓 2530 10 0.500.80 表 3-2-2 查表得 P =0.250.40 p p 則導軌尺寸設計合理 2.3.5導軌的潤滑 保證導軌的良好的潤滑，是減少導軌的摩擦和磨損的另一個有效措施。這主要是乳化油的分子 依附 在導軌接觸面，從而阻止活減少導軌面間直接接觸的緣故。 選擇導軌潤滑油的主要原則是載荷越大、速度越低，則油的粘度應越大；垂直導軌的潤滑油粘度，應比水平導軌的潤滑油的粘度大些。在工作溫度變化時，潤滑油的粘度變化要小。潤滑油應具有良好的潤 10 滑性能和 足夠的油膜強度，不侵蝕機件，油中的雜質應盡量少。 對于精密機械中的導軌，應根據使用條件和性能特點來選擇潤滑油 。 機床導軌的潤滑方法： 導軌類型 使用何種潤滑 劑 潤滑方法 備注 普通的滑動導軌 L-AN全損耗系統用油 油繩、油輪、油槍、壓力循環 沒有爬行的臥式機床 液壓 -導軌油 由液壓系統供油 各類的磨床導軌和液壓系 統采用同一種油 導軌油 油繩、油輪、油槍、壓力循環 適用于有爬行現象的機床 油霧 排除空氣，并要求工作表面 沒有切屑 潤滑脂 滑動面較短時用脂槍或壓蓋脂 杯注入到油槽里 適用于垂直導 軌和偶爾有慢速運動的導軌 表 3-2-3 因此由上表可知本設計選用 精 密機床導軌油潤滑。 2.4 絲杠的設計 滑動螺旋的特點：結構簡單，加工方便；易于實現逆行程自鎖，工作安全可靠；摩擦阻力大，傳動效率低；容易磨損，軸向剛度較差。 滾珠螺旋的特點：摩擦阻力小，傳動效率高；磨損小、壽命長、工作可靠性好；具有運動的可逆性，應設防逆動裝置；軸向剛度較高，抗沖擊性能較差；結構復雜，加工制造較難；預緊后得到很高的定位精度（約達 5um/300 ）和重復定位精度（可達12um）。 參照設計要 求發現，滑動螺旋和滾動螺旋均可滿足要求。擬選定 11 滾動螺旋傳動方式。 滾動螺旋的工 作原理如圖 2-5 所示，絲杠 4 和螺母 1 的螺紋滾道間置有滾珠 2，當絲杠或螺母轉動時，滾珠 2 沿螺紋滾道滾動，則絲杠與螺母之間相對運動時產生滾動摩擦，為防止滾珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設有回程引導裝置 3，如圖 2-5a 所示的反向器和圖 2-5b 所示的擋珠器，它們與螺紋滾道形成循環回路，使滾珠在螺母滾道內循環。 (1)滾珠絲桿副的選用與校核計算 導軌摩擦力 Fu=u(m1+m2)g=2.874N 其中 m1 =1.5 移 動負載 ； m2 =0.455 工作臺質量和滑塊質量 ； u=0.15 導軌與支撐之間的摩擦系數 u 查下表： 常用材料的滑動摩擦系數 摩擦副材料 靜摩擦系數 us 動摩擦系數 u 無潤滑 有潤滑 無潤滑 有潤滑 鋼 -鋼 0.15 0.10.12 0.1 0.050.1 鋼 -青銅 0.10.15 0.150.18 0.07 (2)軸向載荷 Fxmax和等效軸向載荷 Fm的計算 12 Fxmax=kFx+u(Fz+G)+( m1+ m2)a=12.08N 其中負載移動阻力系數 k=1.15 ； Fx 負載移動阻力； Fz= m2g； G= m1 g； a=v/t=5mm/s2； Fxmax=Fm=12.08N； (3)預設滾動絲桿基本參數 螺紋公稱直徑 d0=10 ； 導程 Ph=2.5； 鋼球直徑 Dw=1.488mm； 圈數列數 i k=2.5 1； 螺桿滾道曲率 rs=0.52 Dw； 轉速 n=V/Ph=120r/min； (4)計算動載荷 Ca Ca =kh KF KH Kl Fm/kn=69.54N 壽命系數 Kh =(Ln/500)1/3 工作壽命 Lh查下表： 各類機械預期工作時間 機械類型 Lh 備注 普通機械 普通機床 數控機床 精密機床 測試機械 航空機械 5000 10000 10000 15000 20000 20000 15000 1000 250（天） 16（ h） 10（年） 0.5（開機率） =20000 由于是普通絲桿傳動，選 Lh =15000h； 又查表得： 載荷系數 載荷性質 無沖擊平穩時 一般運行 有沖擊和振動 13 KF 1-1.2 1.2-1.5 1.5-2 硬度系數 硬度系數 大于等于 58 55 50 KH 1.0 1.11 1.56 精度系數 精度系數 1、 2、 3 4、 5 7 KA 1.0 0.9 0.8 由上表知： 載荷系數 KF=1.2；動載荷硬度系數 KH=1.0； 轉速系數 Kn=（ 33.3/n） 1/3,其中 n 是絲桿轉速； 短行程系數 KL=1.0。 (5)螺旋導程角 =arctan Ph/ d0= arctan0.417=4.6o （ 6） 基本額定載荷校核 Ca Ca=fc（ icosa） 0.7Z2/3Dwwtana=281.8N fc= KF KH KA Fm=14.533 其中 fc： 與滾珠絲桿副滾道的幾何形狀制造精度和材料有關的系數一圈螺紋滾道內的鋼球數量 Z= d0/Dw； 鋼球滾到便面在接觸點處的公法線與螺紋軸線的垂直線間的夾角 a=45 o 由上可知： Ca大于 Ca （ 7） 基本靜載荷 Coa 計算 Coa =KF KH F=6.6N*1.2=7.92N F 軸向載荷 取 F=6.6N； 基本額定靜載荷 Coa =focizDw2sina=5261N 當 a=45 o時， rs/ Dw=0.52, foc=63.7 Coa 小于 Coa，所以符合要求。 14 （ 8） 驅動轉矩 T T=(F* d0/2)tan（ + ） =6.6*5* tan（ + ） =13.8N*mm 當量摩擦角 ； 由旋動運動變為直線運動時 tan =0.0025 （ 9） 當量應力 =（ 4F/ d22） 2+3(T/0.2 d23)2） 1/2=0.026Mp d2= d0+2e-2rs=10+0.06-1.548=8.51mm e 滾到圓弧偏心距， e= rs-Dw/2=0.03mm （ 10） 許用應力 牌號 鑄件預計抗拉強度 單鑄試棒最小抗拉強度（ Mp） 用途舉例 鑄件壁厚（ mm） 抗拉強度 b （ Mp） 大于 小于等于 HT100 2.5 10 20 30 10 20 30 40 130 100 90 80 100 適于對強度無要求的零件（外罩、底板） HT150 2.5 10 20 30 10 20 30 40 175 145 130 120 150 適于對強度要求不高的零件（機床底架、軸承座） HT200 2.5 10 20 30 10 20 30 40 220 195 170 160 200 適用于對強度、耐磨性要求較高的零件（氣缸、齒輪） 由上表易知：鑄鐵抗拉強度最小為 100Mp，而且剛的抗拉強度較之更大，所以小于 ，設計符合要求。 （ 11） 軸向載荷 F產生的軸向變形量 F 滾珠絲桿常見的三種安裝方式 : 15 固定 自由 固定 支撐 固定 固定 選定，即固定 固定 F=FLj（ L-Lj） /E*A*L=2.625*10-3mm 其中 Lj 絲桿兩支撐間距離， Lj=35mm； L 絲桿計算長度， L=(35-25)/2+25=30mm E 絲桿材料的彈性模量 查表可知： 鋼 E=2.07*105(Mpa) A 絲桿的計算截面積 A=（ d0-D） 2/4=70.85mm2 （ 12）轉矩 T 產生的軸向變形量 T T =（ T* Lj *Ph） /2 gIP=2.898*10-6mm 其中 IP 絲桿的計算截面積的極慣性矩 IP= （ d0-D） 4/32=799.23426 16 G 絲桿材料切變模量 鋼： G=8.3*104 （ 13） 軸向載荷 F使鋼球與螺旋滾道間產生的軸向變形 a 當 rs/Dw=0.52 時，且滾動螺桿兩邊有預緊，則： a=(0.3*10-3*KZF)/ Z(DW*FP)1/3=5.664*10-5 mm 參數如下： Z 工作螺母中的鋼球總數 Z=m*j*k Z 一圈螺母中的鋼球數 Z=( * d0)/ DW FP 預緊力 一般取 FP= Fmax/3 KZ 載荷分布不均勻系數 一般取 KZ=1.2 （ 14） 溫升引起的軸向位移 a 材料線膨脹系數 at（表內數值 *10-6/OC） 材料 溫度范圍（ OC） 20 20-100 20-200 20-300 工業用銅 （ 16.6-17.1） （ 17.1-17.2） 17.6 黃銅 17.8 16.8 20.9 碳鋼 （ 10.6-12.2） （ 11.3-13） （ 12.1-13.5） 鑄鐵 （ 8.7-11.1） （ 8.5-11.6） （ 10.1-12.2） 鎳鉻合金 14.5 由上表綜合考慮取 at=11*10-6/OC t=at tlo=1.1*10-6 mm 其中 at 線性膨脹系數 at=11*10-6/OC 17 t 絲桿溫度 一般為 3-5 OC t =4 OC lo 螺紋有效長度 lo =25mm （ 15） 絲桿軸向總變形量 = F+ T+ a+ t=2.625*10-3mm+2.898*10-6mm +5.664*10-5 mm+1.1*10-6 mm =2.686*10-3mm （ 16） 絲桿的軸向剛度 K =F/ =2457 （ 17） 剛度條件 K 絲桿允許軸向剛度 K 小于 K =18*104 所以符合條件 （ 18） 重復定位度 = Fst/K =0.00269mm=2.69m K ：軸向剛度 Fst：導軌間最大靜摩擦力 小于 =0.05mm=50m 所以符合要 求 （ 19） 滾珠絲桿副的許用轉速 Dn值 滾珠絲桿副的許用轉速 滾珠絲桿副的轉速過高，會產生共振，影響正常運轉，損壞機器。 nmaxnc =（ 60a 2/2 Lc2） *（ EIg/rA） 1/2=fd2*107（ r/min） a：安全系數， a=0.8 E：彈性模量， E=2.07*105MPa I：絲桿剖面最小慣性矩， I= d22/64 d2: 螺紋底徑， mm 18 g： 9.8N/Kg r： 材料比重， r=7.65*105N/mm3 A： 螺紋底徑面積， A= d22/4 （ mm2） Lc： 計算許用轉速 nc用的安裝距離， mm 固定 固定安裝方式中， Lc為絲桿計算長度，指 F 和 T 作用處到固定軸承端的距離， Lc=30mm，安裝系數如下表所示： 序號 安裝方式 f Kz Kc 1 固定 -自由 1.875 3.4 0.25 2.5 2 固定 -支撐 3.927 15.1 2 20 3 固定 -固定 4.730 21.9 4 40 滾珠絲桿副的 Dn值 當滾珠絲桿精密等級為 1 5 級時： 20710mm*r /min=10*2071=donmax 70000mm*r/min （ 20） 傳動效率：由螺旋運動變為直線運動時， =tan /tan（ + ， ） =0.417/0.41994=99.3 tan ， =0.0025 tan =0.417 ：螺紋升角 2.5 滾動軸承的選則與校核 選擇軸承的類型與多種因素有關，通常根據下列幾個因素： 允許空間。載荷大小和方向。例如既有徑向又有軸向聯合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向載荷大，軸向載荷小，可選深溝球和外圈都有擋邊 的圓柱滾子軸承，如同時還存在軸或殼體變形大及安裝對中性差，可選用推力調心滾子軸承。軸承工 19 作轉速。旋轉精度。軸承的剛性。軸向游動。 由上綜合：本設計選用角接觸球軸承 初選軸承為 a=25o的角接觸球軸承。 （ 1） 徑向外載荷 Fr： Fr=（ m1+ m2） g=19.159N （ 2） 軸向外載荷 Fa： Fa=Fxmax=12.08N （ 3） 軸承支反力： R1=R2=R=Fr/2=9.5795N （ 4） 軸承派生軸向力： 查表得： S1=S2=S=0.7R=6.70565N （ 5） 軸承所 受軸向載荷：因 S1+ Fa S2 則 A2= S2+ Fb2= S1+ FA=6.70565+12.08=18.78565N A1= S1=6.70565N 附表： 基本尺寸 /mm 基本額定 載荷 /KN 極線轉速/r*min-1 安裝尺寸 /mm d D B Cr Cor 脂 油 da min Da max ra max 10 26 8 4.92 2.25 19000 28000 12.4 23.6 0.3 26 8 4.75 2.12 19000 28000 12.4 23.6 0.3 30 9 5.82 2.95 18000 26000 15 25 0.6 30 9 5.58 2.82 18000 26000 15 25 0.6 （ 6） 計算軸承所受當量載荷 Pr 因軸承工作時有沖擊，查表載荷系數為 fp=1.4 因 A1/R1=0.7e=0.68 A2/R2=1.42e=0.68 且 A2A1 Pr=P2=fp（ xR2+ yA1） =1.4(0.41 9.5795+0.81 6.70565)=13.10284N （ 7） 基本額定動載荷 C C=(Prfh/ft)*(60nL,n/106)1/2=983.2N L,h: 軸承預期計算壽命， L,h=15000h, 20 Fh： 壽命指數，當 L,n=15000h時， fh=3.11 Ft： 溫度系數， ft =1.0 （ 8） 根據基本額定載荷 C，查找機械手冊表 5-5-22，初選 7000AC 型角接觸軸承。 基本參數（尺寸）： d=10mm D=26mm B=8 a=8.2mm 安裝尺寸 (mm)： da=12.4 Da=23.6 ras=0.3 基本額定動載荷 Cr=4.75Kn 靜載荷 Cor=2.12 計算壽命 Lh Lh=(106/60n)(ftCr/Pr)fh=6.744 104h LhL,h=15000h 且 CCr 因此，軸承合格。 （ 9） 滾動軸承座 基本尺寸 d=10mm (滾動軸承里軸的直徑 ) d2=15mm（與 d相對另一側寬度） D=26mm （徑向最寬外徑） A：滾動軸承軸向寬 工作溫度 / T T 為絲桿最大轉矩 聯軸器選擇合格。 附表： 型號 公稱轉矩Tn 許用轉速 軸孔直徑 d（ H7） 軸孔長度 D D1 轉動 慣量 J 重量 鐵 鋼 鐵 鋼 Y型 J、J1型 /N*m /r*min-1 /mm /kg* m2 /kg YL1 YLD1 10 800 13000 10、 11 25 22 71 53 0.0018 0.94 12、 14 32 27 16、 18、 19 42 30 22 2.7 電機的選擇與校核 常用的電機有 ： YR 系列（ IP23）繞線轉子三相異步電動機、 YH系列高轉差率三相異步電動機、 YC系列電容啟動異步電動機。 YC 系列電動機 ： 其體積小，重量輕，結構簡單，運行可靠，維修方便。兩個端蓋式軸承。 E 級絕緣，防護等級 IP44，冷卻方式機座 號 63以上位 IC0141,56以下為 IC0041。廣泛應用在機械傳動設備上，如小型機床，冶金、化工、紡織、醫療器械及日用品電器。 因此選用此電機， 其基本參數如下： 傳動比 i=12.5 導程 L0=2.5mm 絲桿直徑 d=10mm 驅動負載質量 m=1.955kg 絲桿平移速度 v=0.005m/s 加速度 a=0.005m/ s2 =0.15 g=9.8N/kg 外負載力計算： Fw=mgf=1.9159N 慣性負載力 ： Fj=ma=0.009775N 折算到電動機軸上的負載力矩為： Tm=(1/i) (l0/2 ) (Fw+Fj)=0.00006081N m 折算到電動機軸上的轉動慣量： Jm， =(1/i2) (l0/2 )2 m=1.738 10-9kg m2 電動機軸的轉速： n=i (v/l0)=1500r/min 電動機的功率計算因為重力負載在任何速度下都是相同的，屬 于在峰值力矩下，以峰值轉速不斷驅動的負載，則電動機的功率 23 為： Pm（ 1.5 2.5） Tcpnlp / 其中， = 1* 2* 36* 42* 5=0.64 1 絲桿傳動效率 2 凸緣聯軸器傳動效率 3 滾子軸承傳動效率 4 精度為 8 級的齒輪傳動效 5 剛性聯軸器的傳動效率 附表： 類別 傳動型式 效率 類別 傳動型式 效率 圓 柱 齒 輪 傳 動 很好跑和的 6級精度和 7級精度齒輪傳動（稀油潤滑） 0.980.99 滑 動 軸 承 潤滑不良 0.94 8級精度的一半齒輪傳動（稀油潤滑） 0.97 潤滑正常 0.97 9級精度的齒輪傳動（稀油潤滑） 0.96 潤滑特好 0.98 加工齒的開式齒輪傳動（干油潤滑） 0.940.96 液體摩擦 0.99 鑄造齒的開式齒輪傳動 0.900.93 滾動軸承 球軸承（稀油潤滑） 0.99 滾子軸承（稀油潤滑） 0.98 聯 軸 器 浮動聯軸器 0.970.99 絲杠傳動 滑動絲杠 0.3 0.6 齒輪聯軸器 0.99 滾動絲杠 0.85 0.95 彈性聯軸器 0.990.995 萬向聯軸器（ a 30） 0.970.98 萬向聯軸器（ a30） 0.950.97 梅花接軸 0.970.98 液力聯軸器 (在設計點 ) 0.950.98 24 則 Pm=（ 2 0.00006081 2 25） /0.64=0.02985W 綜上所述，查機械設計手冊表 17-1-97 可得： 代 號 功率 /W 轉速r/min 效率/ 功率因數 COS 堵轉轉矩 額定轉矩 堵轉電流/A 聲功率級dB（ A） 機座 鐵芯 極數 45 1 2 16 3000 35 0.90 0.6 1 65 2 2 25 40 1.2 1 4 10 1500 24 0.85 0.55 0.8 60 2 4 16 33 1 50 1 2 40 3000 47 0.90 0.5 1.5 65 2 2 60 53 2 1 4 25 1500 38 0.85 0.55 1.2 70 2 4 40 45 1.5 2.8 減速器的選擇與校核 減速器種類繁多，圓柱齒輪減速器兩級展開式是兩級減速器中最簡單的一種。齒輪相對于軸承位置不對稱，當軸產生彎曲變形時，載荷在齒寬上分布不均勻，因此，軸應設計得具有較大的剛度，并盡量使高速級齒輪遠離輸入端。高速級可制成斜齒，低速級可制成直齒。相對于分流式講 ，用于載荷較平穩的場合。 所以 優先選擇圓柱齒輪減速器兩級展開式。 又知，絲桿傳動需要的最大功率： Pm=（ 2 0.00006081 2 25） /0.64=0.02985W 25 絲桿傳動需要的最大轉矩： T=(F* d0/2)tan（ + ） =6.6*5* tan（ + ） =13.8N*mm 最終確定減速器基本參數如下： 公稱傳動比 i=12.5 輸入轉速 n1=1500 r/min 輸出轉速 n2=120 r/min 功率 P=1.06kw 轉矩 T=72.5N m 通過以上數據對比，減速器符合要求。 附表： 公稱傳動比 i 輸入轉速 n/r min 功率、轉矩 中心矩 a/mm 50 60 80 100 125 140 155 額定輸入功率 P1/kw 額定輸出轉矩 T2/N m 10 1500 P1 T2 1.15 66.5 2.08 122 3.54 210 6.55 384 11.1 666 14.5 867 19.0 113.8 1000 P1 T2 0.92 79 1.68 145 2.89 253 5.37 466 9.23 819 12.2 1080 16.1 142.9 750 P1 T2 0.8 91 1.48 170 2.56 296 4.78 549 8.29 974 11.0 1291 14.7 1730 500 P1 T2 0.61 104 1.16 197 2.05 352 3.87 660 6.81 1187 9.07 1580 12.2 2126 300 P1 T2 0.42 117 0.81 225 1.46 414 2.81 789 5.08 1457 6.85 1967 9.33 2667 12.5 1500 P1 T2 1.06 72.5 1.94 133 3.30 229 5.83 405 9.94 706 13.0 921 17.1 121.1 1000 P1 T2 0.84 84.5 1.56 158 2.68 274 4.77 489 8.22 862 10.9 1142 14.5 1519 750 P1 T2 0.73 97 1.36 182 2.37 321 4.24 574 7.36 1021 9.76 1354 13.1 1817 500 P1 T2 0.55 110 1.05 209 1.87 376 3.41 687 6.02 1240 8.04 1654 10.8 2229 300 P1 T2 0.37 120 0.72 232 1.31 429 2.46 805 4.45 1492 6.02 2019 8.22 2754 26 第 三 章 機構的潤滑 3.1導軌的潤滑 按滑動速度和平均壓力來選擇粘度 。 下表是按照導軌滑動速度和平均壓力來選擇其潤滑油的粘度。其中的粘度和國標 GB/T7632-1987機床用潤滑劑的選用中所推薦的 兩種導軌油 L-G68、 L-G150 和兩種導軌 -液壓油 L-HG32 與 L-H68的粘度相當。 按滑動速度和平均壓力來選擇其粘度（ 40） (單位： mm2/s) 滑動速度（ mm/min） 比壓 /MPa 0.01 0.1 1 10 100 1000 0.05 0.1 N68 N68 N68 N68 N32 N32 0.2 0.4 N150或220 N150或220 N150 或220 N150或220 N68 N68 表 4-1-1 S=L B=50*10=500mm2 式中： S 導軌和工作臺支柱接觸面積 L 工作臺支柱長度 B 導軌寬度 P=F 靜 /S=19.55N/5 10-4 =3.91 104Pa=0.039Mpa F 靜 導軌額定靜載荷 V=5mm/s=300mm/min 由以上計算及表可知導軌的潤滑油選擇 N32 27 3.2螺紋聯接的潤滑 螺紋聯接由螺紋緊固件或被聯接件的螺紋部分構成，如螺釘、螺栓、螺母與管件螺紋連接等。通常要求能圓滑地旋緊、松開并兼有自鎖作用，有的還要求緊密性，對所加潤滑劑要求不高，但長期固定放置會陰環境介質如潮濕、受熱等影