摩擦式光杠傳動(dòng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　2013屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　論文題目：摩擦式光杠傳動(dòng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題主要針對(duì)一種摩擦式光杠傳動(dòng)系統(tǒng)。本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的光杠與絲桿傳動(dòng)系統(tǒng)有本質(zhì)上的區(qū)別，本系統(tǒng)中采用的光杠沒(méi)有鍵槽及螺紋、采用的軸承也與傳統(tǒng)的軸承有很大區(qū)別，該軸承的內(nèi)圈成V

2、字型。其工作過(guò)程主要依靠光杠與光杠上軸承之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：光杠傳動(dòng)，V字型軸承，摩擦式光杠，滾珠絲杠</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The main topic on a friction type light bars drive syste

3、m, this system and the traditional light bars and wire rod drive system are different in nature, the system used a light bar no keyway and thread, the bearings and the traditional bearings have great difference, and the

4、inner rings of the bearings V fonts. The working process is mainly rely on the light bars and light bars on bearing friction force between a circumferential motion to realize the axial movement of the</p><p>

5、;　　Key words: light bars drive ， V type bearing ，F(xiàn)riction type light bars</p><p>　　Ball screw</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 引言5</b></p><p&

6、gt;　　1.1 滾珠絲杠5</p><p>　　1.1.1 滾珠絲杠傳動(dòng)原理5</p><p>　　1.1.2 滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)和原理5</p><p>　　1.1.3 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)是5</p><p>　　1.1.4 滾珠絲杠在實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)例圖片展示6</p><p>　　1.2. 普通絲杠

7、（滑動(dòng)）傳動(dòng)6</p><p>　　1.2.1 滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)副原理6</p><p>　　1.2.2 滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)圖6</p><p>　　1.2.3 滑動(dòng)絲杠副的傳動(dòng)特點(diǎn)7</p><p>　　1.2.4 滑動(dòng)絲杠副在實(shí)際應(yīng)用的實(shí)例圖片7</p><p>　　2. 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)7<

8、/p><p>　　2.1 傳動(dòng)方案的總體結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部分的選擇8</p><p>　　2.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇8</p><p>　　2.2.2 減速器傳動(dòng)比的分配9</p><p>　　2.2.3 光杠傳動(dòng)部分的整體結(jié)構(gòu)10</p><p>

9、　　3. 光杠傳動(dòng)原理、實(shí)際工作過(guò)程及校核計(jì)算11</p><p>　　3.1 光杠部分的工作原理11</p><p>　　3.2 光杠表面上橢圓曲線沿軸向移動(dòng)分析12</p><p>　　3.3 機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系與傳動(dòng)原理12</p><p>　　3.4 光杠特殊軸承14</p><p>　　3.5

10、 光杠傳動(dòng)部分實(shí)際工作過(guò)程15</p><p>　　3.6 該光杠傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)18</p><p>　　3.7 軸及軸承校核18</p><p>　　3.7.1 基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷18</p><p>　　3.7.2 軸強(qiáng)度校核20</p><p>　　4. 設(shè)計(jì)總結(jié)22</p&

11、gt;<p><b>　　5. 致謝22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　1. 引言</b></p><p>　　絲杠的應(yīng)用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，其主要形式有普通的絲杠傳動(dòng)，滾珠絲杠傳動(dòng)，可獲得很高的精度和平穩(wěn)

12、的運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　1.1 滾珠絲杠</b></p><p>　　1.1.1 滾珠絲杠傳動(dòng)原理</p><p>　　滾珠絲杠的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)原理是：在絲杠（螺母）旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，螺母是封閉循環(huán)，絲杠是開(kāi)放循環(huán)，在循環(huán)的過(guò)程中，螺母（絲杠）是固定在設(shè)備上，螺母就會(huì)沿著

13、絲杠的滾道向一個(gè)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)就會(huì)帶動(dòng)部件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。將直線運(yùn)動(dòng)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則是逆向理解。滾珠絲杠副的構(gòu)造傳統(tǒng)分為內(nèi)循環(huán)構(gòu)造（以圓形反向器和橢圓形反向器為代表）和外循環(huán)構(gòu)造兩種。這兩種構(gòu)造也是最罕用的構(gòu)造。這兩種構(gòu)造性能沒(méi)有實(shí)質(zhì)差別，只是內(nèi)循環(huán)構(gòu)造安裝銜接尺寸??；外循環(huán)構(gòu)造安裝銜接尺寸大。目前，滾珠絲杠副的構(gòu)造已有10多種，但對(duì)比罕用的重要有：內(nèi)循環(huán)構(gòu)造；外循環(huán)構(gòu)造；端蓋構(gòu)造；蓋板構(gòu)造</p><p>

14、　　1.1.2 滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)和原理</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)有內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)兩種方式。</p><p>　　圖1—1內(nèi)循環(huán)式 圖1—2外循環(huán)式</p><p>　　1.1.3 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)是</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)特點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，一般為η

15、=0.92—0.98:；傳動(dòng)靈敏，摩擦力小，不容易產(chǎn)生爬行；使用壽命長(zhǎng)：具有可逆性，不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，亦可將直線運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；軸向運(yùn)動(dòng)精度高，施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時(shí)無(wú)空行程；但是制造成本高，不能自鎖，垂直安裝時(shí)需要平衡裝置。</p><p>　　1.1.4 滾珠絲杠在實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)例圖片展示

16、 </p><p>　　圖1—3 圖1—4</p><p>　　1.2. 普通（滑動(dòng)）絲杠傳動(dòng)</p><p>　　1.2.1 滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)副原理</p><p>　　滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)原理基本上與滾珠絲杠傳動(dòng)原理一樣，都是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或者將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)

17、絲杠傳動(dòng)副與滾珠絲杠傳動(dòng)副不同的是，滾珠絲杠傳動(dòng)副利用滾子將摩擦形式轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，而滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)副是利用絲杠螺紋與螺母的直接的接觸的滑動(dòng)摩擦來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的。</p><p>　　1.2.2 滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖1—5滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)原理</p><p>　　1.2.3 滑動(dòng)絲杠副的傳動(dòng)特點(diǎn)</p><p>　　結(jié)構(gòu)

18、簡(jiǎn)單、制造容易，由于滑動(dòng)絲杠副為一般的絲杠制造容易、螺母所組成，故其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、，減速傳動(dòng)比大，摩Fw力大、螺母只移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，而導(dǎo)程可以杠副可以得到很大的減速比。傳動(dòng)效率低滑動(dòng)絲杠副的工作面為滑動(dòng)摩擦，故其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低。具有自鎖性，當(dāng)使其螺旋升角小于摩擦角時(shí)，鎖性。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，則可以使滑動(dòng)絲杠副具有自由于絲杠與螺母的嚙合是連續(xù)的，而且同時(shí)嗆金多。所以其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無(wú)噪聲。但低速或微調(diào)時(shí)可能出現(xiàn)爬行。</p><

19、p>　　1.2.4 滑動(dòng)絲杠副在實(shí)際應(yīng)用的實(shí)例圖片</p><p>　　圖1—6 普通絲杠 圖1—7普通絲杠</p><p>　　2. 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　傳統(tǒng)的滾珠絲杠和滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)，雖然也能實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，但是它要實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)就必須要改變絲杠的轉(zhuǎn)向，而且不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)

20、速。本文主要介紹一種靠摩擦力傳動(dòng)的光杠傳動(dòng)方案，它不僅能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，而且不用改變光杠的轉(zhuǎn)向就能實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2.1 傳動(dòng)方案的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　本套傳動(dòng)方案主要這個(gè)部分組成：電機(jī)，減速器，一套新型的摩擦式光杠傳動(dòng)，只要有這幾個(gè)部分組成。其中電機(jī)通過(guò)V帶傳動(dòng)到減速器，然后由減速器通過(guò)鏈傳動(dòng)到光杠軸。</p><p><b&

21、gt;　　圖2—1傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部分的選擇</p><p>　　2.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的功率選擇合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選得過(guò)小不能保證工作機(jī)正常工作，或使用電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；功率選得過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高能力得不到充分發(fā)揮，而且因電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿

22、載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)都較低而造成能自的浪費(fèi)。對(duì)于載荷比較穩(wěn)定、長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，通常按照電動(dòng)機(jī)的額定功率選擇</p><p>　　電動(dòng)機(jī)所需輸出的功率P0(kW)由下式計(jì)算</p><p><b>　　式2—1</b></p><p>　　式中， 為工作機(jī)所需的功率；η為從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的總效率。</p><p>　　

23、工作機(jī)所需的功率由工作機(jī)的工作阻力F(N)和運(yùn)行速度v(m/s)或工作轉(zhuǎn)矩T(N·m)和轉(zhuǎn)速n(r/min)確定</p><p>　　=Fv/1000 式2—2</p><p>　　或             

24、  = Tn/9550                 式2—3</p><p>　　由光杠的傳動(dòng)直徑D，以及收線盤(pán)的直徑D1及轉(zhuǎn)速30r/min，得：</p><p>　　n=πD1

25、3;n／πd</p><p>　　=（3.14×600×30）／（3.14×60）</p><p><b>　　=300r/min</b></p><p>　　其中 Tn =1.2×105</p><p>　　查表得齒輪嚙合效率η1=0.97，V帶傳動(dòng)效率η2=0.96，滾動(dòng)軸承

26、效率η3=0.99，鏈傳動(dòng)效率η4=0.96?？傂师?lt;/p><p>　　η=η1*η1*η2*η3 *η3 *η3*η4</p><p>　　=0.97×0.97×0.96×0.99×0.99×0.99×0.96</p><p><b>　　=0.8414</b></p>

27、;<p>　　由以上計(jì)算的，電機(jī)的有效功率Pω</p><p>　　Pω = Tn /9550 式2—4 </p><p><b>　　=3.77kw</b></p><p>　　由以上可得，電機(jī)的輸出功率為P0：</p><p><b&

28、gt;　　式2—5</b></p><p>　　=3.77/0.8414</p><p><b>　　=4.48kw</b></p><p>　　因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以電動(dòng)機(jī)的額定功率Pe應(yīng)略大于所需功率P0。查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，取Pe=5.5kW。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的

29、確定：</b></p><p>　　其中帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比ι=1，齒輪的傳動(dòng)比ι=6</p><p>　　因此得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n0</p><p>　　n0 =300×6</p><p><b>　　=1800r</b></p><p>　　在上述轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的常用同步轉(zhuǎn)速有15

30、00r／min。查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本取，選取Y132s一4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率Pe=5.5kW，滿載轉(zhuǎn)速nm=1440r／min。</p><p>　　2.2.2 減速器傳動(dòng)比的分配</p><p>　　在機(jī)械行業(yè)中，減速器是一種常用可靠地機(jī)械傳動(dòng)裝置。它廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)，而雙級(jí)圓柱齒輪減速器是減速器中最常有的一種類型，在本文當(dāng)中減速器采用的就是雙級(jí)圓柱齒輪減速器。</p&

31、gt;<p>　　a.各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)盡量在推薦范圍內(nèi)選取</p><p>　　b.應(yīng)使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，重量輕。</p><p>　　c.應(yīng)使各傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免干涉和碰撞。</p><p>　　d.等強(qiáng)度原則要求兩級(jí)傳動(dòng)許用轉(zhuǎn)矩相等</p><p>　　e.在等強(qiáng)度的基礎(chǔ)上同時(shí)考慮潤(rùn)滑原則，即保證兩級(jí)傳動(dòng)的被

32、動(dòng)齒輪浸油</p><p>　　深度應(yīng)近于相等；對(duì)于各軸線在同一水平面的減速器，其兩級(jí)傳動(dòng)的被動(dòng)齒輪直徑應(yīng)近于相等。這樣就可得到同時(shí)滿足等強(qiáng)度原則和潤(rùn)滑原則</p><p>　　綜合以上幾點(diǎn)及傳動(dòng)比的計(jì)算式得出兩級(jí)減速器傳動(dòng)比ι分別為：</p><p>　　ι=2 ι=3</p><p>　　2.2.3 光杠傳動(dòng)部分的整體結(jié)

33、構(gòu)</p><p>　　圖2—2 光杠傳動(dòng)部分外觀結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2—3光杠傳動(dòng)部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　3. 光杠傳動(dòng)原理、實(shí)際工作過(guò)程及校核計(jì)算</p><p>　　本文主要研究的是光杠傳動(dòng)部分，因此在傳動(dòng)原理及校核計(jì)算方面主要談?wù)摰氖枪飧懿糠值膫鲃?dòng)原理及校核計(jì)算。</p><p>　　3.1

34、 光杠部分的工作原理</p><p>　　圖3—1光杠傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)</p><p>　　該機(jī)構(gòu)主要有光杠，軸承，以及簡(jiǎn)單的箱體組成。</p><p>　　3.2 光杠表面上橢圓曲線沿軸向移動(dòng)分析</p><p>　　圖3—2軸向移動(dòng)分析</p><p>　　當(dāng)表面刻有螺旋線的絲杠其位置軸向固定，而做周向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其螺

35、旋線會(huì)沿軸向移動(dòng)（這使得與其配合的螺母被推動(dòng)沿軸向移動(dòng)），上圖中，某時(shí)刻，軸前表面上有一橢圓曲線在正垂面a位置處。a與軸心線交點(diǎn)坐標(biāo)為χ0，當(dāng)軸轉(zhuǎn)過(guò)一角度如45度時(shí)，該曲線在軸的新錢(qián)表面上的部分處于正垂面a’位置。a’與軸心線交點(diǎn)坐標(biāo)為χ1，則對(duì)新，舊前表面說(shuō)，新前表面上的曲線位置（a’）較原前表面上曲線位置（在a），沿軸向前移了一段距離|χ —χ0 |。</p><p>　　從圖上可以看到，新前表面上的曲線已不

36、再是平面曲線。這是因?yàn)闄E圓不是螺旋線，所以新前表面上曲線已不再是平行于原前表面上曲線的橢圓。此處a’位置只是移動(dòng)后曲線的近似位置。但這并不影響橢圓隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)軸向移動(dòng)的作用。</p><p>　　3.3 機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系與傳動(dòng)原理</p><p>　　根據(jù)上面分析把內(nèi)環(huán)內(nèi)徑比光杠直徑稍大些的滾珠軸承（軸承內(nèi)孔是V字型）。其母線與軸線傾斜一定角度α=74度，然后傾斜安裝在與光杠配合，傾斜角也為7

37、4度，當(dāng)在這種裝置的對(duì)稱一側(cè)施加壓力則內(nèi)環(huán)內(nèi)孔受壓一側(cè)與光杠表面緊密接觸。由于內(nèi)環(huán)的彈性變形，使得受壓內(nèi)側(cè)錐面表面的交線圓變成橢圓，而內(nèi)環(huán)另一側(cè)面則與軸不接觸。</p><p>　　圖3—3光杠與軸承機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系</p><p>　　當(dāng)軸傳動(dòng)時(shí)，由p力產(chǎn)生摩擦力帶動(dòng)內(nèi)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上橢圓帶動(dòng)內(nèi)錐面交線橢圓沿軸向移動(dòng)。與此同時(shí)，內(nèi)環(huán)相對(duì)外環(huán)在滾道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，由滾珠推動(dòng)外環(huán)沿光杠軸線作軸向移動(dòng)。由

38、于外環(huán)通過(guò)軸承套與螺母座連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)了螺母座的軸向移動(dòng)。</p><p>　　被壓力P作用與軸表面緊密接觸，并被軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)和軸向移動(dòng)受壓部分的內(nèi)環(huán)，有著絲杠表面螺旋線能推動(dòng)螺母前進(jìn)的相同的功能，所以我們可以形象地稱其為“工作螺旋線”。</p><p>　　這里需要說(shuō)明的是，只能在對(duì)稱方向的一側(cè)施加壓力，而不是在傾斜軸承的上下方施加壓力，以在軸表面形成單一方面的“工作螺旋線”。否則如

39、對(duì)稱兩側(cè)同時(shí)接觸，在同軸承在一側(cè)受力，而兩端的軸承則應(yīng)在另一側(cè)受力。內(nèi)環(huán)非受壓一側(cè)不與相應(yīng)軸表面接觸螺旋，只是被受壓側(cè)帶動(dòng)被動(dòng)地隨其移動(dòng)。當(dāng)受壓側(cè)內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)到不受壓側(cè)時(shí)，不再成為“工作螺旋線”，只是在該側(cè)做“螺旋換向”當(dāng)其再轉(zhuǎn)到受壓一側(cè)時(shí)，由于軸承的軸向移動(dòng)，又稱為下一位置的“工作螺旋線”。如此周而復(fù)始，使得一個(gè)軸承移動(dòng)到任何位置時(shí)，總會(huì)形成新位置的“工作螺旋線”，實(shí)現(xiàn)了在所需軸向范圍內(nèi)移動(dòng)。這種性質(zhì)與單圈內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠的傳動(dòng)原理是一

40、樣的。</p><p>　　還需要說(shuō)明的是，如前所述，由于表面橢圓的移動(dòng)，氣新位置不再是與原位置平行的橢圓，所以其帶動(dòng)內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)并將其軸向送進(jìn)時(shí)，軸表面與內(nèi)環(huán)接觸表面產(chǎn)生了一定程度的相對(duì)滑動(dòng)。在下圖中可以看到，橢圓由弧AB移動(dòng)到弧A’B’</p><p>　　時(shí)，軸向移動(dòng)最大距離處事橢圓中部個(gè)點(diǎn)，為越靠近軸上、下處則移動(dòng)較短。</p><p>　　圖3—4軸承內(nèi)環(huán)沿光

41、杠表面軸向移動(dòng)分析</p><p>　?。ɑB為軸表面上與受壓內(nèi)環(huán)接觸的橢圓，其中1—4點(diǎn)隨軸轉(zhuǎn)過(guò)45度時(shí)，成為弧A’B’的1’—4’點(diǎn)?；1B1為內(nèi)環(huán)表面上原先處于弧AB位置上的內(nèi)錐面交線，當(dāng)軸轉(zhuǎn)過(guò)45度時(shí)，軸向移動(dòng)至新位置。）</p><p>　　由于內(nèi)環(huán)是不可分離的，且外環(huán)被螺母座固定在其中，所以軸承的移動(dòng)是平行的。于是軸表面的橢圓，相對(duì)于內(nèi)環(huán)錐面交線，在帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生圓周方向

42、的相對(duì)滑動(dòng)，這種滑動(dòng)有超前，也有滯后。綜合結(jié)果，使內(nèi)環(huán)的軸向移動(dòng)量小于軸表面上最大移動(dòng)處的軸向位移量。</p><p>　　這也就說(shuō)明了，為何光杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，實(shí)際移動(dòng)距離小于按螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺距的計(jì)算值πDtgα的原因（此處D為光杠直徑）。不過(guò)這種誤差屬于原理性誤差，其值是確定的。如果壓力P足夠大，被傳動(dòng)的阻力在一定范圍內(nèi)時(shí)，除了這種相對(duì)滑動(dòng)量外，光杠與軸承內(nèi)環(huán)之間不會(huì)再有其他打滑現(xiàn)象了。因此這種機(jī)構(gòu)是可以實(shí)現(xiàn)定比

43、傳動(dòng)的。</p><p>　　為了增加傳動(dòng)力，用多只軸承傳動(dòng)。每只軸承傾斜方向在軸表面上形成的“工作螺旋線”方向必須是同向的。當(dāng)軸正轉(zhuǎn)時(shí)，所以軸承同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)方向的傳動(dòng)力，反轉(zhuǎn)時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生另一個(gè)方向的傳動(dòng)力。為了使軸和導(dǎo)軌受力均勻。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，采用多個(gè)軸承左右配置。 </p><p>　　3.4 光杠特殊軸承</p><p>　　在光杠傳動(dòng)部分中，軸承是個(gè)非常

44、重要的零件，是傳動(dòng)部分的核心零件。而且此軸承在實(shí)際工作中需要在心軸上來(lái)回運(yùn)動(dòng)，為了不劃傷心軸，因此要求軸承的內(nèi)孔頂尖處為圓弧并且與兩側(cè)的傾斜面圓滑過(guò)渡。以下為特殊軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p><b>　　圖3—5軸承結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　圖3—6軸承結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　3.5 光杠

45、傳動(dòng)部分實(shí)際工作過(guò)程</p><p>　　該光杠傳動(dòng)部分與傳統(tǒng)的絲杠、光杠傳動(dòng)的目的都一樣，都是為了實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，然而它與普通的傳動(dòng)方式是不一樣的。普通的絲杠以及光杠傳動(dòng)，傳統(tǒng)的絲杠傳動(dòng)都是利用一個(gè)絲杠螺母副就能實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，而傳動(dòng)的光杠一般都是利用軸上鍵槽等來(lái)實(shí)現(xiàn)周向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，然而此光杠傳動(dòng)系統(tǒng)則是利用軸上零件與軸外表面之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。</

46、p><p>　　之所以能靠軸上零件與軸之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變與軸上零件的裝配關(guān)系有很大聯(lián)系，軸承與軸的轉(zhuǎn)配關(guān)系見(jiàn)下圖。</p><p><b>　　圖3—7靜止位置</b></p><p><b>　　圖3—8工作位置</b></p><p>　　上面介紹了此傳動(dòng)系統(tǒng)的中的特殊零件軸

47、承，其軸承的內(nèi)圈與傳統(tǒng)的軸承內(nèi)圈的最大區(qū)別就是，此系統(tǒng)中采用的軸承內(nèi)圈為V字型，正是此V字型軸承才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，</p><p>　　在安裝的過(guò)程一定要保持軸承與心軸之間有一定的夾角，此夾角的大小為軸承V角的一般，這樣剛好能保證軸承與心軸之間有足夠的摩擦力，恰恰是因?yàn)檩S承的傾斜安裝，使得軸承內(nèi)圈與軸的接觸部分形成了螺旋線，這樣就使得心軸在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中依靠心軸與軸承之間的摩擦力和心軸與軸承之間形成的螺旋線從而來(lái)

48、推動(dòng)軸承在心軸上的左右移動(dòng)，其原理如下圖所示：</p><p><b>　　圖3—9工作原理</b></p><p>　　假設(shè)中間的長(zhǎng)桿還未釘死，可以在支架內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。用右手在右端順時(shí)針擰動(dòng)桿件（如同擰緊一顆螺釘），則一號(hào)掛環(huán)幾乎在原地隨桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，而2號(hào)、3號(hào)掛環(huán)將在一邊隨著桿轉(zhuǎn)動(dòng)并向左端前移。傾斜的越厲害則左移的速度越快。</p><p>

49、　　而此傳動(dòng)系統(tǒng)中的工作就是利用這個(gè)原理（摩擦副）。而此系統(tǒng)用的是軸承內(nèi)圈，但是其內(nèi)圈的內(nèi)徑不是直的，而是圓弧，正如這個(gè)掛環(huán)。</p><p>　　圖3—10軸承與軸承套配合</p><p>　　圖3—11軸承套與箱體裝配</p><p>　　通過(guò)軸承套與箱體的固定來(lái)帶動(dòng)箱體在軸線上做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外箱移動(dòng)到一端的時(shí)候，通過(guò)箱體下?lián)Q向壁上碰輪碰到定位塊，來(lái)迫使換向

50、壁改變方向，從而帶動(dòng)軸承套改變與軸承夾角，從而改變軸承與心軸的夾角，使得螺旋線的方向發(fā)生改變，從來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)回往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。其箱體的受力平衡是通過(guò)心軸后端導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p><b>　　圖3—12整體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　3.6 該光杠傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要用于排線器上，從主機(jī)拉出來(lái)的線經(jīng)過(guò)排線

51、器頂部導(dǎo)輪，（筒）纏繞在收線盤(pán)上，光杠的動(dòng)力最好由收線軸傳給，其速比可根據(jù)用戶需求自行配比，一般應(yīng)在1：1—1：5范圍內(nèi)。光杠排線器的動(dòng)力也可單獨(dú)設(shè)計(jì)，特殊情況下，也可使排線器帶動(dòng)收線盤(pán)運(yùn)動(dòng)，從主機(jī)放出的線不動(dòng)，</p><p>　　排線器帶動(dòng)線纜行走到收線盤(pán)邊緣時(shí)換向壁上碰輪碰到定位塊實(shí)現(xiàn)瞬間換向，時(shí)間不超過(guò)一秒。適用于1200轉(zhuǎn)/分高速工作場(chǎng)合，滿足于往復(fù)運(yùn)動(dòng)極為頻繁的場(chǎng)合。</p><p

52、>　　無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)：收線軸帶動(dòng)排線器旋轉(zhuǎn)，根據(jù)所盤(pán)線徑大小，只需調(diào)動(dòng)節(jié)距調(diào)節(jié)器即可得到所盤(pán)線節(jié)距，達(dá)到盤(pán)線均勻，無(wú)游動(dòng)間隙。</p><p>　　瞬時(shí)換向：根據(jù)排線開(kāi)檔的大小，只需調(diào)整換向撞塊的位置，當(dāng)換向碰輪移動(dòng)到換向點(diǎn)時(shí)，即使換向，換向時(shí)間不越過(guò)一秒。</p><p>　　高速排線：排線器光杠最大線速度可達(dá)3米/秒，適用于速度為2米/秒以內(nèi)</p><p>　

53、　結(jié)構(gòu)新穎：箱體采用兩開(kāi)箱式，便于裝配，精度高，推力調(diào)整沒(méi)有獨(dú)特裝置，易于調(diào)節(jié)推力大小。</p><p>　　3.7 軸及軸承校核</p><p>　　3.7.1 基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷</p><p>　　所謂軸承壽命，對(duì)于單個(gè)滾動(dòng)軸承來(lái)說(shuō)，是指其中一個(gè)套圈或滾動(dòng)體材料首次出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前，一套圈相對(duì)于另一套圈所能運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。</p>&l

54、t;p><b>　　表3—1</b></p><p>　　由于對(duì)同一批軸承(結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、熱處理以及加工等完全相同)，在完全相同的工作條件下進(jìn)行壽命實(shí)驗(yàn)，滾動(dòng)軸承的疲勞壽命是相當(dāng)離散的，所以只能用基本額定壽命作為選擇軸承的標(biāo)準(zhǔn)?；绢~定壽命：是指一批相同的軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中90%的軸承在發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕以前能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)(以轉(zhuǎn)為單位)或在一定轉(zhuǎn)速下所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總工作小時(shí)數(shù)。基本

55、額定動(dòng)載荷C：當(dāng)軸承的基本額定壽命為轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值?；绢~定動(dòng)載荷，對(duì)向心軸承，指的是純徑向載荷，并稱為徑向基本額定動(dòng)載荷，用表示；對(duì)推力軸承，指的是純軸向載荷，并稱為軸向基本額定動(dòng)載荷，用表示；對(duì)角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，指的是使套圈間只產(chǎn)生純徑向位移的載荷的徑向分量。不同型號(hào)的軸承有不同的基本額定動(dòng)載荷值，它表征了不同型號(hào)軸承承載能力的大小。</p><p><b>　　表3—2<

56、;/b></p><p><b>　　該曲線公式表示為：</b></p><p>　　1. 預(yù)期壽命=19200小時(shí)</p><p>　　2. 當(dāng)量動(dòng)載荷，取</p><p>　　因?yàn)?，所以只需校核載荷大的壽命</p><p>　　3. 基本額定動(dòng)載荷</p><p>

57、;　　取 取，則=36.4KN</p><p><b>　　軸6308的</b></p><p>　　=40.8KN＞C1可知合格 </p><p>　　3.7.2 軸強(qiáng)度校核</p><p><b>　　圖3—13心軸結(jié)構(gòu)</b></p><p>　?。?) 判斷危

58、險(xiǎn)截面</p><p>　　因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中采用的軸沒(méi)有任何的鍵槽和軸肩等改變軸直徑的，所以不會(huì)因?yàn)閼?yīng)力集中來(lái)影響軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的。</p><p>　　因?yàn)樵撦S屬于細(xì)長(zhǎng)軸類，因此主要校核該軸的抗彎強(qiáng)度，及抗扭強(qiáng)度。</p><p>　　截面上的扭曲T為 </p><p>　　T=960000 N

59、·mm 式3—1 </p><p>　　截面上的彎曲應(yīng)力 </p><p><b>　　式3—2</b></p><p>　　=133561/27463 MPa</p><p>　　=4.86 MPa </p><p>　　截面上

60、的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 </p><p><b>　　式3—3 </b></p><p>　　=960000/54928 MPa</p><p>　　=17.48 MPa</p><p>　　由手冊(cè)可得軸的材料的沒(méi)敏性系數(shù)為 </p><p>　　， </p><

61、;p><b>　　有效應(yīng)力集中系數(shù)為</b></p><p><b>　　式3—4</b></p><p>　　=1+0.82×（2.0-1）</p><p><b>　　=1.82</b></p><p><b>　　式3—5</b>&l

62、t;/p><p>　　=1+0.85×（1.31-1）</p><p><b>　　=1.26</b></p><p>　　由手冊(cè)可得尺寸系數(shù)；扭轉(zhuǎn)系數(shù).</p><p>　　軸安磨削加工，由手冊(cè)得表面質(zhì)量系數(shù)為 </p><p>　　又由手冊(cè)得材料特性系數(shù) </p><

63、;p>　　ψσ=0.1~0.2, 　　取ψσ=0.1</p><p>　　ψτ=0.05~0.1, 　取ψτ=0.05</p><p>　　于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，按公式則得</p><p><b>　　式3—6</b></p><p>　　=275/（2.80×4.86+0.1×0）<

64、;/p><p><b>　　=20.01</b></p><p><b>　　式3—7</b></p><p>　　=155/（1.62×8.74+0.05×8.74）</p><p><b>　　=10.62</b></p><p>&

65、lt;b>　　式3—8</b></p><p><b>　　故可知其安全。</b></p><p>　　故該軸在截面的強(qiáng)度也是足夠的。因?yàn)樵撓到y(tǒng)無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性。因此該軸的強(qiáng)度符合要求。</p><p><b>　　4. 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　

66、本設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)摩擦副光杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它包括光杠軸，深溝球軸承，依靠軸承內(nèi)圈的特殊結(jié)構(gòu)，以及軸承和光杠軸之間的特殊配合關(guān)系，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)力的傳遞，把光杠的周向轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)軸承傳遞到機(jī)箱，從而實(shí)現(xiàn)了周向力向軸向力的轉(zhuǎn)變?？梢蕴娲鷤鹘y(tǒng)的光杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中的光杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)），不僅可以提高傳動(dòng)效率，而且可以延長(zhǎng)光杠傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，并可在一定程度上替代滾珠花鍵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；其中的光杠傳動(dòng)系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)卡死或卡阻現(xiàn)象，而且能夠?qū)崿F(xiàn)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變過(guò)程

67、，不需要改變光杠軸的轉(zhuǎn)向。</p><p><b>　　5. 致謝</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)在牛老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下也已完成，從課題的選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著牛老師的心血和汗水，在五年本科的學(xué)習(xí)和生活期間，也始終著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向牛艾青老師表示深深的感謝和崇高的敬意。</p><p&g

68、t;　　正所謂不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利的完成，在此向河南科技學(xué)院、機(jī)電學(xué)院的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們對(duì)我這幾年的悉心栽培。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　［1］羅宗澤

69、 羅圣國(guó) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 高等教育出版社 2007 </p><p>　?。?］陸國(guó)明 光杠—滾珠軸承傳動(dòng)原理探索 機(jī)械工業(yè)出版社 1991</p><p>　　［3］劉長(zhǎng)豐 沈慶平 光杠—滾珠軸承傳動(dòng)原理分析 高等教育出版社 1995</p><p>　?。?］賈亞洲 金屬切削機(jī)床概論 機(jī)械工業(yè)出版社 2007</p>

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