贵州大学本科课程设计论文 机电083
按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作平台、上
层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为800N。 3.2.2 计算切削力
根据设计任务，加工材料为碳素钢或有色金属及如下参数： 立铣刀 最大直径的d=15mm
立铣刀齿数Z=3 最大切削宽度ae=15mm 最大背吃刀量ap=8mm
设零件的加工方式为立式加工，采用硬质合金铣刀，工件材料为碳素钢。由【5】中P13页的表中，可知d=15mm的硬质合金立铣刀最大的切削参数如下：
每齿进给量fz=0.1mm 铣刀转速n=300r/min
由【2】中P200,查得立铣时切削力计算公式为：
0.850.75?0.731.00.10Fc?118aefzdapnZ
代如上式得： Fc?118?150.85?0.10.75?15?0.73?81.0?3000.10?3N?1229N
采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由【2】中查得，各铣削力之间的比值范围如下：
Ff/Fc=(1.0~1.2) 取1.1 Ffn/Fc=(0.2~0.3) 取0.25
Fe/Fc=（0.35~0.4） 取0.38
考虑逆铣时的情况，因为逆铣的情况的受力最大的情况，为了安全考虑这种最危险的工况。由此可估算三个方向的铣削力分别为：
Ff?1.1Fc?1352N（与丝杠轴线平行） Fe?0.38Fc?468N（与工作台面垂直）
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Ffn?0.25Fc?307N（与丝杠轴线垂直）
考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力Fz，受到水平方向的铣削力分别为Ff和Ffn 今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向，则纵向铣削力Fx，径向铣削力为Fy。
Fx?Ff?1352N Fy?Ffn?307N Fz?Fe?468N
3.2.3 滚动导轨的设计计算
1、工作载荷的计算 ○
工作载荷是影响导轨副寿命的重要因素，对于水平布置的十字工作台多采用双导轨、四滑块的支承形式。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承担，则单滑块所承受的最大垂直方向载荷为： Fmax?G?F 4其中，移动部件重量G=800N,外加载荷外加载荷F?Fe?468N 得最大工作载荷Fmax?668N?0.668kN。
2、小时额定工作寿命的计算 ○
预期工作台的工作寿命为5年，一年365天，取工作时间为360天，每天工作8小时，因此得到小时额定工作寿命Lh?14400h
3、距离额定寿命计算 ○
L?10?32LnS?60由公式Lh?，从而得到L?h3
2nS?6010式中：Lh为小时额定工作寿命。
n为移动件每分钟往复次数（4—6）取5
S为移动件行程长度，由加工范围为300mm3120mm取330mm
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代入数据 得：L=2851km . 4、额定动载荷计算 ○
由公式L?6.25(Ca/F)3 从而得到：Ca?F3L/6.25 式中：Ca为额定动载荷
L为距离工作寿命，由上式可知为2851km F为滑块的工作载荷，由上式可知为668N 代入数据得： Ca=5120N 5、产品选型 ○
根据额定动载荷，选择滚动导轨，查滚动导轨生产厂家，选用南京工艺装备制造有限公司的GGB16BA型，相关尺寸如下图4所示，
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图4
可知其额定动载荷C=6.07KN，大于4580N，故可知满足要求。
6、安装连接尺寸 ○
对于导轨的安装按照如图4所示相关尺寸安装。 3.2.4滚珠丝杠传动设计计算及校验 1、最大工作载荷的计算 ○
已知移动部件总重量G=800N，按滚动导轨计算，由【3】中P389，取颠覆力影响系数K=1.1，滚动导轨上的摩擦系数查【1】中P194可知u=0.0025—0.005,现取u=0.005，求得滚珠丝杠副的最大工作载荷：
Feq?kFx?u(Fy?FZ?G)
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=1.131352+0.0053(307+468+800)
=1495N
2、最大计算动载荷的确定 ○
设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v=400mm/min，初选丝杠导程P=5mm,则此时丝杠转速neq=v/P=80r/min。
预计滚珠丝杠的工作5年,每年算360天，每天工作8小时，由此得使用寿命为： T=5336038=14400h，根据【1】中P110，公式5—4得：T'?
其中 T——使用寿命 14400 h
N——循环次数
neq——滚珠丝杠的当量转速 80r/min
60?80?14400≈69（106r） 61060neqT106=10?6N
求得：T'?查【1】中P110，表5-1、5-2得，受中等冲击载荷取值范围fd?1.2~1.5，现取fd?1.3，滚道硬度为60HRC时，硬度影响系数取值fh?1.0，由【1】中P109，式5-3 Cc?3T'fdfhFeq
代入数据得：Cc?369?1.3?1.0?1495≈7971N 3、规格型号的初选 ○
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