设计计算部分

设计计算部分

1.锯削力计算

查机械加工工艺手册可以知道，圆锯床锯削铝及铝合金的锯削用量是：锯削速度为min /45722134m V -= 进给量min /20321016mm V f -=由于锯削力的计算公式没有，而锯削切断和切断铣刀类似，所以我们采用切断铣刀的公式计算锯削力。

查机械加工工艺手册可以知道铣削力的计算公式为：

)/(00c c c c c C w q

u e y z x p F c n d Z a f a C F = 铣削铝及铝合金时，c F 按加工碳钢的公式计算并乘系数0.25，采用硬质合金刀具加工工件时2500=c F C 1.1=c x 8.0=c y 9.0=c u 1.1=c q 1.0=c w

我们取s m v /50=，mm d 12000= min /2.796)/(10305r r v n =⨯⨯=π 由min /1500mm Zn f fn v z f === 可以知道z mm f z /0314.0= 取切削层厚度mm a e 100= 带入公式得：

N n d Z a f a C F c c c c c C w q

u e y z x p F c 1230)2.7961200/(601000314.082500)/(1.01.19.08.01.100=⨯⨯⨯⨯⨯==N F F c c 5.307123025.025.00=⨯=⨯=

所需功率Kw v F P c c 375.151000/505.3071000/=⨯=⨯=

如果采用类比的方式计算锯削力的大小，根据网上相关机床切割工件的尺寸所用电机功率，我们可以知道所设计的机床切削功率大约为20-40Kw .

2.传动部件的设计计算

2.1滑枕部分丝杠螺母的选择（垂直部分计算）

假设滑枕和切割头的总重量为30KN ，采用丝杠螺母传动方式，丝杠的数目为一个。平均转速150r/min ，最高转速为800r/min,试选择丝杠螺母。

1.承载能力选择

计算作用于丝杠轴向最大动载荷F1，然后根据F1选择丝杠的型号。 max 3F f f L F W H Q =

L 为滚珠丝杠寿命系数（单位为106转)

61060nT L =

对于数控机床及其他机电一体化设备及仪器装置为15000.

61060nT L == 13510/150********=⨯⨯

对于中等冲击为1.2-1.5，硬度系数取1.11.

N F Q 204992300002.111.11353=⨯⨯⨯=

选用丝杠代号为ZCT12524-7.5

2.压杆稳定性计算

F l f F N K I E s K K max 245222158084)30003(6486.113101.225.0)(>=⨯÷⨯⨯⨯⨯⨯==πππ

所以所选丝杠不会失稳

3.刚度验证

mm EA FL L 32

5'1008.4286.1134

101.2300003000-⨯=⨯⨯⨯⨯==∆π

m m EA F L P h

32

51033.086.1134101.224

30000-⨯=⨯⨯⨯⨯==π

5.选择电机

查阅机电传动控制的书籍可以知道，电机拖动生产机械移动时，传动机构中的损耗应有电动机承担，根据功率平衡关系，有：

M C L n v

F T η55.9=

式中，F 为生产机械直线运动部件的负载，其运动速度为v ，电动机拖动生产机械运动时的传动效率，M η为电动机轴的转速。

对于旋转运动的生产机械，折算到电动机轴上的负载转矩为：

j T T C L L η'

=

式中，L T '为生产机械的负载转矩，j 为传动机构的速比。

转动惯量的计算

驱动系统的滚珠丝杠在绕其中心旋转时惯量，计算公式为：)8.932(4⨯=L D J s πγ

式中：J s 为滚珠丝杠转动惯量，2m Kg ∙，D 为丝杠公称直径m ，L 为丝杠有效

长度m ，γ为单位体积质量也称材料密度,331085.7m Kg ⨯.

等效转动惯量计算公式：

2121)()(k j n

j j k i m i i k eq J v M J ωωω∑∑==+= 等效负载转矩：

k j n

j j k i m i i k

eq

T v F T ωωω//11∑∑==+= 式中，i i v M 、和i F 分别为移动部件的质量（Kg ）,运动速度（m/s)和所承受的负载力（N ）；j j n J 、和j T 分别为转动部件的转动惯量（2m kg ⋅）、转速（r/min 或rad/s ）和所受负载转矩（m N ⋅）

克服惯性负载所需要的转矩：εm m eq J =T 惯，式中J m eq 为等效到电动机轴上的等

效转动惯量（2m Kg ∙），εm 为电动机升降速时的角加速度（2s rad )。 已知某机床参数：丝杠螺距24mm ；丝杠长度3000mm ；丝杠直径 113.86mm ；工台快移速度；垂直部分总质量为3吨；系统传动效率0.8,；丝杠螺母摩擦系数 0.005；导轨块的总摩擦系数0.01；垂直部分移动速度为min 5m ，传动比为1:7.02，加速度常数为200ms . 解：)8.932(4⨯=L D J s πγ=243m kg 0396.0)8.932(311386.01085.7⋅=⨯⨯⨯⨯⨯π

由于传动比为1:7.02，我们选择两级减速器。初选电机转速为1460r/min, N 29430300001.08.930001=⨯+⨯=+=F Mg F μ

依据上面提到的公式有

m N 05.2060

14608.052943055.955.9⋅=⨯⨯⨯⨯==M C L n Fv T η