设计计算部分_设计说明书计算部分

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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V21344572m/min 进给量Vf10162032mm/min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：

xcucFc0CFCapfzcaeZ/(d0cnwc)yq铣削铝及铝合金时，Fc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CFc2500 xc1.1 yc0.8 uc0.9 qc1.1 wc0.1

我们取v50m/s，d01200mm n30105v/(r)796.2r/min 由vffnfzZn1500mm/min 可以知道fz0.0314mm/z 取切削层厚度ae100mm 带入公式得：

xcuc1.1Fc0CFCapfzcaeZ/(d0cnwc)250081.10.03140.81000.960/(1200796.20.1)1230NyqFc0.25Fc00.251230307.5N

所需功率PcFcv/1000307.550/100015.375Kw

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。

FQ3LfHfWFmax

L为滚珠丝杠寿命系数（单位为106转)

L60nT106 对于数控机床及其他机电一体化设备及仪器装置为15000.L60nT106= 6015015000/106135 对于中等冲击为1.2-1.5，硬度系数取1.11.FQ31351.111.230000204992N

选用丝杠代号为ZCT12524-7.5

2.压杆稳定性计算

FKfK2EI(Kls)0.2522.1105113.86464(330002)158084NFmax2

所以所选丝杠不会失稳 3.刚度验证

FL300030000L'42.08103mm

EA2.1105113.8624

LFPhEA30000242.110540.33103mm

113.862

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：

TL9.55FvCnM

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： TLTLCj

式中，TL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：JsD4L(329.8)式中：Js为滚珠丝杠转动惯量，Kgm2，D为丝杠公称直径m，L为丝杠有效长度m，为单位体积质量也称材料密度,7.85103Kgm3.等效转动惯量计算公式：

j2JMi()Jj()

kki1j1keqmvi2n等效负载转矩：

TFivi/kTjj/k keqi1j1mn式中，Mi、vi和Fi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）；Jj、nj和Tj分别为转动部件的转动惯量（kgm2）、转速（r/min或rad/s）和所受负载转矩（Nm）

克服惯性负载所需要的转矩：T惯Jeqm，式中Jeq为等效到电动机轴上的等效转动惯量（Kgm2），mm2为电动机升降速时的角加速度（）。radsm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5mmin，传动比为1:7.02，加速度常数为200ms.4解：JsD4L(329.8)=7.851030.113863(329.8)0.0396kgm2

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, FMgF130009.80.01300029430N 依据上面提到的公式有

TL9.55Fv9.5529430520.05Nm CnM0.8146060 mm/t5/0.225rad/s2

m由于结构大部分尺寸未确定，我们只能推算Jeq的大小，根据经验我们假设mJeq0.2kgm2

则有T惯Jeqm0.2255Nm 所以TTLT惯20.05525.05Nm mPTM25.0524.331.61097.1W

电机选择的基本条件为：1.电机额定转矩T电机额定转矩0.8 2.PaP0电机额定输出功率3.Nmax电机额定转速 4.JL伺服系统的允许负荷惯量5.Ta电机峰值转矩的80%。根据以上条件选择伺服电机为：

2.2滑枕横向部分丝杠与电机的选择

假设滑枕水平运动时导轨的摩擦系数是0.01，水平移动速度为4m/min,丝杠有效行程为4000mm,收到横向力为3KN,初估计摩擦力为500N,加速度常数为100ms,试着选择丝杠类型和电机型号。

解：设丝杠转速为400r/min,L60nT1066040015000/106372

FQ3LfHfWFmax33721.11.35350037380N

选择丝杠型号为CM4010-5 FKL'fK2EI(Kls)222.110533.52464(340002)5343.6NFmax2

所以不会产生失稳现象

FL3500400075.58103mm EA2.110533.5224FP350010Lh0.189103mm

EA2.110533.5224

已知某机床参数：丝杠螺距10mm；丝杠长度4000mm；丝杠底径 33.52mm；工台快移速度；垂直部分总质量为2.5吨；驱动系统效率0.83,；丝杠螺母摩擦系数 0.005；导轨块的总摩擦系数0.01；传动比垂直部分移动速度为4m/min，减速比为1:3.6，电机转速1440m/s,加速度常数为100ms.4解：JsD4L(329.8)=7.851030.033524(329.8)3.97104Kgm2

由于传动比为1:3.6，我们选择一级减速器。F3.5KN

依据上面提到的公式有

TL9.55Fv9.55350041.87Nm CnM0.83144060

mm/t4/0.140rad/s2

m由于结构大部分尺寸未确定，我们只能推算Jeq的大小，根据经验我们假设mJeq0.15kgm2

则有T惯Jeqm0.15406Nm 所以TTLT惯1.8767.87Nm mPTM7.87242.5472.2W

2.3工作台部分丝杠与电机的选择

大概估计工作台与夹具和工件总重量35吨，导轨之间的摩擦系数为0.02，工作台移动速度为6m/min,丝杠有效长度6000mm,加速时间为0.2s, 转速为200r/min，L60nT1066020015000/106180

av/t0.1/0.20.5m/s2 Fmaxmamg350000.50.02350009.824360N

FQ3LfHfWFmax31801.11.3524360204249.61N

根据表格中的数据，确定选用ZCT12524-7.5型号的丝杠

FKL'fK2EI(Kls)122.1105113.86464(360002)158084NFmax2所以不会失稳

FL24360600068.4103mm EA2.1105113.8624FP2436024Lh27.36103mm

EA2.1105113.8624已知某机床参数：丝杠螺距24mm；丝杠长度6000mm；丝杠底径 113.86mm；工台快移速度6m/min；；驱动系统效率0.8,；丝杠螺母摩擦系数 0.005；导轨块的总摩擦系数0.02；最高转速为250r/min,传动比为5.76，加速度常数为200ms.4342 7.8510113.864(329.8)0.0396KgmDL(329.8)JsFMgFc10.02350009.810007860N 依据上面提到的公式有

TL9.55Fv9.55786066.52Nm CnM0.8144060mm/t6/0.230rad/s2

m由于结构大部分尺寸未确定，我们只能推算Jeq的大小，根据经验我们假设mJeq0.25kgm2 则有T惯Jeqm0.25307.5Nm 所以TTLT惯6.527.514.02Nm mPTM14.022421346W

受力分析计算

要进行受力计算，我们必须知道机床的各部分的尺寸。因此，我们首先确定机床相关部分的尺寸。

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