数_控_铣_床_纵_向_进_给_轴_设_计

数控机床 课程设计 题 目： 数 控 铣 床 纵 向 进 给 轴 设 计 指导教师 ： xxx 老师 班 级： xxx 学 号： xxx 姓 名： xxx 二零 一零 年七月 数控 机床课程设计 2 目 录 课程设计任务要求 3 设 计计算 4 工作台部件的装配图设计 10 滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 12 计算机械传动系统的刚度 14 驱动电动机的选型与计算 16 机械传动系统的动态 析 21 机械传动系统的误差计算与分析 22 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 22 设计总结 23 参考文献 23 数控 机床课程设计 3 课程设计任务要求 1.技术要求 工作台、工作和夹具的总质量 m=920kg （所受的重力W=10888N ），其中，工作台的质量 m0=520kg （所受的重力W0=6047N）；工作台最大行程 LP=590mm；工作台快速移动速度Vmax=15000mm/min；工作台采用滚动直线导轨，导轨的动、静摩擦系数均为 0.01；工作台的定位精度为 25 m,重复定位精度为 8 m；机床的工作寿 命为 20000h（即工作时间为 10 年）。 机床采用主轴伺服电动机，额定功率 PE=5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径 D=125mm，主轴转速 n=320r/min，切削状况如下表所示： 切削方式 进给速度（ m/min） 时间比例（ %） 备 注 强力切削 0.6 10 主电动机满功率条件下切削 一般切削 0.8 30 粗加工 精加工切削 1 50 精加工 快速进给 15 10 空载条件下工作台快速进给 2.总体方案设计 为了满足以上技术要求，采用以下技术方案。 （ 1）工作台工作面尺寸（宽度 长度 ）确定为 400mm 1200mm。 （ 2）工作台导轨采用滚动直线导轨。 （ 3）对滚珠丝杠螺母副进行预紧。 （ 4）采用伺服电 动机驱动。 （ 5）采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠直连。 数控 机床课程设计 4 设 计 计 算 步 骤 结 论 设计计算 1主切削力及其切削分力计算 （ 1）计算主切削力 FZ。 根据已知条件，采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切削（铣刀直径 D=125mm），主轴具有最大扭矩并能传递主电动机的全部功率，此时铣刀的切削速度为：V=60 1000Dn= 3 .1 4 1 2 5 2 2 06 0 1 0 0 0m/s=1.44m/s 若机械效率 m=0.8，则可以计算主切削力 FZ： FZ= mEPv 103= 0.8 5.51.44 103N=3055.56N （ 2）计算各切削分力。 工作台纵向切削力 Fl、横向切削力 Fc和垂直切削力Fv分别为： Fl=0.4FZ=0.4 3055.56N=1222.22N Fc=0.95FZ=0.95 3055.56N=2902.78N Fv=0.55FZ=0.55 3055.56N=1680.56N 2.导轨摩擦力的计算 （ 1）在切削状态下的导轨摩擦力 F ，此时导轨摩擦系数 =0.01，查得导轨紧固力 fg=75N，则 F =（ W+fg+Fc+Fv） =0.01 (9016+75+2902.78+1680.56) =135.99N 铣 刀 的 切 削 速度： V=1.44m/s 主切削力： FZ=3055.56N 纵向切削力 Fl=1222.22N 横向切削力 Fc=2902.78N 垂直切削力 Fv=1680.56N 导轨摩擦 F =135.99N 数控 机床课程设计 5 设 计 计 算 步 骤 结 论 （ 2）计算在不切削状态下的导轨摩擦力 F 0 和导轨静摩擦力 F0。 F 0=（ W+fg） =0.01 (9016+75)N=90.91N F0=F 0=90.91N 3.计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 （ 1）计算最大轴向负载力 Famax。 Famax=Fl +F =(1222.22+135.99)N=1358.21N （ 2）计算最小轴向负载力 Famin。 Famin= F 0=90.91N 4.滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 1）确定滚珠丝杠的导程 L0 根据已知条件，取电动机的最高转速 nmax=1000 4000r/min 得： L0=maxmaxvin = 150001 2000 mm=7.5mm 2)计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷 （ 1）估算在各种切削方式下滚珠丝杠的轴向载荷，见下表： 立式加工中心滚 珠丝杠的计算 切削方式 轴向载荷 /N 进给速度 /（ m/min） 时间比例 （ %） 备注 强力切削 1358.21 v1=0.6 10 F1=Famax 一般切削（粗加工） 362.55 v2=0.8 30 F2=Famin+20%Famax 精细切削（精加工） 158.82 v3=1 50 F3=Famin+5%Famax 快移和钻镗定位 90.913 v4= 15 10 F4=Famin 导轨摩擦力 F 0=90.91N 导轨静摩擦力 F0=90.91N 最大轴向负载力Famax=1358.21N 最小轴向负载力 Famin=90.91N 滚珠丝杠的导程 L0=7.5mm 数控 机床课程设计 6 设 计 计 算 步 骤 结 论 （ 2）计算滚珠丝杠螺母副在各种切削方式下的转速ni。 n1=10vL = 30.67.5 10 r/min=80r/min n2=20vL = 30.87.5 10 r/min=107/ r/min n3=30vL = 317.5 10 r/min=133r/min n4=40vL = 3157.5 10 r/min=2000r/min （ 3）计算滚珠丝杠螺母副的平均转速 nm。 121 .1 0 0 1 0 0 1 0 01 0 3 0 5 0 1 0( 8 0 1 0 7 1 3 3 2 0 0 0 ) / m i n1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 03 0 6 / m i nnmmqqqn n nrr （ 4）计算滚珠丝杠螺母副的平均载荷 Fm。 3333 3 31 1 1 21223 3 3 33 3 3 3 +F1 0 0 1 0 0 1 0 08 0 1 0 1 0 7 3 0 1 3 3 5 0 2 0 0 0 1 01 3 5 8 . 2 1 3 6 2 . 5 5 1 5 8 . 8 2 9 0 . 9 13 0 6 1 0 0 3 0 6 1 0 0 3 0 6 1 0 0 3 0 6 1 0 01 3 5 8 . 2 1 0 . 0 2 6 3 6 2 . 5 5 0 . 1 0 4 1 5 8 . 8 2 0 . 2 1 7 9 0 . 9 1 0 . 6 5 44 1 4 . 9 7mnnnmmnqn q n qF F Fn n nNNN 3）确定滚珠丝杠预期的额定动载荷 Cam （ 1）由预定工作时间计 算。根据载荷性质，有轻微冲击，取载荷系数 fw=1.4 根据初步选择滚珠丝杠的精度等级为 2 级精度，取精度系数 fa=1；一般情况下可靠性应达到 97%，故可靠性系数 fc=0.44。 强力切削时： n1=80r/min 一般切削时： n2=107 r/min 精细切削时： n3=133r/min 快移和钻镗定位时： n4=2000r/min 滚珠丝杠螺母副的平均转速 : nm=306r/min 滚珠丝杠螺母 副 的 平 均 载荷 : Fm=414.97N 取 : 载 荷 系 数fw=1.4 精度系数 fa=1 可靠性系数 fc=0.44 数控 机床课程设计 7 设 计 计 算 步 骤 结 论 Cam=3 60 100mWmhacFfnL ff= 3 4 1 4 . 9 7 1 . 46 0 3 0 6 2 0 0 0 0 1 0 0 1 0 . 4 4 N =9454.96N 2）因对滚珠丝杠螺母副将实施预紧，所以可以估算最大轴向载荷。按预载选取预加载荷系数 fe=4.5，则 Cam=feFamax=4.5 1358.21N=6111.95N （ 3）确定滚珠丝杠预期的额定动载荷 Cam。 取以上两种结果的最大值，即 Cam=9454.96N。 4）按精度要求确定允 许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m （ 1）估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变形。 已知工作台的定位精度为 25 m，重复定位精度为8 m，根据公式及定位精度和重复定位精度的要求得 max1=（ 1/31/2） 18 m =（ 69） m max2=（ 1/51/4） 25 m=（ 56.25） m 取上述计算结果的较小值，即max=5 m （ 2）估算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径 d2m。 本工作台（ 纵向进给轴）滚 珠丝杠螺母副的安装方式拟采用一端固定、一端游动的支承方式，滚珠丝杠螺母副的两个固定支承之间的距离为 L=行程 +安全行程 +2 余程 +螺母长度 +支承长度 （ 1.21.4）行程 +（ 2530） L0 额定动载荷 Cam=9454.96N 最大轴向载荷 Cam=6111.95N 确 定 额 定 动 载荷，取两者最大值 Cam=9454.96N 最大轴向变形：max=5 m 数控 机床课程设计 8 设 计 计 算 步 骤 结 论 取： L=1.4 行程 +30L0 =（ 1.4 590+30 7.5） mm=1051mm 又 F0=F 0=90.91N, d2m0m a x9 0 . 9 1 1 0 5 10 . 0 7 8 0 . 0 7 85FL mm=10.78mm 5）初步确定滚珠丝 杠 螺母 副的规格型号 根据计算所行的 L0、 Cam、 d2m和结构的需要，初步选择南京工艺装备公司生产的 FFZD 型内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠螺母副，型号为： FFZD4010-3，其公称直径 d0、基本导程 L0、额定动载荷 Ca和丝杠底径 d2如下： d0=40mm， L0=10mm Ca=30000NCam=9454.96N d2=34.3mmd2m=10.78mm 故满足要求。 6）确定滚珠丝杠螺母副的预紧力 Fp 得： Fp=13Famax=13 1358.21N=452.74 7)确定滚珠丝杠螺母副支承用轴承的规格型号 （ 1）计算轴承所承受的最大轴向载荷 FBmax。 FBmax=Famax=1358.21N 两个固定支承之间的距离： L=1051mm 最小螺纹底 d2m=10.78mm 公称直径 : d0=40mm 基本导程 : L0=10mm 额定动载荷 : Ca=30000N 丝杠底径 : d2=34.3mm 预紧力 : Fp=452.74N 最大轴向载荷 : FBmax=1358.21N 数控 机床课程设计 9 设 计 计 算 步 骤 结 论 （ 2）计算轴承的预紧力 FBp FBp=13Famax=13 1358.21N=452.74N （ 3）计算轴承的当量轴向载荷 FBam。 FBam=FBp+Fm=（ 334.5+314.56） N=649.06N （ 4）计算轴承的基本额定动载荷 C。 已知轴承的工作转速与滚珠丝杠的当量转速 nm 相同，取 n=nm=306r/min；轴承的基本额定寿命 L=20000h，轴承所承受的轴向载荷 FBa =FBam=867.71N。轴承的径向载荷 Fr和轴向载荷 Fa分别为 Fr=FBamcos60=867.71 0.5N=324.53N Fa=FBamsin60=867.71 0.87N=754.91N 因为arFF = 754.91433.86 =1.742.17,查得 径向系数 X、轴向系数 Y 分别为 X=1.9， Y=0.54。 故 P=XFr+YFa =（ 1.9 433.86+0.54 754.91） N =1231.99N C=3 60100 mhP nL= 31 2 3 1 . 9 9 6 0 3 0 6 2 0 0 0 0100 N =8822.16N 轴承的预紧力 : Famax=452.74N 当量轴向载荷 : FBam=433.86N 径向载荷 Fr=433.86N 轴向载荷 Fa=754.91N 径向系数 X=1.9 轴向系数 Y=0.54 当量动载荷： P=1231.99N 额定动载荷： C=8822.16N 数控 机床课程设计 10 设 计 计 算 步 骤 结 论 （ 5）确定轴承的规格型号。 因为滚珠丝杠螺母副拟采用一端固定、一端游动的支承方式，所以将在固定端选用 60角接触球轴承组背对背安装，以承受两个方向的轴向力。由于滚珠丝杠的螺纹底径 d2为 34.3mm，所以选择轴承的内径 d为 30mm，以满足滚珠丝杠结构的需要。 选择国产 60角接触球轴承两件一组背对背安装，型号为 760206TNI/P4DFA，尺寸（内径 外径 宽度）为 30mm 62mm 16mm，选用油脂润滑。该轴承的预载荷能力 FBp为 1450N，大于计算所得的轴承预紧力 FBp =452.74N 在油脂润滑状态下的极限转速为 2200r/min，高于本机床滚珠丝杠的最高转速 nmax=2000r/min，故满足要求。该轴承的额定 动载荷为 C=26000N，而该轴承在 20000h 工作寿命下的基本额定动载荷 C=8822.16N，故也满足要求。 工作台部件的装配图设计 将以上计算结果用于工作台（ X 轴）部件的装配图设计，其计算简图见附 图 。 轴承的规格型号 : 760206TNI/P4DFA 尺寸： 内径 外径 宽度 30mm 62mm 16mm 附图 数控 机床课程设计 11 滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 1.滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷 Fc的校验 根据 数控铣床工 作台计算简图得滚珠丝杠螺母副的最大受压长度 L1=927mm，丝杠水平安装时， K1=1/3，查得 K2=2，则得： Fc=K1K2 4 522110dL =13 2 4 5234.3 10927 =107380.58N 本工作台滚珠丝杠螺母副的最大轴向压缩载荷Famax=1358.21N 远小于其临界压缩载荷 Fc 的值，故满足要求。 2.滚珠丝杠螺母副临界转速 nc的校验 由 数控铣床 工作台计算简图得滚珠丝杠螺母副临界转速的计算长度 L2=944mm，其弹性模量 E=2.1 105MPa，已知材料密度 = 1g 7.8 105N/mm3 ，重力加速度g=9.8 103mm/s2，安全系数 K1=0.8，查表得与支承有关的系数 =3.927。 滚珠丝杠的最小惯性矩为： I= 4264d=3.1464 34.34mm4=67909mm4 滚珠丝杠的最小载面积为： A= 224d= 3.144 34.32mm2=923.54mm2 所以得： 临界压缩载荷： Fc=107380.58N 最大轴向压缩载荷： Famax=1003.48N Famax Fc 故满足要求 最小惯性矩： I=67909mm4 最小载面积： A=923.54mm2 数控 机床课程设计 12 nc= 21 22602EIKLA =0.8 2 5 3256 0 3 . 9 2 7 2 . 1 1 0 6 7 9 0 9 9 . 8 1 02 3 . 1 4 9 4 4 7 . 8 1 0 9 2 3 . 5 4 r/min =5826r/min 本工作台滚珠丝杠螺母副的最高转速为 2000r/min，远小于其临界转速，故满足要求。 3.滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验 查表得滚珠丝杠的额定动载荷 Ca=30000N，轴向载荷 Fa=1358.21N，运转条件系数Wf=1.2，滚珠丝杠的转速n=2000r/min， 则得： L=3()aaWCFf 106=330000()1 3 5 8 .2 1 1 .2 106r=18.41 109r Lh=60Ln= 918.41 1060 2000h=153416h 一般来讲，在设计数控机床时，应保证滚珠丝杠螺母副的总工作寿命 Lh 20000h，故满足要求。 临界转速： nc=5826r/min 最高转转速： nmax=2000r/min nmaxnc 故满足要求 额定寿命： Lh=153416h 总工作寿命： Lh 20000h 故满足要求 数控 机床课程设计 13 设 计 计 算 步 骤 结 论 计算机械传动系统的刚度 1.机械传动系统的刚度计算 （ 1）计算滚珠丝杠的拉压刚度 Ks。 本机床工作台的丝杠支承方式为一端固定、一端游动，由 数控铣床 工作台计算简图可知，滚珠丝杠的螺母中心至固定端支承中心的距离 a=LY时，滚珠丝杠具有最小拉压刚度 Ksmin，得 Ksmin= 224YdEL 10-3 =1.65 102 22YdL =1.65 102 234.3927N/ m =209.41N/ m 当 a=LJ=201mm 时，滚珠丝杠螺母副具有最大拉压刚度 Ksmax，得 Ksmax= 224JdEL 10-3 =1.65 102 22JdL =1.65 102 234.3201N/ m =965.78N/ m 最小拉压刚度 Ksmin=209.41N/ m 最大拉压刚度 Ksmax=965.78N/ m 数控 机床课程设计 14 设 计 计 算 步 骤 结 论 （ 2）计算滚珠丝杠螺母副支承轴承的刚度 Kb。 已知轴承接触角 =60，滚动体直径 dQ=7.144mm，滚 动 体 个 数 Z=17 ， 轴 承 的 最 大 轴 向 工 作 载 荷FBmax=1358.21N，查表得： Kb =2 2.34 253m a x s i nQBd Z F =2 2.34 3 257 . 1 4 4 1 7 1 3 5 8 . 2 1 s i n 6 0 N/ m =519.28 m （ 3）计算滚珠与滚道的接触刚度 Kc。 查表得滚珠丝杠的刚度 K=973N/ m，额定动载荷Ca=30000N，滚珠丝杠上所承受的最大轴向载荷 Famax =1003.48N，得 Kc=K 1max 3()0.1aaFC=973 131 3 5 8 .2 1()0 .1 3 0 0 0 0N/ m=747.11N/ m （ 4）计算进给传动系统的 综合拉压刚度 K。 进给传动系统的综合拉压刚度的最大值为 max1K =max1sK+ 1bK+ 1cK= 1965.78+ 1519.28+ 1747.11=0.0043 故 Kmax=217N/ m。 进给传动系统的综合拉压刚度的最小值 为 min1K =min1sK+ 1bK+ 1cK= 1965.78+ 1469.44+ 1675.4=0.0084 故 Kmin=125N/ m。 支承轴承的刚度 Kb=519.28N/ m 接触刚度： Kc=747.11N/ m 综合拉压刚度的最大值： Kmax=233N/ m 综合拉压刚度的最小值Kmin=125N/ m 数控 机床课程设计 15 设 计 计 算 步 骤 结 论 2.滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算 由 数控铣床工 作台计算简图可知，扭矩作用点之间的距离 L2=1268mm，剪切模量 G=8.1 104MPa，滚珠丝杠的底径 d2=34.3mm， 故得 K = 42232dGL = 3 4 4 633 . 1 4 ( 3 4 . 3 1 0 ) 8 . 1 1 0 1 03 2 1 2 6 8 1 0 N m/rad =8676.05N m/rad 驱动电动机的选型与计算 1.计算折算到电动机轴上的负载惯量 （ 1）计算滚珠丝杠的转动惯量 Jr。 已知滚珠丝杠的密度 =7.8 10-3kg/cm3， 故得 Jr=7.8 10-341njjj DL =7.8 10-3（ 2.54 4.8+34 8.7+44 88+34 9） kg cm2 =18.84kg cm2 扭转刚度： K=8676.05N m/rad 转动惯量： Jr=18.84kg cm2 数控 机床课程设计 16 设 计 计 算 步 骤 结 论 （ 2）计算联轴器的转动惯量 J0。 J0=7.8 10-3（ D4-d4） L =7.8 10-3 （ 64-34） 7.8kg cm2 =7.39kg cm2 （ 3）计算坐标轴折算到电动机轴上的移动部件的转动惯量 JL。 已知机床执行部件（即工作台、工件和夹具）的总质量 m=920kg,电动机每转一圈机床执行部件在轴向移动的距离 L=7.5 m m=0.0075 m 则： JL=m 2()2L=920 20.75()2 3.14kg cm2=13.12kg cm2 （ 4）计算加在电动机轴上总的负载转动惯量 Jd。 Jd=Jr+J0+JL =（ 18.84+7.39+13.12） kg cm2=39.35kg cm2 2.计算折算到电动机轴上的负载力矩 （ 1）计算切削负载力矩 Tc。 切 削 状 态 下 坐 标 轴 的 轴 向 负 载 力Fa=Famax=1358.21N，电动机每转一圈，机床执行部件在轴 向移动的距离 L=7.5m m = 0.0075m，进给传动系统的总效率 =0.09，则 Tc=2aFL= 1 3 5 8 .2 1 0 .0 0 7 52 3 .1 4 0 .9N m=1.8N m 联轴器的转动惯量： J0=7.39kg cm2 移动部件的转动惯量： JL=13.12g cm2 负载转动惯量： Jd=39.35g cm2 切削负载力矩： Tc=1.8N m 数控 机床课程设计 17 设 计 计 算 步 骤 结 论 （ 2）计算摩擦负载力矩 T 。 在不切削状态下坐标轴的 轴向负载力（即为空载时的导轨摩擦力） F 0=90.91N，故 T = 02FL= 9 0 .9 1 0 .0 0 7 52 3 .1 4 0 .9N m=0.12N m （ 3）计算由滚珠丝杠的预紧而产生的附加负载力矩Tf。 滚动丝杠螺母副的预力 Fp=452.74 N，滚珠丝杠螺母副的基本导程 L0=7.5 m m=0.0075 m m，滚珠丝杠螺母副的效率 0=0.94，则 Tf= 0 20(1 )2 pFL = 24 5 2 . 7 4 0 . 0 0 7 5 ( 1 0 . 9 4 )2 3 . 1 4 0 . 9 N m=0.07N m 3.计算坐标轴折算到电动机轴上各种所需的力矩 （ 1）计算线性加速力矩 Tal。 已知机床执行部件以最快速度运动时电动机的最高转速 nmax=2000r/min，电动机的转动惯量 Jm=62kg cm2，坐标轴的负载惯量 Jb=39.35 kg cm2。取进给伺服系统的位置环增益 ks=20Hz，则加速时间 ta=3sk= 320s=0.15s， 故： Tal =max260 980an t （ Jm+Jd） (1 )sakte = 2 3 .1 4 2 0 0 06 0 9 8 0 0 .1 5 （ 62+39.35 ） 20 0.15(1 )e kgf cm =137.14g kgf cm =13.44N m 摩 擦 负 载 力矩： T =0.12N m 附加负载力矩： Tf=0.07N m 线性加速力矩： Ta=13.44N m 数控 机床课程设计 18 设 计 计 算 步 骤 结 论 （ 2）计算阶跃加速力矩 加速时间 ta=1sk= 120s=0.05s， 故： Tap =max260 980an t （ Jm+Jd） = 2 3 .1 4 2 0 0 06 0 9 8 0 0 .1 5 （ 62+39. 35） kgf cm =432.98kgf cm =42.43N m （ 3）计算坐标轴所需的折算到电 动机轴上的各种力矩。 计算线性加速时的空载启动力矩 Tq。 Tq =Tal+（ T +Tf） =（ 13.44+0.12+0.07） N m=13.63 N m 计算阶跃加速时的空载启动力矩 Tq。 Tq=Tapl+（ T +Tf） =（ 42.43+0.12+0.07） N m=42.62N m 计算空载时的快进力矩 TKJ。 TKJ=T +Tf=（ 0.12+0.07） N m=0.19N m 计算切削时的工进力矩 TGJ。 TGJ=TC+Tf=（ 1.8+0.07） N m=1.87N m 加速时间： ta=0.05s 阶跃加速力矩： Tap=42.43N m 空载启动力矩： Tq=153.36N m 空载启动力矩： Tq=42.62N m 空载快进力矩： TKJ=0.19N m 切削时的工进力矩： TGJ=1.87N m 数控 机床课程设计 19 设 计 计 算 步 骤 结 论 4.选择驱动电动机的型号 （ 1）选择驱动电动机的型号。 根据以上计算和查表，选择日本 FANUC 公司生产的 12/3000i 型交流伺服电动机为驱动电动机。其主要技术参数如下：额定功率， 3kw；最高转速， 3000r/min；额定力矩， 12N m； 转动惯量， 62kg cm2；质量， 18kg。 交流伺服电动机的加速力矩一般为额定力矩的 510倍，若按 5 倍计算，该电动机的加速力矩为 60N m，均大于本机床工作台线性加速时的空载启动力矩Tq=13.63N m 或阶跃加速时的空载启动力矩 Tq=42.62N m，所以不管采用何种加速方式，本电动机均满足加速力矩要求。 该电动机的额定力矩为 12N m，均大于本机床工作台的快进力矩 TKJ=0.19N m 或工进力矩 TGJ=1.87N m。因此，不管是快进还是工进，本电机均满足驱动要求。 （ 2）惯量匹配验算 为了使机械 传动系统的惯量达到较合理的匹配，系统的负载惯量 Jd与伺服电动机的转动惯量 Jm之比一般应满足要求，即 0.25bmJJ 1 在本次设计计算中，bmJJ =39.3562 =0. 63 0.25， 1，故满足惯量匹配要求。 电动机的型号： 12/3000i 型交流伺服电动机 dmJJ =0.63 满足匹配要求 数控 机床课程设计 20 设 计 计 算 步 骤 结 论 机械传动系统的动态分析 1.计算丝杠 -工作台纵向振动系统的最低固有频率 nc 已 知 滚 珠 丝 械 螺 母 副 的 综 合 拉 压 刚 度K0=Kmin=125 106N/m，滚珠丝杠螺母副和机床执行部件的等效质量为 md=m+13ms，其中 m、 ms分别为机床执行部件的质量和滚珠丝杠螺母副的质量，已知 m=920kg，则 ms=4 42 110.5 7.8 10-3kg=10.83kg md=m+13ms=1111+13 10.83kg=923.61kg nc= 0dKm= 6125 10923.61 rad/s=368rad/s 2.计算扭转振动系统的最低固有频率 nt 折算到滚珠丝杠轴上的系统总当量转动惯量为 Js=Jr+J0 =(18.84+7.39)kg cm2=26.23kg cm2 =0.0026kg m2 又丝杠的扭转刚度 Ks=K =8676.05N m/rad，则 nt= ssKJ= 8676.050.0026rad/s=1827rad/s 由以上计算可知，丝杠 -工作台纵向振动系统 的最低固有频率 nc=368rad/s、扭转振动系统的最低固有频率 nt=1828rad/s 都比较高。一般按 n=300rad/s 的要求来设计机械传动系统的刚度，故满足要求。 最低固有频率： nc=368rad/s 最低固有频率： nt=1827rad/s 条件满足要求 数控 机床课程设计 21 设 计 计 算 步 骤 结 论 机械传动系统的误差计算与分析 1计算机械