精密机械课程设计报告

2、设计要求：
设计一个用于传输装置上的螺旋传动工作台。工作台由电动机驱动，自行选择选择电机各项参数。在此基础上，计算传动装置的运动参数，完成丝杆传动的设计计算，以及轴承、联轴器、润滑、联接件的选择及校核计算。最后，绘制出装配工作图及零件工作图，并编写出设计计算说明书。
设计的具体数据要求如下：
（1）工作台水平行程20mm
3、装置方案选择
（1）传动方式选择
在本设计方案中，我们采用滑动传动方式，主要基于以下几点考虑：
降速比传动比大。螺距一般很小，故在转角很大的情况下，能获得很小的直线位移量，可明显缩短机构的链传动，所以传动结构简单、紧凑，传动精度高，工作平稳。
具有增力作用。自主动件输入一个较小的转矩，从动件上即能得到较大的轴向力。
牙型半角误差存在于螺纹牙两侧，会使螺纹啮合轴向间隙发生改变。但对于螺纹全长而言，因是在一次装刀切下来的，所以牙型半角误差在螺纹的全长上变化不大，对传动精度影响很小。
（2）螺旋传动机构装置误差
偏斜误差
在螺旋传动机构中，如果螺杆的轴线方向与移动件的方向不平行，而又一个夹角 时，就会发生偏斜误差。设杆的总位移量是 ,移动件的实际移动量是 ,则偏斜误差为:
要求：
计算要求：
校核结果：满足。
d.螺纹抗剪强度
要求:
式中： ——内螺纹大径 ；
—— 。
计算结果：
校核结果：满足。
d.螺纹抗弯强度
式中： —— 。
要求：
计算结果：
螺杆刚度
a.轴向载荷使导程产生的形变
式中： ——轴向载荷 ；
导程 ；
——螺旋材料弹性模量；
——外螺纹小径。
计算结果：
b.转矩使导程产生的形变
图三
梯形螺纹有以下特点：
牙形角 ，螺旋副的大径和小径处有相等的径向间隙。
牙根强度高。螺纹工艺性好，内外螺纹以锥面贴合。
对中形好，不易松动。
（2）载物平台
由于载物平台的重量关系到螺杆所收轴向力 和扭矩 ,故单独将载物台的设计列出。材料为灰铸铁（HT250），此种铸铁有良好的铸造性能和良好的耐磨性能，适用于制造受压状态下工作的零件。热处理有以下几步：1、消除内应力退火，2、改善切削加工性退火，3、表面淬火。该平台采用“工”字型结构，体积为75000 ，质量0.6kg。选取摩擦系数
——旋合圈数
——外螺纹中径
——许用压强
计算结果：
校核结果：满足。
自锁条件
a.螺纹升角
b.当量摩擦角
要求：
式中： ——螺纹升角 ；
——导程 ；
——当量摩擦角 ；
——螺旋副摩擦系数 ；
——牙形角 。
计算结果：
校核结果：满足。
螺杆强度
螺杆材料许用应力
要求：
式中： ——当量应力 ；
——传递转矩 ;
——外螺纹小径 ；
（4）润滑脂能形成具有一定密封作用的脂圈，可防止固体或流体污染物的侵入，有利于在潮湿和多尘环境中使用。
（5）润滑脂能牢固地粘附在被润滑表面上，即使在倾斜甚至垂直表面上也不流失。在外力作用下，它产生形变，能够像油一样流动；一旦去掉外力，它又恢复到原始状态，停止流动。因此，润滑脂能在敞开的或密封不良的摩擦部件上工作
取 ，有此算得 ，因此要保证
温度误差
如果螺旋传动的工作温度与制造、装配时的温度不同，就会引起螺杆长度和螺距发生变化，进而产生传动误差，这种误差就是温度误差。其大小为
式中： 螺杆螺纹部分长度 ；
螺杆材料线膨胀系数，对于钢材，一般取为 ；
工作温度与制造工艺温度之差。
在本设计方案中，因为螺杆的工作行程比较短，又工作于常温的状态，故温度误差可以忽略。
（2）导轨参数
本设计中所用导轨参数如下
导轨结构图如下：
本设计方案中，导轨材料为HT250，热处理采用高频淬火。
3、螺纹联接件的选择
在本丝杆传动工作台的设计方案中选用两种螺钉，共有三种尺寸。两种螺钉分别为十字槽沉头螺钉 和 （如图五），开槽盘头螺钉 （如图六）。
（1）十字槽沉头螺钉
图五
（2）开槽盘头螺钉
式中： ——驱动转矩；
——螺旋材料切变模量 。
计算结果：
c.导程的总变形量
螺杆稳定性
a.临界载荷
要求：
式中： ——长度系数，取 ；
——最大工作长度 。
计算结果：
校核结果：满足。
效率
2、导轨的选择
（1）导轨
本设计方案中，我们选择三角型导轨（如图四）。三角型导轨具有自动补偿
图四
磨损的能力，导向性好。其顶角一般为 ，小于 可提高导向精度， 时可提高承载能力，设计时两斜面的比压要基本相等。
式中：l——螺杆（或螺母）的位移（mm）；
——导程（mm）；
——螺杆和螺母间的相对转角（rad）。
2、装置特点
（1）装置设计简单，结构紧凑，稳定性高，便于拆装维护。
（2）装置具有自锁功能。装置本身结构可有效减小空回误差。
（3）由于采用螺旋传动，根据螺旋传动的自身特点，可知该装置有较高的传动精度。
（4）由于有载重要求，故必须考虑
主要存在以下两种基本类型：
螺母固定，螺杆转动并移动（如图1）。这种传动方式的螺母本身起着支撑作用，由此消除了螺杆与轴承之间可能的轴向窜动，容易获得较高的传动精度。其结构比较简单。缺点是所占的轴向尺寸比较大（螺杆行程的两倍加上螺母厚度），刚性较差。因此仅适用于短行程的微动机构。
螺杆转动，螺母移动（如图2）。这种机构的轴向尺寸也取决于螺母的厚度和行程的长度。这种传动形式的特点是结构紧凑，机构的刚度较大。适用于工作行程较长的精密加工设备和监测仪器。
Key words:
screw drive springrepetition precision
丝杆传动工作台设计
§1设计内容与要求
1、设计内容：
确定丝杆传动装置的总体设计方案，计算传动装置的运动参数，丝杆传动的设计计算，导轨、润滑、联接件的选择及校核计算。绘制装配图及两张零件图。编写设计计算说明书。
（l）与具有可比粘度的润滑油相比，润滑脂具有更高的承载能力和更好的阻尼减震能力。
（2）由于稠化剂结构体系的吸收作用，润滑脂具有较低的蒸发速度。因此在缺油脂润滑状态下，特别是在高温和长周期运行中，润滑脂具有更好的特性。
（3）由于稠化剂结构的毛细管作用，与可比粘度的润滑油相比，润滑脂的基础油爬行倾向小。
丝杆传动弹簧重复精度
ABSTRACT
This paper presents the design process of a screw drive table.This screw drivetablehas 20mm of horizontal movementand 0.05mm ofrepetition precision.The whole device adoptsthecombinationofscrewand spring, withthecharacteristicsofsmall size, high driving accuracy, smooth operationandflexibility.
比较两种螺旋传动的优缺点，考虑到本题目中的行程并不是很长，而且题目中要求的精度比较高，故决定采用第一种方案，即螺母固定，螺杆转动并移动的方式进行设计。这种方式经常用于测微目镜的示数螺旋传动，借鉴多种读数装置的设计易知此方案可以得到题目中所要求的0.05mm的精度要求。但由于这种设计的刚度较差，应该重点对螺杆的刚度进行设计计算和校核。传动方案的结构如下图所示：
图六
4、润滑剂的选择
本方案中，工作台需要承载最大1.5kg的重物，且工作台传度精度要求较高；同时该工作平台处于开放状态，易受外界灰尘等杂物干扰，尤其是丝杆传动部分，灰尘等杂质对其传动精度影响较大；导轨部分倾斜面较多，长时间使用后，润滑剂消耗大
润滑剂分为润滑油和润滑脂两种，根据上述工作台特点，通过对比，选用润滑脂，润滑脂有以下优点：
——螺杆材料许用应力 ；
——螺纹升角 ；
——当量摩擦角 。
计算结果：
校核结果：满足。
螺纹强度
a.螺纹牙底宽度
b.螺杆抗剪强度
要求：
式中： ——螺旋传动轴向载荷 ；
——外螺纹小径 ；
——螺纹牙底宽度 ；
——旋合圈数；
—— 。
计算结果：
校核结果：满足。
c.螺杆抗弯强度
式中： ——基本牙形高度 ；
—— ；
能自锁。若螺旋线升角小于摩擦角，则螺旋传动具有自锁作用。
效率低，磨损快。因螺旋工作面为滑动摩擦，故其传动效率低（一般为30%—40%），磨损快，不适用于高速和大功率传动。
由于本装置处于低速运行状态，工作台行程短，无寿命要求且要求精度适中、运行平稳，综合以上几点分析，选用滑动螺旋传动。
（2）滑动螺旋传动的形式
name: LI HaoChen
Directed by :XuXianZeProfessor
2011/6/18
摘要
本文介绍了一种丝杆传动工作台的设计过程。该丝杆传动工作台，水平行程20mm，重复精度0.05mm。整个装置采用丝杆与弹簧相结合的运作方式，具有体积小，传动精度高，运行平稳、灵活的特点。
关键词：
学号__
密级__
精密机械课程设计
丝杆传动工作台
二○一一年六月
THE CURRICULUM DESIGN OFPRECISIONMACHINE
Screw Drive Table
College :School of Electronic Information
Subject :Measuring & Control Technology and Instrumentations
轴向载荷
螺纹中径计算