3d打印机设计-机械毕业设计

3d打印机设计-机械毕业设计内容摘要：

螺母螺纹外径 D 0 2 2 2D d e R= + = 螺母内径（外循环） 1D 10 ( 0. 2 ~ 0. 25 ) 25 .5qD d d= + = 螺母长度 Ln 33 （ 2）传动效率计算 ()tgtg gh gj= + （ ） 式中：  —摩擦角；  —丝杆螺纹升角。 0 .9 6()tgtg gh gj==+ （ 3）刚度验算 ， 滚珠丝杆受工作负载 P 引起的导程 pL 的变化量 1 pPLL EFD = ? （ ） Y向所受牵引力大，故应用 Y向参数计算 400P （ N） = （ cm） 10E =? ( 2cmN ) (材料为 45 钢 ) 221 .6 5 13 .1 4 ( ) 2 .2 1 32FRp= = = （ 2cm ） 所以 66200 94 1020. 6 10 13      L （ cm） 丝杆因受扭矩而引起的导程变化量 2LD 很小，可以忽略。 所以导程误差 61 0 0 1 0 01 2 . 1 9 4 1 0 4 . 9 70 0 . 5      L L )/( mm 查表知 C 级精度的丝杆允许误差 6 m ，故刚度足够。 （ 4）稳定性验算 ， 由部件自重产生的使丝杆回转的扭矩 fM 为 39。 2f GSM hp= 39。 2 0 0 0 . 5 0 . 9 6 1 5 . 2 8 72 2 3 . 1 4   f GSM  式中 G——移动部件自重 S——导程（ cm） 39。 h ——逆传动效率，由于滚珠丝杆副的正传动效率和逆传动效率近似相等，因此，一般用正传动效率 h 代替 39。 h。 39。 2 0 0 0 . 5 0 . 9 6 1 5 . 2 8 72 2 3 . 1 4   f GSM  110BF004 反应式步进电动机带动丝杆螺母副时不会发生逆向传动 （ 5）轴承的选择 ， 初选 6002，工作时为轻度冲击，正常工作温度，预期寿命为 5000h，丝杆在工作的过程中受轴向载荷作用，且最大轴向载荷为 Fa=200N.查手册可知道 2020 的基本额定负载 Cr=,基本额定负载荷 Cor=。 为了能安装方便本次设计中 6002 轴承可以用带座轴承代替，选用轴承的型号为 UCFU203 轴承。 Fa/Cor=e= 查表可知道 e= 当量负载的计算 P=200N 可算得轴承寿命 [6] 16667  thpfCL n f P  （ ） 温度系数tf=1，载荷系数pf=1， UCFU203轴承座 ，寿命指数为 e =3 得 31 6 6 6 7 1 2 5 0 0 1 6 2 7 6 3 5 0 0 02 0 0 2 0 0  hL（ h） 所以该轴承适合。 X 轴和 Y 轴 横向丝杆的设计 （ 1） 滚珠丝杆螺母副 型号的选择： 横向丝杆的最大轴向载荷为 570N，支承间最大距离为 250mm，支承方式如图 ，要求定位精度为 滚珠丝杆的负荷为运动部件的重量所引起的进给抗力。 应按额定静载荷选用。 39。 0 maxdHC f f P179。 （ ） df 载荷性质系数为 1 39。 Hf —动载荷硬度影响系数， 39。 Hf =1 maxP —最大轴向载荷 额定静载荷为 C0179。 570N 查表得使用寿命时间 T=15000h，初选丝杆螺距 t=5mm，得丝杆转速 1 0 0 0 m a x 1 0 0 0 1 2020Vn t 180。 = = = n/min 由于丝杆螺距为 5，可选 W 系列完循环丝杆副尺寸系列 圈一列滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表 ： 表 滚珠丝杆螺母副几何参数 名 称 符 号 计算公式和结果（ mm） 螺纹滚道 公称直径 0d 16 螺 距 t 5 接触角  45 钢球直径 qd 螺纹滚道法面半径 R 1qRd== 偏心距 e ( 2 ) sin 0 .0 4 4 9qe R d b= = 螺纹升角  0 4 .3 7tarctg dg p== 螺杆 螺杆外径 d 0 ( 0 .2 ~ 0 .2 5 ) 1 9 .4qd d d= = 螺杆内径 ld 0 2 2 88fd d e R= + = 螺杆接触直径 zd 0 c os 22 .5 9zqd d d b= = 螺母 螺母螺纹外径 D 0 2 2 2D d e R= + = 螺母内径（外循环） 1D 10 ( 0. 2 ~ 0. 25 ) 20 .6qD d d= + = 螺母长度 Ln 33 （ 2）传动效率计算 ()tgtg gh gj= + （ ） 式中：  —摩擦角；  —丝杆螺纹升角。 0 .9 6()tgtg gh gj==+ （ 3）刚度验算 ： 滚珠丝杆受工作负载 P 引起的导程 pL 的变化量 1 pPLL EFD = ? （ ） 470P= （ N） = （ cm） 10E =? ( 2cmN ) (材料为 45 钢 ) 221 .6 5 13 .1 4 ( ) 2 .1 3 92FRp= = = （ 2cm ） 所以 61 64 7 0 0 .5 3 .6 2 4 1 02 0 .6 1 0 2 .1 3 9L       （ cm） 丝杆因受扭矩而引起的导程变化量 2LD 很小，可以忽略。 所以导程误差 601 0 0 1 0 03 . 6 2 4 1 0 7 . 1 20 . 5L L        )/( mm 查表知 C 级精度的丝杆允许误差 10 m ，故刚度足够。 （ 4）轴承的选择 ： 初选 6002，工作时为轻度冲击，正常工作温度，预期寿 命为 5000h，丝杆在工作的过程中受轴向载荷作用，且最大轴向载荷为 Fa=570N.查手册可知道 2020 的基本额定负载 Cr=,基本额定负载荷 Cor= Fa/Cor=e= 查表可知道 e= 当量负载的计算 P=570N 可算得轴承寿命 16667 thpfCLn f P  （ ） 温度系数tf=1，载荷系数 pf =1， 6002 为深沟球轴承，寿命指数为 e =3 得 31 6 6 6 7 1 2 5 0 0 70442 0 0 5 7 0hL   大于 5000（ h） 所以该轴承适合。 滚珠丝杆螺母的支承方式的选择 滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，使容许轴向载荷及容许回转转速也有所不同。 （ 1） 固定 固定，适用于高转速、高精度 ； （ 2） 固定 支承 适用于中等转速、高精度 ； （ 3） 支承 支承适用于中等转速，中精度 ； （ 4） 固定 自由 适用于低转速，中精度，短轴向丝杠。 本 次设计中丝杆螺母的固定方式如下 所示 滚珠丝杆螺母的润滑和防尘 隔离 油润滑 一般情况下，用于滚动轴承的矿物油都适用。 特别是在高转速情况下，以油润滑比脂润滑 佳，这时滚珠丝杠副的温升较小。 油润滑的补充润滑量和间隔，按下表，按表中的油量，至少可以达到 8 小时的补充润滑时间。 脂润滑 采用脂润滑的优点可以使滚珠丝杠传动系统在一段很长时间后才需进行补充。 也就是说，在多数情况下，可以省去一套补充润滑的装置。 补充润滑脂的限量为大约填入螺母内空间容积的一半。 可以使用所有高级滚动轴承润滑脂，但要注意润滑脂厂家的说明和提示。 润滑脂的补充通常在半年或一年进行更换，更换前应清除旧润滑脂后才能更换新的润滑脂 防尘 与隔离 滚珠螺杠与滚动轴承一样，如果污物及异物（切屑碎屑）进入就会 很快使它磨耗，成为损坏的原因。 困此，必须采用防护装置（折叠式或伸缩式 丝杠防尘罩 ）将丝杠轴完全防护起来。 另外虽没有别的异物，但有浮尘时要在螺母两端采用刮屑式防尘圈。 滚珠丝杠副设计使用中应注意的问题： (1) 为提高滚珠丝杠副的使用寿命和精度，应使作用在螺母上的合力通过丝杠轴心，以保证滚珠受力均匀，避免倾覆力。 (2) 防 逆转：滚珠丝杠副传动逆效率高，应考虑在电机停电后，因部件自重而产生螺旋副的逆传动 (特别是在垂直方向上传动时 )，防止逆传动的方法可采用：停电自锁的电机、蜗轮蜗杆机构、离合器等方式。 (3) 滚 珠丝杠副在行程两端应有行程保护装置，以防止越程后滚珠丝杠副受撞击而影响精度、使用寿命甚至损坏。 (4) 防止热变形：热变形对精密螺旋传动的定位精度有着重要的影响。 其热源不单是螺旋副的摩擦热，还有其他机械部件工作时产生的热，致使丝杠热膨胀而伸长。 为此必须分析热源的各因素，采用措施控制热源，还可以采用预拉伸、强制冷却等减少热变形对丝杠的伸长的影响。 (5) 细长而又水平放置的丝杠，因自重使轴线产生弯曲变形，是影响导程累积误差的因素之一，还会使螺母受载不均。 设计细长丝杠时，应考虑防止或减小自重弯曲变形的措施。 (6) 防护与密封 ， 尘埃和杂质进入滚道会妨碍滚动体运动流畅，会加速滚动体与滚道的磨损，使滚动螺旋副丧失精度。 为此需要防尘措施。 滚珠丝杠副在螺母两端已安装防尘圈，为避免丝杠外露，还需要为丝杠选择防护装置。 (7) 合理润滑是减小驱动转矩、提高传动效率、延长螺旋副使用寿命的重要环节 ， 接触表面的油膜还有吸振、减小传动噪声和冲洗丝杠上的粉尘等杂物的作用。 因此要注入润滑脂。 在螺母上还有油孔，用户可旋入油嘴，再采用其他合适的润滑方式。 (8) 正确选择预紧力 ， 滚珠丝杠副出厂时已经按要求调节好所需要的预紧力，严禁自行拆卸滚珠丝杠副的各个部件，以免影响其精度。 严禁敲击和拆卸导珠管，以免造成滚珠堵塞，运转不流畅。 (9) 建议采用适应于数控机床的大接触轴承以提高传动刚度。 (10) 用内循环滚珠丝杠副，必须使丝杠螺纹两端中至少有一端的滚珠螺纹是通牙，并该端所有外圆尺寸均小于丝杠螺纹底径 d2,否则无法装配螺母。 (11) 水平位置采用外循环滚珠丝杠副，最好是插管放置再丝杠轴线上面。 (12) 为便于丝杠加工，丝杠上最大外圆处的直径最好不要大于丝杠的外径d1。 导向光杆和直线轴承的设计 通过丝杆螺母连接法兰，带动整个成型腔和储料腔做上下运行，为了要保证平稳，需要有导向装置，这里就需要设计导向光杆和直线轴承配合整个丝杆螺母装置。 POM工程式塑料保持器适用于 20 ~80  CC工作测试；钢保持器适用于为40 ~80  CC工作温度；不锈钢轴承适合于水、蒸气、硝酸等腐蚀介质及真空工作场合，轴承型号按下述计算公式确定。 硬度系数 FH：硬度 HRC58以上， FH=；硬度 HRC5258， FH=。 温度系数 FT：工作温度小于 100oC， FT=，工作温度 100oC125oC， FT=。 接触系数 FC： 每根轴装一套轴承， FC= 每根轴装二套轴承， FC= 每根轴装三套轴承， FC= 每根轴装四套轴承， FC= 载荷系数 FW： 运行速度小于 15米 /分钟，无冲击、无振动， FW=； 运行速度小于 60米。