滾珠絲杠螺母副的計算和選型.doc

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1、Δ3一、進(jìn)給傳動部件的計算和選型進(jìn)給傳動部件的計算和選型主要包括:確定脈沖當(dāng)量、計算切削力、選擇滾珠絲杠螺母副、計算減速器、選擇步進(jìn)電機等。1、脈沖當(dāng)量的確定根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，X方向的脈沖當(dāng)量為δx=0.005mm/脈沖，Z方向為δz=0.01mm/脈沖。2、切削力的計算切削力的分析和計算過程如下：設(shè)工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，σb=650Mpa；選用刀具材料為硬質(zhì)合金YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角κr=45°，前角γo=10°，刃傾角λs=-0°；切削用量為：背吃刀量ap=1mm，進(jìn)給量f=0.18mm/r，切削速度

2、vc=90m/min。查表得：CFc=270，xFc=1.0，yFc=0.75，nFc=-0.15。查表得：主偏角κr的修正系數(shù)kκrFc=1.0；刃傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)均為1.0。由經(jīng)驗公式（3—2）,算得主切削力Fc=2673.4N。由經(jīng)驗公式Fc：Ff：Fp=1：0.35：0.4，算得進(jìn)給切削力Ff=935.69N，背向力Fp=1069.36N。3、滾珠絲杠螺母副的計算和選型（1）工作載荷Fm的計算已知移動部件總重G=1300N；車削力Fc=2673.4N，F(xiàn)p=1069.36N，F(xiàn)f=935.6

3、9N。根據(jù)Fz=Fc，F(xiàn)y=Fp，F(xiàn)x=Ff的對應(yīng)關(guān)系，可得：Fz=2673.4N，F(xiàn)y=1069.36N，F(xiàn)x=935.69N。選用矩形—三角形組合滑動導(dǎo)軌，查表，取K=1.15，μ=0.16，代入Fm=KFx+μ（Fz+G），得工作載荷Fm=1712N。（2）最大動載荷FQ的計算設(shè)本車床Z向在最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度v=0.8m/min，初選絲杠基本導(dǎo)程Ph=6mm，則此時絲杠轉(zhuǎn)速n=1000v/Ph=133r/min。取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h，代入L0=60nT/106，得絲杠系數(shù)L0=119

4、.7×106r。查表，取載荷系數(shù)fW=1.15，再取硬度系數(shù)fH=1，代入式（3—23），求得最大動載荷FQ=0fWfHFm=9703N。（1）初選型號根據(jù)計算出的最大動載荷，查表，選擇FL4006型滾珠絲杠副。其公稱直徑為40mm，基本導(dǎo)程為6mm，雙螺母滾珠總?cè)?shù)為3×2圈=6圈，精度等級取四級，額定動載荷為13200N，滿足要求。（2）傳動效率η的計算將公稱直徑d0=40mm，基本導(dǎo)程Ph=6mm，代入λ=arctan［Ph/(πd0)］，得絲杠螺旋升角λ=2°44′。將摩擦角φ=10′，代入η=tanλ/ta

5、n（λ+φ），得傳動效率η=94.2％。（3）剛度的驗算1）滾珠絲杠副的支承，采取一端軸向固定，一端簡支的方式，固定端采取一對推力角接觸球軸承，面對面組配。絲杠加上兩端接桿后，左右支承的中心距離約為a=1467mm；剛的彈性模量E=2.1×105MPa；查表，得滾珠直徑Dw=3.9688mm，算得絲杠底徑d2=公稱直徑d0—滾珠直徑Dw=36.0312mm，則絲杠截面積S=πd22/4=1019.64mm2。2）根據(jù)公式Z=（πd0/Dw）-3,求得單圈滾珠數(shù)目Z＝29；該型號絲杠為雙螺母，滾珠總?cè)?shù)為3×2＝6，則

6、滾珠總數(shù)量Ｚ∑=29×6=174。滾珠絲杠預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力FYJ＝Fm/3≈571N。則由式（3—27），求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ2≈0.00117mm。因為絲杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實際變形量可減小一半，取δ2＝0.000585mm。3）將以上算出的δ1和δ2代入δ總＝δ1+δ2，求得絲杠總變形量δ總＝0.012555mm＝12.555μm。查表，4級精度滾珠絲杠任意300mm軸向行程內(nèi)的變動量允許16μm，而對于跨度為1497mm的滾珠絲杠，總的變形量δ總只有12.555mm，可見絲

7、杠強度足夠。1）壓桿穩(wěn)定性校核根據(jù)式（3—28）計算失穩(wěn)時的臨界載荷Fk。查表，取支承系數(shù)fk＝2；由絲杠底徑d2＝36.0312mm，求得截面慣性徑I＝πd24/64≈82734.15mm4；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3；滾動螺母至軸向固定處的距離a取最大值1497mm。代入式（3－28），得臨界載荷Fk≈51012N，遠(yuǎn)大于工作載荷Fm（1712N）,故絲杠不會失穩(wěn)。綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。1、同步帶減速箱的設(shè)計為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時也為了使傳動系統(tǒng)的負(fù)載慣量盡可能的減小，傳動量中長

8、使用減速傳動。設(shè)計同步減速箱需要的原始數(shù)據(jù)有：帶傳遞的功率P，主動輪轉(zhuǎn)速n1和傳動比i，傳動系統(tǒng)的位置和工作條件等。（1）傳動比i的確定已知電動機的步距角α＝0.72°，脈沖當(dāng)量δz＝0.01mm/脈沖，滾珠絲杠導(dǎo)程Ph＝6mm。根據(jù)式（3—12）算得傳動比i＝1.2。（2）主動輪最高轉(zhuǎn)速n1由縱向床鞍的最快移動速度vzmax＝6000mm/m