滾珠絲桿實(shí)際計(jì)算

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1、某臺(tái)加工中心臺(tái)進(jìn)給用滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算: ?? : 工作臺(tái)重量?? W1=5000N? 工作與夾具最大重量W2=3000N??? 工作臺(tái)最大行程 LK=1000mm??? 工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù):動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.1??? 靜摩擦系數(shù)μ0=0.2??? 快速進(jìn)給速度?? Vmax=15m/min?? 定位精度20 μm/300mm??? 全行程25μm?? 重復(fù)定位精度10μm??? 要求20000小時(shí)(兩班制工作十年)。 表1 切削方式 縱向切削力 Pxi(N) 垂向切削力 Pzi(N) 進(jìn)給速度 Vi(m/min) 工作時(shí)間百分比 % 絲杠軸向載荷 (N) 絲

2、杠轉(zhuǎn)速 r/min 強(qiáng)力切削 2000 1200 0.6 10 2920 一般切削 1000 200 0.8 30 1850 80 精切削 500 200 1 50 1320 100 快速進(jìn)給 0 0 15 10 800 1500 1)確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 因電機(jī)與絲杠直聯(lián)，i=1 由表1查得 代入得， 按第2頁表，取 ?? 2〕確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷 〔1〕 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速 ???? ??? 由表1查得 ???? ?? 代入得 ???? 〔1〕各種切削方式下，絲杠軸向載荷

3、 由表1查得 ????? 代入得 〔3〕當(dāng)量轉(zhuǎn)速 由表1查得 代入得 〔2〕當(dāng)量載荷 代入得 3〕預(yù)期額定動(dòng)載荷 〔1〕 按預(yù)期工作時(shí)間估算 按表9查得：輕微沖擊取 fw=1.3 按表7查得：1～3取 按表8查得：可靠性97%取fc=0.44 ：Lh=20000小時(shí) 代入得 〔2〕擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大負(fù)載Fmax計(jì)算： 按表10查得：中預(yù)載取 Fe=4.5 代入得 取以上兩種結(jié)果的最大值 4〕確定允許的最小螺紋底徑 〔1〕 估算絲杠允許的最大軸向變形量 ① ≤〔1/3～1/4〕重復(fù)

4、定位精度 ② ≤〔1/4～1/5〕定位精度 ?? : 最大軸向變形量??? μm ：重復(fù)定位精度10μm, 定位精度25μm ??? ① =3 ??? ② =6 取兩種結(jié)果的小值 =3μm (2〕估算最小螺紋底徑 ?? 絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式 ?? (1.1～1.2)行程+〔10～14〕 ：行程為1000mm, 代入得 5〕確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) 〔1〕選內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式法蘭，直筒雙螺母型墊片預(yù)形式 〔2〕 由計(jì)算出的在樣本中取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副 FFZD4010-3 6) 確定滾珠絲杠副預(yù)緊力 ??? 其

5、中 7〕行程補(bǔ)償值與與拉伸力 〔1〕??????? 行程補(bǔ)償值 ??? 式中： =〔2～4〕 (2) 預(yù)拉伸力 代入得 8〕確定滾珠絲杠副支承用的軸承代號(hào)、規(guī)格 〔1〕 軸承所承受的最大軸向載荷 ???? 代入得 ???? 〔2〕軸承類型 兩端固定的支承形式，選背對(duì)背60°角接觸推力球軸承 〔3〕 軸承內(nèi)徑 ?? d 略小于 取 代入得 ?? 〔4〕軸承預(yù)緊力 預(yù)加負(fù)荷≥ 〔5〕按樣本選軸承型號(hào)規(guī)格 ???? 當(dāng)d=30mm?? 預(yù)加負(fù)荷為：≥FBP ?????? 所以選7602030TVP軸承 ?????????

6、? d=30mm 預(yù)加負(fù)荷為 9 )?? 滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì) (1) 絲杠螺紋長(zhǎng)度Ls： Ls=Lu+2Le?? 由表二查得余程Le=40 繪制工作圖 〔2〕兩固定支承距離L1 按樣本查出螺母安裝聯(lián)接尺寸 絲杠全長(zhǎng)L 〔3〕行程起點(diǎn)離固定支承距離L0 由工作圖得 Ls=1290 L1=1350 L=1410 L0=30 10 ) 電機(jī)選擇〔略〕 11 ) 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 〔1〕絲杠抗壓剛度 ??? 1〕絲杠最小抗壓剛度 Ksmin= 6.6 ×10 Ksmin ：最小抗壓剛度???? N/m d2?? ：絲杠底徑 L1??? ：固定支承距

7、離 Ksmin=575 N/m 2〕絲杠最大抗壓剛度 Ksmax=6.6 ×10 Ksmax ：最大抗壓剛度???? N/m Ksmax=6617 N/m (2) 支承軸承組合剛度 1)一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度 KBO=2×2.34 KBO：一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度??? N/m dQ?? ：滾珠直徑??? mm Z??? ：滾珠數(shù) Famax ：最大軸向工作載荷?? N ???? ：軸承接觸角 由樣本查出7602030TUP軸承是預(yù)加載荷的3倍 dQ=7.144?????? Z=17????=60 Kamax=8700??? N/m KBO=375???

8、N/m 2〕支承軸承組合剛度 由表13兩端固定支承 Kb=2 KBO Kb=750??? N/m Kb?? ：支承軸承組合剛度?? N/m 3〕滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度 KC= KC( KC ：滾珠和滾道的接觸剛度??? N/m KC：查樣本上的剛度??? N/m FP?? ：滾珠絲杠副預(yù)緊力??? N Ca?? ：額定動(dòng)載荷????? N 由樣本查得： KC=1410 N/m；Ca=3600N； FP=1000??? N 得KC=920??? N/m 12)?? 剛度驗(yàn)算與精度選擇 〔1〕 = = N/m =

9、 N/m F0 = W1=5000?? N ，??=0.2 F0=1000?? N F0???：?? 靜摩擦力????? N ：靜摩擦系數(shù) W1?? ：正壓力????? N 〔2〕驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 Kmin Kmin ：傳動(dòng)系統(tǒng)剛度??? N 反向差值或重復(fù)定位精度為10 Kmin=222＞160 〔3〕傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差 =1.7m 〔4〕確定精度 ??? V300p?? ：任意300mm內(nèi)的行程變動(dòng)量對(duì)半閉環(huán)系統(tǒng)言， ?? V300p≤0.8×定位精度- 定位精度為20m/300 V300p＜14.3m 絲杠精

10、度取為3級(jí) V300p=12m＜14.3 (5) 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) 已確定的型號(hào)：FFZD 公稱直徑：40??? 導(dǎo)程：10 螺紋長(zhǎng)度：1290 絲杠全長(zhǎng)：1410 P類3級(jí)精度 FFZD4010-3-P3?? /1410×1290 13)?? 驗(yàn)算臨界壓縮載荷?? Fc??? ：?? N 絲杠所受最大軸向載荷Fmax小于絲杠預(yù)拉伸力F不用驗(yàn)算。 14 ) 驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 nc=f×10 nc?? :??? 臨界轉(zhuǎn)速????? n/min f??? ：與支承形式有關(guān)的系數(shù) ：絲杠底徑 ?? ：臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度???? mm 由表14得f=21.9 由

11、樣本得d2=34.3 由工作圖與表14得：Lc2= L1- L0 4310＞nmax=1500 15 ) 驗(yàn)算： Dn=Dpw nmax D pw ：?? 滾珠絲杠副的節(jié)圓直徑??? mm nmax :?? 滾珠絲杠副最高轉(zhuǎn)速??? n/min Dpw≈41.4mm nmax=1500r/min 62100＜70000 16)?? 滾珠絲杠副形位公差的標(biāo)注?? 〔略〕 表1： 支承方式 簡(jiǎn) 圖 K2 　λ f 一端固定 一端自由 0.25 1.875 3.4 一端固定 一端游動(dòng) 2 3.927 15.1 二端支承 1 3.142 9.7 二端固定 4 4.730 21.9