《题目二：ck6136数控机床进给传动系统设计-滚珠丝杠副的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《题目二：ck6136数控机床进给传动系统设计-滚珠丝杠副的设计（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、题目一：CK6136数控机床进给传动系统设计-滚珠丝杠副的设计X轴滚珠丝杠副的参数计算由设计所给的条件：工作台的重量35Kg工作台的最大行程h = 230mm工作台导轨的摩擦系数：动摩擦系数林0 . 1 静摩擦系数从，= 0 . 2 快速进给速度Vmax = 10m/min定位精度20m300mm全行程25m重复定位精度10m其它状况见表3 -13-1 各种切削状况下的性能参数切削方式纵向切削力P (N)垂向切削力P(N)进给速度V(m/min)工作时间百分比强力切削2000 12000.610一般切削1000 5000.830精切削 500200 150快速进给 0 010101.1 确定滚
2、珠丝杠副的导程由传动关系，工作台最高移动速度电机最高转速传动比i等确定Ph Ph 其中=10m/min,=3000r/min,选择传动比是考虑到同步轮包角不能过小，并且传动系统的整体尺寸不能过大，故取传动比为0.8，所以Ph=10*1000/（3000*0.8）=4.17min/r 导程已经标准化，取偏大一点的标准值，即取Ph=5mm/r。1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算1.2.1 最小载荷Fmin 机器空载时滚珠丝杠副的传动力，如工作台重量引起的摩擦力。机器空载时滚珠丝杠副的传动力，主要由于工作台及其上的电机的重量引起的摩擦力。Fmin=fw=0.2*35*9.8=68.6N1.2.2 最
3、大载荷Fmax 选择机器承受最大负荷时滚珠丝杠副的传动链。机床切削时，切削力滚珠丝杠轴向的分力与导轨摩擦力之和即为Fmax（这时导轨摩擦力是由工作台、文件、夹具三者总的重量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同引起）。表3-2 车床常用切削状况及参数切削方式纵向切削力Pxi垂向切削力Pzi（N）进给速度Vim/min工作时间百分比丝杠轴向载荷(N)丝杠转速r/min强力切削200012000.6101668.8120一般切削10005000.830768.8160精切削500200150368.8200快速进给00101068.630001.2.3 滚珠丝杠副的当量转速nm及当量载荷Fm 滚珠丝杠
4、副在n1，n2，n3，nn各种转速下，各转速工作时间占总时间的百分比分别为t1%，t2%，t3%tn%，所受荷载分别是F1，F2，F3Fn。Nm= n1+ n2+nn各种切削方式下，丝杠转速ni= 其中 ni：丝杠转速 r/min Vi：进给速度 m/min 。查上表得 V1=0.6 V2=0.8 V3=1， V4=15 带入上式n1=120, n2=160，n3=200，n4=3000各种切削方式下，丝杠轴向载荷Fi= Pzi+（W+ Pxi）w=9.8*35Fi：丝杠轴向载荷 N Pxi：纵向切削力 N Pzi：垂向切削力 N 查表得Px1=2000N Px2=1000N Px3=500N
5、 Px4=0N Pz1=1200N Pz2=500N Pz3=200N Pz4=0N W =343N 带入得 F1=1668.8N F2=768.8N F3=368.8N F4=68.6N当量转速 Nm=120*+160*+200*+3000*=460r/min当量载荷 =711N1.3 确定预期额定动载荷按滚珠丝杠副的预期工作时间（小时）计算： Cam= =8959.7N有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负荷Fmax计算；Cam=feFmax=4.5*1668.8=7509.6N 选用中预载。式中;fe预加负荷系数（见表3-7）表3-7 预加载荷系数fe预加载荷类型轻预载中预载重预载fe6
6、.74.53.4以上二种结果比较后取其最大值即为滚珠丝杠副的Cam=7668.1N1.4 确定允许的最小螺纹底径d2m估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量m一般情况下，影响死区间隙的主要因素按影响程度自大到小排列顺序是： a. 滚珠丝杠本身的拉压刚度Ks； b. 支撑轴承的轴向刚度Kb； c. 滚珠丝杠副中滚珠与滚道德接触刚度Kc； d. 折合到滚珠丝杠副上的伺服系统的刚度KR； e. 联轴节的刚度Kt； f. 滚珠丝杠副的扭转刚度Kk； g. 螺母座、轴承座的刚度Kh。其中前三项是最主要的，而Ks又占总量的（1/31/2）。所以一般情况下可按下式精心进行计算： 机械装置中移动部件处在不同位置时系
7、统的刚度K是不同的，刚度最小处用Kmin表示。当滚珠丝杠副轴向有工作载荷作用时，传动系统中便产生弹性变形，且=F/K。从而影响了系统的传动精度，而Kmin处系统受影响最大。机床或机械装置的伺服系统精度大多在空载下检验。空载时作用在滚珠丝杠副上的最大轴向工作载荷是静摩擦力F0。移动部件在Kmin处起动和返回时，由于方向变化将产生误差2 F0/Kmin（又称摩擦死区误差）。它是影响重复定位精度的最主要因素。一般占重复定位精度的（1/21/3）。所以规定滚珠丝杠副允许的最大轴向变形：m. 重复定位精度 定位精度 影响定位精度最主要的因素是滚珠丝杠副的精度，其次是滚珠丝杠本身的拉压弹性变形（因这种弹性
8、变形随滚珠丝螺母在丝杠上的位置变化而变化）。以及滚珠丝杠副摩擦力矩的变化.等。一般估算是定位精度。以上两种方法算出的小值取为m（单位）。查表得重复定位精度10，定位精度25可以求得m=3 m=5 取两种结果较小值m=3估算最小螺纹底径滚珠丝杠副安装方式为一端固定，一端游动时 =6式中 E杨氏弹性模量2.1105N/mm2； m估算滚珠丝杠副最大允许轴向变形量（m）； F0导轨静摩擦力（N）。F0=0W（0为静摩擦系数）； L滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离（mm）。 L行程+安全行程+余程+螺母长度的一半+支承长度的一半 =行程+（24）Ph+4Ph+(46)Ph+(1/201/10)行
9、程 （1.051.1）行程+（1014）Ph L=1.1*220+12*5=302mm1.5 确定滚珠丝杠副规格代号 根据传动方式及使用情况，按照样本可以确定滚珠螺母型式。按照已估算出的Ph、Cam在样本中查出丝杠底径d2，额定动载荷Ca应注意到d2d2m，CaCam但不宜过大，否则会使滚珠丝杠副的转动惯量偏大，结构尺寸也偏大。接着再确定公称直径。循环周数，滚珠螺母的规格代号及有关的安装连接尺寸。综上所述，查表（3-8）和表（3-9）后选用FFZL2005-3型内循环螺纹预紧螺母式滚珠丝杠副。表3-8 滚珠丝杠副的主要参数规格代号公称直径Do公称导程Pho刚球直径dw丝杠底径d2循环次数丝杠外
10、径d1基本额定载荷刚度KCN/静载荷Coa动载荷CaFFZD2005-32053.516.9319.59.118.3536表3-9 滚珠丝杠副的主要安装尺寸螺母安装连接尺寸规格代号DD2L2D3BD4D5D6D7MD83636106211485.81020M625FFZD200 5-31.6 确定滚珠丝杠副预紧力当选择预紧螺母形式的滚珠丝杠副时需定预紧力Fp。 Fp=Fmax=*1668.8=556.3N1.7 确定滚珠丝杠副支承所用的轴承规格型号 a.计算轴承所受的最大轴向载荷FBmax,FBmax= Fmax=1668.8N b.按滚珠丝杠副支承的要求选择轴承的型号。由于滚珠丝杠副承受的载
11、荷既有轴向的，又有径向的，因而选用角接触球轴承。 c.确定轴承内径：为便于丝杠加工，轴承内径最好不大于滚珠丝杠的大径。在选用内循环滚珠丝杠副是必须有一端轴承内径略小于丝杠底径d2。其次轴承样本上规定的预紧力应大于轴承承受最大载荷FBmax的1/3。差轴承手册，固定端取轴承内径为17mm，选用70003AC型轴承。游动端取轴内径17mm，采用60003深沟球轴承。1.8 轴承的简化计算 由于轴系中一端对称安装同型号的角接触轴承，轴系处于三支点静不动状态，可简化为：将同一支点成对安装的轴承视为一个整体，并认为支反力作用点位于两轴承中点处，这一轴承组所受的载荷Fn等于轴向外载，径向基本额定静载荷Co
12、r2及径向基本额定动载荷Cr2可按下式计算：Cor2=2Cor，Cr2=1.625Cr式中 Cor单个轴承的径向基本额定静载荷； Cr单个轴承的径向基本额定动载荷。查手册7003AC的Cor=8.9KN Cr=13.1KN带入得 Cor2=19.8KN Cr2=21.3KN 查表e=0.68 查表 X=0.67，Y=1.14 P=XFr + YFa=0.67*894+1.14*608.5=734N 查表 fp=1.5，ft=1，Lh=20000 带入得 Cr=7.2KNCr2=21.3KN1.9 滚珠丝杠副工作图设计滚珠丝杠副的螺纹长度Lu+2Le=230+83+2*20=353mm表3-10 余程表公称导程456810121620余程（Le）16202432404250601.9.1 滚珠丝杠副的螺纹长度Le查余程表3-8，Le=20mm，Lu=行程+螺母长度=230+83=313mm滚珠丝杠副的螺纹长度 Ls= Lu+2 Le=353mm1.9.2 固定支承与游动支承距离 L1=383mm1.9.3 丝杠全长 L =5301.9.4 行程起点离固定支承距离 L
