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1、滚珠丝杠设计与校核（四）滚珠丝杠选择1、滚珠丝杠工作长度计算l 二 l +1+1工作台 行程 余量丝杠工作长度：1 二 100 + 320 + 20 二 440mmX丝杠工作载荷：F二500NX丝杠的工况均为：刷鞋机每天开机6小时；每年300个工作日；工作8年以上。丝杠材料：CrWMn钢；滚道硬度为5862HRC ；丝杠传动精度为土 0.04mm。v ，x 10000.5 x 1000平均转速 n=125r/min （n 工作台 =125r / min ）p42、计算载荷FC求解F K K K F 1.1x1.0x1.0x500N 550NC F H A m查机电一体化设计基础表2-6； 2-
2、7； 2-8的K 1.1； K 1.0； K 1.0，查表 2-4 取 C 级精度。FHA表 2-6 载荷系数载荷性质无冲击平稳运转般运转有冲击和振动运 转KF11.21.21.51.52.5表 2-7 硬度系数滚道实际硬度M5855504540KH1.01.111.562.43.85表 2-8 精度系数精度等级C、DE、FGHKA1.01.11.251.433、额定动载荷计算C计算a寿命：L 二 6 x 300 x 8 二 14400hhn Lf200 x 14400)|mh=550 x 31.67 x 1043 1.67 x 104N 沁 3160NCf = FaC4、滚珠丝杠副选择假设选
3、用FC1型号，按滚珠丝杠副的额定动载荷C等于或稍大于C的原 aa则，选汉江机床厂出品的2004-2.5, C二5393N，a其参数如下：D = 20 mm0p = 2.5mm九=3。38滚珠直径d = 2.381mm0滚道半径 R - 052d = 0.52 x 2.381 = 1.238mm0( d (2 381 偏心距 e 二 0.707 R f = 0.707 x 1.238二 3.358 x 10-2mm2丿k2丿丝杠内径d = D + 2e一 2R = (20 + 2x3.358 x 10-2 - 2x 1.238)mm = 17.59mm5、稳定性验算1）由于一端轴向固定的长丝杠在
4、工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数S（见表2-10）丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷f （N）按下式计算： crF =泌cr(pl) 2式中，E为丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206GPa；l为丝杠工作长度（m）； Ia为丝杠危险截面的轴惯性矩（m4）；卩为长度系数，见表2-10。64依题意，I 二畔二 3.14 xG.。1759二 4.7 x 10-9m4取卩=2/3，则兀2 EIF = aXcr( pl )2=342 X 206 X109 X 4.7 X10一9 = 1.11 x 105N2 x 0.39513 丿F =叽=3
5、42 x 206 x 109 x 彳7 x 10-9 = 1.38 x 105N Ycr(pl)2安全系数F1.11 x 105出二二 222x F 500mQ _ F _ 1.38 x 105 _ 276S = c = 276Y F 500m查表2-10, S=2.53.3。SS,丝杠是安全的，不会失稳。2)高速长丝杠工作时可能发生共振，因此需验算其不会发生共振的最高转速n。要求丝杠的最大转速n ncr max cr临界转速 n (r/min)crncr=9910fC2di（卩 l）2=9910x3.9272 x 0.0175972S2-x 0.4413丿=31242r /min该丝杠工作转
6、速n = 125r /min ncr3滚珠丝杠副还受D0n值的限制，通常要求D0n 7 x 104 mm -r / minD n = 20 x 125 二 2500 7 x 104 0所以该丝杠副工作稳定。6、刚度验算滚珠丝杠在工作负载F (N)和转矩T(N - m)共同作用下引起每个导程的变形量AL (m)为0AL =巴土辽0 EA 2兀 GJ c式中，A为丝杠截面积， A =丄兀d2(m2)； J为丝杠的极惯性矩，41cJ = d 4(4); G为丝杠切变模量，对钢G = 83.3GPa ； T(N - m)为转矩。c 32 1T = Fmtan j式中，p为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数
7、；F为平均工作负载。本题 m取摩擦系数为tan p = 0.0025，则p = 840 。-m 沁 0.33N - mT=500 x 20 x 10一3 x tan (338OT)N按最不利的情况取（其中F二F ）mpFp2T4pF 16 p2TAL =+=+0 EA 2兀 GJ兀Ed 2 兀 2Gd 4+3.14 x 206 x 109 x 0.0175923.142 x 83.3 x 109 x 0.0175944 x 4 x 10-3 x 50016 x (4 x 10-3) x 0.33沁 3.997 x 10-8m则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为AL lAL0 0.44
8、 x3.997 x 10-24 x 10 -3pm 4.40 pm通常要求丝杠的导程误差AL应小于其传动精度的1/2，即AL c x 0.04 0.02mm 20 pm2 2AL Ial ， 该丝杠满足刚度要求。7、效率验算滚珠丝杠副的传动效率n为 96 %tan 九tan338n tan(九 + p)tan(338+840)n 要求在 90%95%之间，所以该丝杠副合格。（五）滚动直线导轨选择1 、已知参数滑座上载荷F滑座个数M单向行程长度ls每分钟往复次数441N1个每天工作一年工作日数6小时300天440mm4次寿命5年F = mg = 45 x 9.8 = 441N2、导轨额定寿命计算
9、計 6 x 300 x 5 二 9000h由公式 2-10：,_ T x 103h 2 L nsT -导轨额定行程长度寿命（km） sL -工作单形成长度（m）sn - 每小时往复次数（次 / h ）得：T 二 2Tln/103 二 2x9000x 0.44x 4x 60/103 二 1900.8km sh s因导轨上使用1个滑座，由表 215-218确定接触系数：f = 0.81c硬度系数：f = 1H温度系数：fT = 1负荷系数：f = 1.5w)3 丿由式 2-9：fHfTf CH T caf FK -寿命系数，一般取50kmF-滑座工作载荷NC-额定动载荷Na得：F3T /Kf220.5x31900.8/50 x 1.5C = s w = 13 73Na f f f1X1X 0.81HTCF = FX = 441 = 220.5N M 2查机械电子工程专业课程设计指导书表3-19，选LY25AL，其基本额定载荷为：C = 1740 N ，能满足使用要求 a
