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1、计算举例某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算:已知: 工作台重量W =5000N 工作及夹具最大重量 W =3000N 工作台12最大行程L=1000mm工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数p =0.1 静摩擦K系数 p =0.2 快速进给速度 V =15m/min 定位精度 20 p /300mm 全 0maxm行程25p重复定位精度10p要求寿命20000小时(两班制工作十年)。mm表1切削方 式纵向切削 力Pxi(N)垂向切削 力Pzi(N)进给速度 Vi(m/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200012000.610292060一般切 削1
2、0002000.830185080精切削5002001501320100快速进 给00151080015001)确定滚珠丝杠副的导程Ph :滚珠丝杠副的导程mm:工作台最高移动速度m/min n晦：电机最高转速r/min1:传动比 因电机与丝杠直联，i=l 由表 1 查得门晦= 1500r/mm代入得，Ph = 1 Omm按第 2页表，取Ph = 10mm2）确定当量转速与当量载荷（1）各种切削方式下，丝杠转速ni=lnt :丝杠转速 r/mrn i = 1,2,A ;n 叫：进给速度 m/min 1 = 1,2,A ,n 由表 1 查得V = 06 V2 = 0.8;也=1, V4 =15代
3、入得til = 60? n2 = 80? n3 =100, n4 = 15001）各种切削方式下，丝杠轴向载荷耳讥+的+淹+匕）:丝杠轴向载荷N1 = 1,2,A ,n瑞:纵向切削力Ni = 1?2,A ;n%:垂向切削力Ni= 1,2,A ;n由表 1查得PX1 = 2000N, Px2 = 1000N?Px3 = 500N, Px4 = ONP21 = 1200N? Pa2 = 500N? Ps3 = 200N? Pa4 = ON 已知:= 5000N, W2 = 3000N代入得F = 2920N, F2 = 1850N? F3 = 1320N, F4 = SOON（3）当量转速nm:当
4、量转速r/mint1?t2?A心：工作时间百分比 由表 1查得t = 10,= 30, t3 = 50, t斗=10代入得 nm = 230r/mm2）当量载荷F血:当量载荷NF血=12$0N3）预期额定动载荷（1） 按预期工作时间估算九:预期额定动载荷 N按表 9查得：轻微冲击取 f=1.3 w按表7查得：13取坊i按表8查得：可靠性97%取f=0.44 c已知： L=20000 小时h代入得= 24815N（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载 F 计算 maxCam二坨耳冋按表10查得：中预载取 F=4.5e代入得九=13140N取以上两种结果的最大值= 24815N4）确定允许的最小螺
5、纹底径 （1）估算丝杠允许的最大轴向变形量 W（l/31/4）重复定位精度 W（1/41/5 ）定位精度:最大轴向变形量Mm已知：重复定位精度lOMm,定位精度25Mm =3 =6取两种结果的小值=3Mm（2）估算最小螺纹底径丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式4如：最小螺纹底径mm（1.1 1.2）行程 + （1014）弘静摩擦力片=卩阿已知：行程为1000mm,眄=5000Nj山二0 2L = 1320mmF = 1000N订加=25.9mm5）确定滚珠丝杠副的规格代号（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式（2）由计算出的Fhjgm在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-
6、3Ph = 10Ca = 36000 0 = 24815 d2 = 34.3 d =25.96) 确定滚珠丝杠副预紧力其中 F_ = 2920NFp 対 1000N7）行程补偿值与与拉伸力（ 1 ）行程补偿值C = 11.8AtLuxlO-3式中：Lu = Lk +Ln + 2LaLk = 1000 Ln =1刃（查木羊本）S 二（24）乩=30Lu 対 1210mmAt温差取2.5 CC 倒 36|im（2） 预拉伸力Ft =1.95Atd代入得Ft 讯 4807N8）确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格（ 1 ） 轴承所承受的最大轴向载荷代入得% 叱=7727N（ 2）轴承类型两端固定的支
7、承形式，选背对背 60角接触推力球轴承（ 3 ） 轴承内径d 略小于=343 Fep = 1 /3FEmax 取 d = 30mm代入得Fep = 2575N(4)轴承预紧力预加负荷$Fep(5)按样本选轴承型号规格当d=30mm预加负荷为：$FBP所以选 7602030TVP 轴承d=30mm预加负荷为2900 Fep = 25759 ) 滚珠丝杠副工作图设计(1) 丝杠螺纹长度 L ：sL=L+2L 由表二查得余程 Le=40 s u e绘制工作图(2) 两固定支承距离L1按样本查出螺母安装联接尺寸丝杠全长L(3) 行程起点离固定支承距离 L由工作图得Ls=1290L =13501L=14
8、10L=30010 ） 电机选择（略）11 ） 传动系统刚度（1）丝杠抗压刚度1 ）丝杠最小抗压刚度K=smin2X10K :最小抗压刚度 N/母m smind :丝杠底径2L :固定支承距离1K =575 N/旦m smin2）丝杠最大抗压刚度X102K =6.6smaxK :最大抗压刚度 N/凰m smaxK =6617 N/旦m(2) 支承轴承组合刚度1)一对预紧轴承的组合刚度K =2X2 34VZ2maxBOK :一对预紧轴承的组合刚度N/mBOd :滚珠直径 mmQZ :滚珠数Famax :最大轴向工作载荷 N0:轴承接触角由样本查出7602030TUP轴承甩咤 是预加载荷的3倍d
9、=7.144QZ=170=60K =8700 N/mamaxK =375 N/岸 mBO2）支承轴承组合刚度由表13 两端固定支承K=2 KbBOK=750 N/mb% ：支承轴承组合刚度N/知 3)滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度K= K ( -CCK :滚珠和滚道的接触刚度N/mCK :查样本上的刚度N/岸mCF :滚珠丝杠副预紧力 NPC :额定动载荷 Na由样本查得:K = 1410 N/m； C=3600N；CaF=1000 NP得 K=920 N/“mC12) 刚度验算及精度选择1)N/m231r_3S7N/mF0=啄已知 W=5000 N , 毘=0.21F1000 N0=F ：
10、静摩擦力 N 0炖：静摩擦系数W ：正压力 N 1（2）验算传动系统刚度Kminl-6o反向差值K ：传动系统刚度 Nmin已知反向差值或重复定位精度为 10K =222160min（3）传动系统刚度变化引起的定位误差疋max冠=1.7凰m（4）确定精度V :任意300mm内的行程变动量对半闭环系统言,300pV W0.8X定位精度-乐300p定位精度为20旦m/300V V14.3 母 m300p丝杠精度取为 3 级V =12“mV14.3300p(5) 确定滚珠丝杠副的规格代号已确定的型号：FFZD公称直径： 40 导程： 10螺纹长度： 1290丝杠全长： 1410P类3级精度FFZD4
11、010-3-P/1410X1290313) 验算临界压缩载荷F： Nc丝杠所受最大轴向载荷 Fmax 小于丝杠预拉伸力 F 不用验算14 ) 验算临界转速%n 二fS X107cn :临界转速n/mincf ：与支承形式有关的系数% :丝杠底径旳：临界转速计算长度mm由表14得f=21.9由样本得 d=34.32由工作图及表 14 得： L = L- Lc2 1 04310n =1500max15 ） 验算：D=D nn pw maxD ： 滚珠丝杠副的节圆直径 mmpwn : 滚珠丝杠副最高转速 n/minmaxD 41.4mmpwn =1500r/minmax62100V7000016）
12、滚珠丝杠副形位公差的标注 （略）表1：支承方式简图K22f一端固定 一端自由hd-LC2.0.251.8753.4一端固定 一端游动_LC1.脸二4号LC223.92715.1二端支承L11JLC2.13.1429.7二端固定LJC1弑一4輝UJ2|44.73021.9滚珠螺杆副为适应各种各样的用途，提供有 标准化的种类丰富的各种产品，可保证用户选择最合 适的滚 珠螺杆副。滚珠的循环方式有循环导管式、循环 器式、端盖式。预压方式有定位预压（双螺母方式、 错 位预压方式）、定压预压，可根据用途选择使用适 当的类型。 另外，不仅有以前的螺杆轴旋转使用法，而 且最 适合于螺母旋转使用法的螺母旋转式滚
13、珠螺杆副也已系 列化了。 螺杆轴有被高精度研磨加工的精密 滚珠螺杆副（精度分为从COC7的6个等级）和经高精度转造加工成型的转造滚珠螺杆副（精度分 为从C7C10的3个 等级）。另外，为了应付用户急需交货的情况，公司还备 有已对轴端部进行了 加工的成品、可自由对轴端部进 行追加工的半成品及转造滚珠螺杆副。 作为滚珠螺杆副的周边零配件， 在使用上所必要的 螺杆轴支撑单元、螺母支座、锁紧螺母等也已被标准 化了，可供用户选择使用。滚珠 螺杆副是滚珠沿螺杆与螺母间的螺纹沟槽做滚 动运动，因此可获得高效率，与过去的滑动螺杆相 比，驱 动扭矩仅为 1/3 以下。从而，不仅可将回转运动变为直线运动，而且可容易地将直线 运动变为回转运动。 滚珠螺杆副的导程精度，以J I S规格（JISB1191、1192）为标准，进行精度管理。精度等级COC5 用直线性及方向性表示导程精度，C7C10用螺纹长度300mm的累积导程误差表示其导程精度。 累 积 实际导程 是对 滚 珠 螺杆 副 进行实际测试的 累 积 导程 误 差。 THK BNK 1408-2.5RRG2+671LC7Y KUMIKO-40 SKF HRF 180x20 丝杠 PSS2030N1D06
