《机床传动丝杠与电机的选型计算问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机床传动丝杠与电机的选型计算问题（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、选择条件：1、工作台质量：m1=60kg2、工件质量：m2=20kg3、行程长度：ls=1000mm4、最大速度：Vmax=1m/s5、加速时间：t1=0.15s6、减速时间：t2=0.15s7、每分钟往返次数：=8min-18、无效行程：=0.15mm9、定位精度：0.3mm/1000mm10、反复定位精度：0.1mm11、最小进给量：s=0.02mm/脉冲12、希望寿命时间：h=30000h13、驱动马达转速：r=3000r/min14、马达惯性扭矩：Jm=1*10-3kg.m215、减速机速比：A=116、导轨摩擦系数：u=0.003 （滚动）17、无负荷阻力：f=15N二、选择项目
2、：滚珠丝杠轴直径：导程：螺母型号：精度：轴向间隙（预压）：丝杠支撑方式：驱动马达：1、导程精度与轴向间隙（预压）的选择a、导程精度的选择：为了得到定位精度土 0.3mm/1000mm： 0.3/1000 = 0.09/300 导程精度必须选择土0.09/300mm以上。根据滚珠丝杠精度等级选择如下:C7 （运行距离误差：0.05mm/300mm）因精度等级C7既有轧制又有精密，在此首选价格低 廉的轧制丝杠。b、轴向间隙（预压）的选择：为了满足0.15mm无效行程的要求，必须选择轴向间隙在0.15以下的滚珠丝杠。2、丝杠轴的选择a、假定丝杠轴长度：假定螺母全长100mm、丝杠轴末端长度100mm
3、所以根据行程长度1000mm决定全长如下：1000+100+100=1200mmb、导程的选择：驱动马达的额定转速3000r/min、最高速度1m/s时，滚珠丝杠导程如下：1*1000*60/3000=20mm因此，必须选择导程20mm或20mm以上的导程。c、丝杠轴直径的选择：符合15-66上的（导程精度与轴向间隙（预压）的选择）部分中所规定的要求的滚珠丝杠型号：丝杠轴直径为32mm以下的轧制滚珠丝杠；15-66上的（丝杠轴的选择）部分所规定的要求:导程：20,30,40,60,80 （参照15-33上的表17）如下：丝杠轴直径 导程15mm20mm15mm30mm20mm20mm20mm4
4、0mm30mm60mm根据15-66上的（丝杠轴的选择），由于丝杠轴长度必须是1200mm，15mm的轴颈太过细长，因此应选择直径20mm以上的丝杠轴。由上所述，有三种符合要求的丝杠轴直径和导程的组合：丝杠轴直径 导程20mm20mm30mm60mmd、丝杠轴支撑方法的选择因行程是很长的1000mm，最高速度1m/s属高速使用，故丝杠轴的支撑方法可选择固定-支撑或固定-固定但是固定-固定的方式结构比较复杂，且部件精度和组装精度要求较高因此滚珠丝杠的支撑方式选用固定-支撑的方式。三、容许轴向负荷的探讨：1、最大轴向负荷的计算导向面的阻力 f=15N (无负荷时)工作台质量 m1=60kg工件质量
5、m2=20kg导向面上的摩擦系数u=0.003最大速度Vmax=1m/s重力加速度g=9.807m/s2加速时间 t1=0.15s由此可知，所需数值如下加速度：a=Vmax/t1=6.67m/s2去路加速时Fa1=u*(m1+m2)*g+f+(m1+m2)*a=550N去路等速时Fa2=u*(m1+m2)*g+f=17N去路减速时Fa3=u*(m1+m2)*g+f-(m1+m2)*a=-516N返程加速时Fa4=-u*(m1+m2)*g-f-(m1+m2)*a=-550N返程等速时Fa5=u*(m1+m2)*g-f=-17N返程减速时Fa6=-u*(m1+m2)*g-f+(m1+m2)*a=5
6、16N作用在滚珠丝杠上的最大轴向负荷如下所示：Famax=Fa1=550因此，如果使用20mm导程（最小沟槽谷径17.5mm）没有问题，那么使用直径为30mm的丝杠也应该符合条件。所以，对于丝杠轴的挫曲载荷和容许压缩拉伸负荷的以下计算，是假定20mm的丝杠轴直径和20mm的导程。2、丝杠轴的挫曲载荷与安装方法相关的系数n 2=20 （参照A15-34）为考虑挫曲因素，螺母和轴承间的安装方法按固定-固定方式。安装间距 ta=1100mm （推算）丝杠槽沟槽谷径dt=17.5mmP1=n 2 - （d14/ta2/）x104/=20x17.54/11002/x104/=15500N3、丝杠轴的容许
7、拉伸压缩负荷P2=116xd12/=116x17.52/=35500N最大轴向不得大于计算所得的挫曲载荷和容易拉伸压缩负荷。因此，满足这些条件的滚珠丝杠在使用上没有问题。四、容许转速的探索1、最高转速丝杠轴直径：20mm导程：20mm最大速度 Vmax=1m/s导程 Ph=20mmNmax=Vmaxx60x103/Ph=3000min-1/丝杠轴直径：20mm导程：40mm最大速度 Vmax=1m/s导程 Ph=40mmNmax=Vmaxx60x103/Ph=1500min-1/ 丝杠轴直径：30mm导程：60mm最大速度 Vmax=1m/s导程 Ph=60mmNmax=Vmaxx60x103
8、/Ph=3000min-1/2、由丝杠轴的危险速度所决定的容许转速与安装方法相关的系数入2=15.1 （参照A15-36）为了考虑危险速度，螺母-轴承间的安装方法按固定-支撑。丝杠轴直径：20mm导程：20mm和40mm丝杠轴沟槽谷径d1=17.5mmN1=A 2xd1/tb2/x107/=2180min-1/丝杠轴直径：20mm导程：60mm丝杠轴沟槽谷径 d1=26.4mmN1=A 2xd1/tb2/x107/=3294min-1/3、由DN值所决定的容许转速丝杠轴直径：20mm导程：20mm和40mm （大导程滚珠丝杠）钢球中心直径 D=20.75mmN2=70000/D=3370min
9、-1/丝杠轴直径：20mm导程：60mm （大导程滚珠丝杠）钢球中心直径 D=31.25mmN2=70000/D=2240min-1/由上述可见，当滚珠丝杠的丝杠轴直径为20mm、导程为20mm时，丝杠轴的最高转速超过了 危险转速。相反，当一组丝杠轴直径为20mm、导程为40mm及另一组丝杠轴直径为30mm、导程为60mm 时，能满足危险速度和DN值。因此选择丝杠轴直径为20mm、导程为40mm及丝杠直径为30mm、导程为60mm的丝杠。螺母型号的选择一、螺母型号的选择使用轧制滚珠丝杠，丝杠轴直径20mm、导程40mm及丝杠轴直径30mm、导程60mm的螺母为 大导程轧制滚珠丝杠WTF型，因此
10、可以选择：WTF2040-2(Ca=5.4KN，Coa=13.6KN)WTF2040-3(Ca=6.6KN、Coa=17.2KN)WTF3060-2(Ca=11.8KN，Coa=30.6KN)WTF3060-3(Ca=14.5KN、Coa=38.9KN)二、容许轴向负荷的探索对基本静额定负荷(Coa)最小的WTF2040-2型(Coa=13.6KN)进行容许轴向负荷的探索。 假定此型号用于高速搬运装置以及加速、减速时作用冲击负荷，故静态安全系数(fs)为 2.5 (参照15-43上的表18)。Coa/fs=5440N与最大轴向负荷550N相比，得出的容许轴向负荷大，因而此型号没有问题。1、运行
11、距离的计算最大速度Vmax=1m/s加速时间t1=0.15s减速时间t3=0.15s加速时的运行距离 l1.4=Vmax t1/2x103/=75mm等速时的运行距离l2.5=ls-Vmax t1+Vmax t3/2x103/=850mm减速时的运行距离l3.6=Vmax t3/2x103/=75mm根据以上条件，轴向负荷和运行距离的关系如下表所示。动作 轴方向负荷Fan（N）运行距离IN（mm）去路加速时55075去路等速运动时17850去路减速时 -51675返程加速时-55075返程等速运动时-17850返程减速时 51675 由于负荷方向（表示为正或负）与Fa3、Fa4和Fa5相反，计
12、算两方向的轴向平均负荷。2、轴向平均负荷正符号方向的轴向平均负荷因为负荷方向不同，按Fa3.4.5=ON，来计算轴向平均负荷。3Fm1=Fa13/xl1+Fa23/xl2+Fa63/xl6 =225Nl1+l2+l3+l4+l5+l6负符号方向的轴向平均负荷因为负荷方向不同，按Fa1.2.6=ON，来计算轴向平均负荷。3Fm1= |Fa1|3/xl1+|Fa2|3/xl2+|Fa6|3/xl6 =225Nl1+l2+l3+l4+l5+l6因Fm1=Fm2，所以轴向平均负荷为Fm=Fm1=Fm2.3、额定寿命负荷系数fw=1.5 （参照A15-44上的表19）平均负荷Fm=225N额定寿命L(r
13、ev)L=(Ca Fm)3/x106/探讨的型号动额定负荷额定寿命WTF2040-254004.1X109/WTF2040-366007.47X109/WTF3060-2118004.27X1010/WTF2040-3145004、每分钟平均转数7.93X1010/每分钟往返次数n=8min-1/行程 ls=1000mm导程：Ph=40mmNm=2n ls/Ph=400min-1/导程：Ph=60mmNm=2n ls/Ph=267min-1/5、根据额定寿命计算工作寿命时间WTF2040-2额定寿命 L=4.1X109/rev每分钟平均转数Nm=400min-1/Lh=L/60Nm=17100
14、0hWTF2040-3额定寿命 L=7.47X109/rev每分钟平均转数Nm=400min-1/Lh=L/60Nm=311000hWTF2040-2额定寿命 L=4.27X1010/rev每分钟平均转数Nm=267min-1/Lh=L/60Nm=2670000hWTF2040-2额定寿命 L=7.93X1010/rev每分钟平均转数Nm=267min-1/Lh=L/60Nm=4950000h6、根据额定寿命计算运行距离寿命WTF2040-2额定寿命 L=4.1x109/rev导程 Ph=40mmLs=LXPhX10-6/=164000kmWTF2040-3额定寿命 L=7.47x109/rev导程 Ph=40mmLs=LXPhX10-6/=298800kmWTF3060-2额定寿命 L=4.27x1010/rev导程 Ph=60mmLs=LXPhX10-6/=164000kmWTF3060-3额定寿命 L=7.93x1010/rev导程 Ph=60mmLs=LXPhX10-6/=4758000km由上可知，能满足希望寿命时间30000小时，可选择以下型号。WTF2040-2WTF2040-3WTF3060-2WTF3060-3
