滚珠丝杠副精要.ppt

滚珠丝杠副的选择及设计计算 滚珠丝杠副结构的选择 根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，可选择适当的结构形式。 （1）当允许有间隙存在时（如垂直运动）可选用具有单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副。 （2）当必须有预紧或在使用过程中因磨损而需要定期调整时，应采用双螺母螺纹调隙预紧式或齿差调隙预紧式结构。 （3）当具备良好的防尘条件，且只需在装配时调整间隙及预紧力时，可采用结构简单的双螺母垫片调隙预紧式结构。 滚珠丝杠副结构尺寸的选择 选用滚珠丝杠副时通常主要选择丝杠的公称直径d0和基本导程l0。 公称直径d0应根据轴向最大载荷按滚珠丝杠副尺寸系列选择。螺纹长度ls在允许的情况下要尽量短，一般取ls/d0小于30为宜；基本导程l0应按承载能力、传动精度及传动速度选取,l0大则承载能力也大,l0小则传动精度较高。要求传动速度快时，可选用大导程滚珠丝杠副。 滚珠丝杠副的选择步骤 在选用滚珠丝杠副时，必须知道实际工作条件：最大的工作载荷Fmax（或平均工作载荷Fcp）（N）作用下的使用寿命T（h）、丝杠的工作长度（或螺母的有效行程）l（mm）、丝杠的转速n（或平均转速ncp）（r/min）、滚道的硬度HRC及丝杠的工况，然后按步骤进行选择。 即已知条件：最大工作载荷Fmax（N）或平均工作载荷Fcp; 丝杠副的使用寿命T（h） ； 丝杠的工作长度（或螺母的有效长度）l(m); 丝杠的转速n（平均转速ncp或最大转速nmax） (r/min); 滚道硬度HRC及运转情况。 滚珠丝杠副的选择步骤 1、承载能力的选择 首先计算作用于丝杠轴向的最大动载荷FQ，然后根据FQ选择丝杠副的型号。 FQ的计算公式为 式中，L为滚珠丝杠寿命系数（单位为1x106r，如1.5则为1.5x106r），L=60nT/106。 滚珠丝杠副的选择步骤 2、压杆稳定性核算 实际承受载荷的能力Fk应不小于最大工作载荷Fmax，即 式中，fk为压杆稳定的支承系数（双推-双推时为4，单推-单推时为1，双推-简支时为2，双推-自由时为0.25）；E为钢的弹性模量，E=2.1×105 MPa；I为丝杠小径d1的截面惯性矩（ ）；K为压杆稳定安全系数，一般取为2.5~4，垂直安装时取小值。 滚珠丝杠副的选择步骤 3、刚度的验算 滚珠丝杠在轴向力的作用下将产生伸长或缩短，在扭矩的作用下将产生扭矩变形而影响丝杠导程的变化，从而影响传动精度及定位精度，故应验算满载时的变形量。其验算公式如下： 式中，S为丝杠的最小截面积（cm2）；M为扭矩（N·cm）；G为钢的抗扭矩截面模量G=8.24×104 MPa；Ip为截面对圆心的极惯性矩；?L的单位为cm。“+”用于拉伸时，“-”用于压缩时。 滚珠丝杠副的选择步骤 例题：试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。已知平均工作载荷Fcp＝3800N，丝杠工作长度l＝1.2m，平均转速ncp＝100r/min，最大转速nmax＝10000r/min，使用寿命T ＝15000h左右，丝杠材料为CrWMn钢，滚道硬度为58~62HRC,传动精度要求, 。 解：（1）计算最大动载荷FQ 滚珠丝杠副的选择步骤 （2）按照满足Ca≥FQ的原则选择丝杠副尺寸，查表得如下规格： 滚珠丝杠副的选择步骤 考虑各种因素，选FFZD5006-5，其中： 公称直径：D0=50mm 导程：l0=6mm 螺旋角：λ=arctan(6/(50π))=2°11′ 滚珠直径：d0=3.969mm 丝杠内径：d1=45.76mm 滚珠丝杠副的选择步骤 （3）稳定性核算 由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能发生失稳,所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于[S]。 丝杠实际承受载荷的能力Fk 式中：E--丝杠的弹性模量，对钢E=2.1×105 MPa I--丝杠危险截面的轴惯性矩 双推-简支时： 滚珠丝杠副的选择步骤 （4）刚度的验算 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?L（m）为 式中：S—丝杠的截面积， Ip—丝杠的极惯性矩， G—丝杠切变模量，对于钢G=8.23×104 MPa M—扭矩 滚珠丝杠副的选择步骤 按最不利的情况，即取F=Fcp，则 丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的