滚珠丝杠副参数计算与选用.doc

滚珠丝杠副参数计算与选用 1、计算步骤 2、确定滚珠丝杠导程Ph 根据工作台最高移动速度Vmax , 电机最高转速nmax, 传动比等确定Ph。按下式计算，取较大圆整值。 Ph=(电机与滚珠丝杠副直联时，i=1) 3、滚珠丝杠副载荷及转速计算 这里的载荷及转速，是指滚珠丝杠的当量载荷Fm与当量转速nm。滚珠丝杠副在n1、n2、n3······nn转速下，各转速工作时间占总时间的百分比t1%、t2%、t3%······tn%，所受载荷分别是F1、F2、F3······Fn。当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等，可按下列公式计算：(nmax: 最大转速，nmin: 最小转速，Fmax: 最大载荷（切削时），Fmin: 最小载荷（空载时） 4、确定预期额定动载荷 ①按滚珠丝杠副预期工作时间Ln（小时）计算： ②按滚珠丝杠副预期运行距离Ls（千米）计算： ③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(N)式中：Ln-预期工作时间（小时，见表5)Ls-预期运行距离(km),一般取250km。fa-精度系数。根据初定的精度等级（见表6)选。fc-可靠性系数。一般情况fc=1。在重要场合，要求一组同样的滚珠丝杠副在同样条件下使用寿命超过希望寿命的90％以上时fc见表7选fw-负荷系数。根据负荷性质（见表8）选。fe-预加负荷系数。（见表9) 表－5 各类机械预期工作时间Ln 表－6 精度系数fa 机械类型 Ln(小时） 普通机械 5000～10000 普通机床 10000～20000 数控机床 20000 精密机床 20000 测示机械 15000 航空机械 1000 精度等级 1.2.3 4.5 7 10 fa 1.0 0.9 0.8 0.7 表－7 可靠性系数fc 可靠性% 90 95 96 97 98 99 fc 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 表－8 负荷性质系数fw 负荷性质 无冲击(很平稳） 轻微冲击 伴有冲击或振动 fw 1～1.2 1.2～1.5 1.5～2 表－9 预加负荷系数fe 预加负荷类型 轻预载 中预载 重预载 fe 6.7 4.5 3.4 以上三种计算结果中，取较大值为滚珠丝杠副的Camm。 5、按精度要求确定允许的滚珠丝杠最小螺纹底d2m a.滚珠丝杠副安装方式为一端固定，一端自由或游动时（见图-5）式中：E-杨氏弹性模量21×105N/mm2dm-估算的滚珠丝杠最大允许轴向变形量（mm）Fo-导轨静摩擦力（N)。Fo＝mow(mo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＋螺母长度一半＋支承长度的一半≈行程＋(2～4)Ph+4Ph+(4～6)Ph+(1/20～1/10)行程≈(1.05～1.1)行程＋(10～14)Phb.滚珠丝杠副安装为两端支承或两端固定（见图-5)式中：L-两个固定支承之间的距离（mm)L≈行程＋安全行程＋两个余程＋螺母长度＋一支承长度≈(1.1～1.2)行程＋(10～14)Ph其中重复定位精度或定位精度，上述两种方法估算出的小值为为系统刚性最小处刚度值，见下文12、13项计算)滚珠丝杠副公称中径dom≈d2m+Dw（钢球直径） 图－5 一端固定，一端自由G-Z 一端固定，一端游动G-Y 二端支承J-J 二端固定G-G 6、确定滚珠丝杠副规格代号 按照计算出的Ph,Cam及传动方式，使用情况，可在样本中先查出对应的滚珠丝杠公称直径do，应注意do≥dom, Ca≥Cam，但不宜过大，否则会使滚珠丝杠副转动惯量偏大，结构尺寸也偏大。接着确定循环圈数，滚珠螺母规格代号及相关的安装连接尺寸。 7、确定预紧滚珠丝杠副预紧力Fp 当选择预紧螺母型式的滚珠丝杠副时需确定预紧力Fp。当最大轴向工作载荷Fmax能确定时Fp=1/3 Fmax当最大轴向工作载荷不能确定时Fp=ξCa其中ξ值按表10选择，Ca是额定动载荷，可在样本上查到。 表－10 预加负荷类型 轻载荷 中载荷 重载荷 ξ 0.05 0.075 0.1 8、计算行程补偿值C和预拉伸力F1 考虑到丝杠运转过程中温升对丝杠副导程精度的影响，在精级要求较高的场合，应对滚珠丝杠副适当的预拉伸。对预拉伸的滚珠丝杠副规定目标行程值C,并计算预拉伸力。 式中：C-行程补偿值（mm)Dt-温度变化值2℃～3℃a-丝杆的线膨胀系数11.8×10-6度Lu-滚珠丝杠副的有效行程（mm)Lu≈工作台行程＋螺母长度＋两个安全行程≈行程＋(8～14)Ph 式中：F1-预位伸力