滚珠丝杠螺母副的计算和选型资料.doc

Δ3 一?进给传动部件的计算和选型 进给传动部件的计算和选型主要包括:确定脉冲当量?计算切削力?选择滚珠丝杠螺母副?计算减速器?选择步进电机等? 脉冲当量的确定 根据设计任务的要求,X方向的脉冲当量为δx=0.005mm/脉冲,Z方向为δz=0.01mm/脉冲? 切削力的计算 切削力的分析和计算过程如下: 设工件材料为碳素结构钢,σb=650Mpa;选用刀具材料为硬质合金YT15;刀具几何参数为:主偏角κr=60°,前角γo=10°,刃倾角λs=-5°;切削用量为:背吃刀量ap=3mm,进给量f=0.6mm/r,切削速度vc=105m/min? 查表得:CFc=2795,xFc=1.0,yFc=0.75,nFc=-0.15? 查表得:主偏角κr的修正系数kκrFc=0.94;刃倾角?前角和刀尖圆弧半径的修正系数均为1.0? 由经验公式(3—2),算得主切削力Fc=2673.4N?由经验公式Fc:Ff:Fp=1:0.35:0.4,算得进给切削力Ff=935.69N,背向力Fp=1069.36N? 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 工作载荷Fm的计算 已知移动部件总重G=1300N;车削力Fc=2673.4N,Fp=1069.36N,Ff=935.69N?根据Fz=Fc,Fy=Fp,Fx=Ff的对应关系,可得:Fz=2673.4N,Fy=1069.36N,Fx=935.69N? 选用矩形—三角形组合滑动导轨,查表,取K=1.15,μ=0.16,代入Fm=KFx+μ(Fz+G),得工作载荷Fm=1712N? 最大动载荷FQ的计算 设本车床Z向在最大切削力条件下最快的进给速度v=0.8m/min,初选丝杠基本导程Ph=6mm,则此时丝杠转速n=1000v/Ph=133r/min? 取滚珠丝杠的使用寿命T=15000h,代入L0=60nT/106,得丝杠系数L0=119.7×106r? 查表,取载荷系数fW=1.15,再取硬度系数fH=1,代入式(3—23),求得最大动载荷FQ=0fWfHFm=9703N? 初选型号 根据计算出的最大动载荷,查表,选择FL4006型滚珠丝杠副?其公称直径为40mm,基本导程为6mm,双螺母滚珠总圈数为3×2圈=6圈,精度等级取四级,额定动载荷为13200N,满足要求? 传动效率η的计算 将公称直径d0=40mm,基本导程Ph=6mm,代入λ=arctan[Ph/(πd0)],得丝杠螺旋升角λ=2°44′?将摩擦角φ=10′,代入η=tanλ/tan(λ+φ),得传动效率η=94.2%? 刚度的验算 滚珠丝杠副的支承,采取一端轴向固定,一端简支的方式,固定端采取一对推力角接触球轴承,面对面组配?丝杠加上两端接杆后,左右支承的中心距离约为a=1467mm;刚的弹性模量E=2.1×105MPa;查表,得滚珠直径Dw=3.9688mm,算得丝杠底径d2=公称直径d0—滚珠直径Dw=36.0312mm,则丝杠截面积S=πd22/4=1019.64mm2? 根据公式Z=(πd0/Dw)-3,求得单圈滚珠数目Z=29;该型号丝杠为双螺母,滚珠总圈数为3×2=6,则滚珠总数量Z∑=29×6=174?滚珠丝杠预紧时,取轴向预紧力FYJ=Fm/3≈571N?则由式(3—27),求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形量δ2≈0.00117mm? 因为丝杠加有预紧力,且为轴向负载的1/3,所以实际变形量可减小一半,取δ2=0.000585mm? 将以上算出的δ1和δ2代入δ总=δ1+δ2,求得丝杠总变形量δ总=0.012555mm=12.555μm? 查表,4级精度滚珠丝杠任意300mm轴向行程内的变动量允许16μm,而对于跨度为1497mm的滚珠丝杠,总的变形量δ总只有12.555mm,可见丝杠强度足够? 压杆稳定性校核 根据式(3—28)计算失稳时的临界载荷Fk?查表,取支承系数fk=2;由丝杠底径d2=36.0312mm,求得截面惯性径I=πd24/64≈82734.15mm4;压杆稳定安全系数K取3;滚动螺母至轴向固定处的距离a取最大值1497mm?代入式(3-28),得临界载荷Fk≈51012N,远大于工作载荷Fm(1712N),故丝杠不会失稳? 综上所述,初选的滚珠丝杠副满足使用要求? 同步带减速箱的设计 为了满足脉冲当量的设计要求和增大转矩,同时也为了使传动系统的负载惯量尽可能的减小,传动量中长使用减速传动? 设计同步减速箱需要的原始数据有:带传递的功率P,主动轮转速n1和传动比i,传动系统的位置和工作条件等? 传动比i的确定 已知电动机的步距角α=0.72°,脉冲当量δz=0.01mm/脉冲,滚珠丝杠导程Ph=6mm?根据式(3—12)算得传动比i=1.2? 主动轮最高转速n1 由纵向床鞍的最快移动速度vzmax=6000m