滚珠丝杠螺母副的计算和选型分析知识分享.doc
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1、滚珠丝杠螺母副的计算和选型分析精品文档3一、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。1、 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x=0.005mm/脉冲,Z方向为z=0.01mm/脉冲。2、 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,b=650Mpa;选用刀具材料为硬质合金YT15;刀具几何参数为:主偏角r=45,前角o=10,刃倾角s=-0;切削用量为:背吃刀量ap=1mm,进给量f=0.18mm/r,切削速度vc=90m/min。查表得:CFc=270,xFc=1
2、.0,yFc=0.75,nFc=-0.15。查表得:主偏角r的修正系数krFc=1.0;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(32),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。3、 滚珠丝杠螺母副的计算和选型(1) 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
3、形三角形组合滑动导轨,查表,取K=1.15,=0.16,代入Fm=KFx+(Fz+G),得工作载荷Fm=1712N。(2) 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=119.7106r。查表,取载荷系数fW=1.15,再取硬度系数fH=1,代入式(323),求得最大动载荷FQ=0fWfHFm=9703N。(3) 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
4、径为40mm,基本导程为6mm,双螺母滚珠总圈数为32圈=6圈,精度等级取四级,额定动载荷为13200N,满足要求。(4) 传动效率的计算将公称直径d0=40mm,基本导程Ph=6mm,代入=arctanPh/(d0),得丝杠螺旋升角=244。将摩擦角=10,代入=tan/tan(+),得传动效率=94.2。(5) 刚度的验算1) 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=2.1105MPa;查表,得滚珠直径Dw=3.9688mm,算得丝杠底径d2=公称直径d0滚珠
5、直径Dw=36.0312mm,则丝杠截面积S=d22/4=1019.64mm2。2) 根据公式Z=(d0/Dw)-3,求得单圈滚珠数目Z29;该型号丝杠为双螺母,滚珠总圈数为326,则滚珠总数量=296=174。滚珠丝杠预紧时,取轴向预紧力FYJFm/3571N。则由式(327),求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形量20.00117mm。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20.000585mm。3) 将以上算出的1和2代入总1+2,求得丝杠总变形量总0.012555mm12.555m。查表,4级精度滚珠丝杠任意300mm轴向行程内的变动量允许16m,而对于跨度为
6、1497mm的滚珠丝杠,总的变形量总只有12.555mm,可见丝杠强度足够。4) 压杆稳定性校核根据式(328)计算失稳时的临界载荷Fk。查表,取支承系数fk2;由丝杠底径d236.0312mm,求得截面惯性径Id24/6482734.15mm4;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(328),得临界载荷Fk51012N,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。4、 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
7、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。(1) 传动比i的确定已知电动机的步距角0.72,脉冲当量z0.01mm/脉冲,滚珠丝杠导程Ph6mm。根据式(312)算得传动比i1.2。(2) 主动轮最高转速n1由纵向床鞍的最快移动速度vzmax6000mm/min,可以算出主动轮最高转速n1(vzmax/z)/360=1200r/min。(3) 确定带的设计功率Pd预选的步进电动机在转速为1200r/min时,对应的步进脉冲频率为fmax1200360/(60)10000Hz。(4) 选择带型和节距pb根据的带的设计功率Pd=0.574kW和主动轮
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