滚珠丝杠的设计

1、滚珠丝杠的设计 选用滚珠丝杠副设计步骤实例 设计计算条件 工作台重： W1=8000N工件重：W2=5000N 最大行程：Smax=760mm 丝杠两端支承间距：ls=1080mm 螺纹全长S=1000mm 安装方式固定一固定 定位精度： 0.012/300mm （空载） 重复定位精度： 0.006mm （空载） 寿命：Lh=l5000h 工作台摩擦系数：卩=0.04 驱动电机 Nmax=1500r/m 切削方式 车铣或铣削，一般工作状态，工作条件（见表1） 摩擦阻力 Fr= (Wi +W2)卩=520(N) 表1 工作情况 轴向载何Pa （N） 进给速度（mm/min） 工作时间（%） 切削

2、力F 摩擦阻力Fr 快速进给 0 520 15000 30 一般切削 6000 520 400 60 强力切削 10000 520 300 10 设计计算 1、选择导程L L Vma1500010( mm) Nmax 1500 取 L=10mm 2、计算当量载荷Fm、当量转速Nm（见表2） 3331 Ni ?ti ?N2 ?t2 计算公式 F(Fl?Ni?tiF2?N2?t2Fn?Nn?tn) N n ? t n Nm N/tj ?N2 ?t2. Nn ?tn t1 t 2. tn 表2 工作状态 轴向载何Fa（ N） 转速（l/min） 工作台时间（%） 快速进给 Fi=520 Ni=150

3、0 T1=3O 一般切削 F2=652O N2=4O T2=6O 强力切屑 F3=1O52O N3=3O T3=1O 代入公式得Fm=2776 （ N） Nm=477 (l/min) 3、寿命: 计算公式L Ca fw ? Fm 106 Lh L 60 Nm 式中L回转时间 （见表3） Lh寿命时间 Km Ca额定动载荷 N （见产品样本） 7 / 6 f w载荷系数（见表4） 主机类别 Lh (h) 一般机床、组合机床 1OOOO 数控机床、精密机床 15OOO 工程机械 5OOO1OOOO 自动控制系统 15OOO 测量系统 15OOO 滚珠丝杠副预期工作寿命Lh表3 使用条件 f w 平

4、稳无冲击 1.O1.2 一般运动 1.21.5 伴随有冲击振动运动 1.52.O 载荷系数f w 表4 静态安全系数fd表5 使用条件 f d的下限值 一般运动 12 伴随有冲击与振动运动 23 4、计算动载荷Ca， 根据工作状态，取f w=1.2 计算公式 Ca，= ( 60X Nm X Lh) 1/3 Fm f wX 102 =25130(N) 5、计算静载荷Coa( N ) 计算公式Coa =fa Fmax 式中fa静态完全系数(见表5) 6、计算临界转速Nc、r/min Nc ?暮?阪 f? 107 r?A 式中入?f与安装方法有关的常数 d1丝杠底径mm Is丝杠支承间距mm 表6

5、a安全系数 a =0.5 NSK-DFD 型 d0 (mm) d (mm) L0=10 (mm) Ca (N) Coa (N) Kc (N/卩 m) DFD3210-4 32 27.1 33900 71700 790 DFD4010-4 40 35.1 39100 95200 990 DFD5010-4 50 45.1 44500 125000 1220 安装方法 入 f 支承一固定 4.730 21.9 固定一支承 3.927 15.1 支承一支承 3.14 9.7 固定一自由 1.875 3.4 临界转速系数入、f表7 安装方法 fs m 支承一固定 4 20.3 固定一支承 2 10.2

6、 支承一支承 1 5.1 固定一自由 1/4 1.3 临界载荷系数fs、m表8 Pa 7、临界载荷Pa（N） 2?fs? 2 ?E?I =m 式中fs、m 与安装方法有关常数（见表8） 确定名义直径 1）根据临界转速得 2 八 Nc?ls“ d1 10 f 7 (mm) Nc=Ni=1500r/min f=21.9 di 8mm 2）根据d?N值 do?N 5000070000 取 N=Ni 一 7000070000 d0 _- 10 4 m Pa=f3=10520N,m=20.3 得 d1 16(mm) 由1）、2）、3）可知 d1 16mmd0 46.7mm 4）螺母的选择 螺母结构形式的

7、选择可根据具体结构而定 从NSK产品样本查得数据见表6 从表6可知do=4Omm, lo=1Omm的DFD4010-4滚珠丝杠副能满足 要求。 校核静载荷：按条件，取fd=2 Coa = fd? Fmax =2X 10520=21040 ( N) Coa 9、刚度计算 1）丝杠拉压刚度 两端固定时 Ks=n ?d12?E/lsX 103 (N/mm)E=2.1 X 105N/mm2 =693 (N/卩 m) 在空载下丝杠轴向变形量 Ls=Fa/Ks=520/693=0.72(u m) 2）螺纹滚道接触刚度Kc Kc=990N/卩 m 螺母预紧力Fpr=3000N 算得螺母的实际接触刚度内 1 F 3 Kc =Kc? 3000 =990 01 1 3 =906.3N/ 卩 m 在空载下螺母轴向接触变形量： Lc=Ka/Kc =520/906.3=0.57 (卩 m) 2）轴承刚度 支承轴承尽可能选择大接触角轴承，以便提高刚性，若选择P =60 的向心推力轴承（内径d=30mm、D0=6.35mm、Z=21）则 4丨匚2 S a0 = 4.5 10 ? Jpb si np” dQ?Z2?si np 取 Fpb =520 =0.006 （mm） Kb =3 Fpr/S a0X 10-3=1500 （N/