丝杠选型相关计算

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

设计已知条件,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,工作台重量m1kg,,,,1000,,,,,,,,,,,

,,台面上物件重量m2kg,,,,3000,,,,,,,,,,,

,,最大行程Smaxmm,,,,550,,,,每天工作小时数,,,,,,,

,,快移速度Vmaxmm/min,,,,5000,,,,8,,,,,,,

,,定位精度mm±,,,,0.045,/1000mm,无负载,,每年工作日数,,,,,,,

,,重复定位精度mm,,,,±0.012,,无负载,,120,,,,,,,

,,空转mm,,,,0.02,,无负载,,年数,工作系数,,,,,,

,,要求寿命h,,,,2400,,,,5,0.5,,,,,,

,,驱动电机的最高转速N0maxr/min,,,,2000,,,,,,,,,,,

,,传动比i,,,,1,,,,,,,,,,,

,,丝杠副摩擦系数μ,,,,0.15,,,,,,,,,,,

,,丝杠的最高转速Nmaxr/min,,,,2000,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,表1.1运转条件,,,,,,,,,,,,,,,

,,运转类型,,轴向负载(N),,,,移动速度,,使用时间比,,,,,,,

,,,,切削阻力,,滑动阻力,,(mm/min),,(%),,,,,,,

,,快移,,0,,5884,,5000,,15,,,,,,,

,,轻负载切削,,5000,,5884,,500,,60,,,,,,,

,,重负载切削,,10000,,5884,,100,,25,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,☆滑动阻力Fr=μ(m1+m2)*g=,,,,0.15×(1000＋3000)×9.80665=,,,,5884,(N),,,,,,

,,☆由于时间比例较小，所以不考虑加减速时的惯性。,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

各基本参数的选定,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,1.精度等级、轴向间隙的初选定,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,丝杠螺母长度L1mm,,,,200,,,,,,,,,,,

,,保险余量L2mm,,,,100,,,,,,,,,,,

,,最大行程Smaxmm,,,,550,,,,,,,,,,,

,,丝杠螺杆部分有效长度L0mm,,,,850,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,精度等级,,,,,,,,,,,,,,,

,,轴向间隙,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,2.导程的选定,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据丝杠的最高转速Nmax和工作台的快移速度Vmax,,,,,,,,,,,,,,,

,,可计算出导程:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,Vmax:工作台的快移速度(mm/min),,,,,,,,,,,,,,,

,,Nmax:丝杠的最高转速(r/min),,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,丝杠导程lmm,,,,2.5,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据导程系列，暂时设定导程为,,,,6、8、10,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,3.丝杠外径的选定,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据制造供应商提供的标准滚珠丝杠螺杆外径、导程及行程关,,,,,,,,,,,,,,,

,,系表初步选定丝杠外径范围，导程为,,,,6、8、10,,mm时,,,,,,,,,

,,的丝杠外径应为,,10～63,mm。由于需要更加重视对刚性的,,,,,,,,,,,,

,,要求，因此将丝杠外径设定在较大的,,,,25～50,mm范围内。,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,4.行程的选定,,,,,,,,,,,,,,,

,,将要求的最大行程设为,,,550,mm,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,第1次选定,轴径,25、28、32、36、40、45、50,,,,mm,,,,,,,,,

,,,导程,6、8、10,,,,mm,,,,,,,,,

,,,行程,1000,,,,mm,,,,,,,,,

,,,精度等级,C5,,,,,,,,,,,,,

,,,轴向间隙,Z,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

丝杠外径和导程及丝杠螺母的再次确定,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,1.额定动载荷的确认,,,,,,,,,,,,,,,

,,可以根据负载条件求出各导程的必要负载容量。,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据表1.1运转条件，各导程l的转速Ni可根据公式Ni=Vi/l算出:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,表1.2负载条件,,,,,,,,,,,,,,,

,,运转类型,,轴向负载Fi(N),,丝杠转速Ni(r/min),,,,,,使用时间比(%),,,,,

,,,,,,导程,,导程,,导程,,,,,,,

,,,,,,6,,8,,10,,,,,,,

,,快移,,5884,,833.3,,625.0,,500.0,,15,,,,,

,,轻负载切削,,10884,,83.3,,62.5,,50.0,,60,,,,,

,,重负载切削,,15884,,16.7,,12.5,,10.0,,25,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据下列公式算出相应平均负载Fm和平均转速Nm:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,表1.3平均负载和平均转速,,,,,,,,,,,,,,,

,,导程lmm,,,6,,8,,10,,,,,,,,

,,平均负载FmN,,,8411.5,,8411.5,,8411.5,,,,,,,,

,,平均转速Nmr/min,,,179.2,,134.4,,107.5,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据下列公式算出所需额定动负载Ca:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,Nm:平均转速(r/min),,,,,,,,,,,,,,,

,,Lt:要求寿命(h),,,,,,,,,,,,,,,

,,Fm:平均负载(N),,,,,,,,,,,,,,,

,,fw:负载系数,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,没有冲击的平滑运转时,,,1.0～1.2,,

,,在此，要求的寿命时间为Lt=,,,,2400,小时、负载系数为fw=,,,2.0,,普通运转时,,,1.2～1.5,,

,,,,,,,,,,,,有振动冲击的运转时,,,1.5～3.0,,

,,表1.4额定动负载,,,,,,,,,,,,,,,

,,导程l=6mm,,Ca≥,49710,(N),,,,,,,,,,,

,,导程l=8mm,,Ca≥,45164,(N),,,,,,,,,,,

,,导程l=10mm,,Ca≥,41927,(N),,,,`,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,2.丝杠螺母的选定[NSK],,,,,,,,,,,,,,,

,,考虑更重视刚性的设计，螺母选用法兰式双螺母型:,,,,,,,,,,,,,,,

,,规格:,DFT,,,,,,,,,,,,,,

,,圈数:,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据表1.5选择合适的额定动负载的丝杠，结果如下:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,第2次选定:在表1.5中的,,,,范围内。,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,表1.5丝杠螺母的选定,,,,,,,,,,,,,,,

,,丝杠外径(mm),额定动负载Ca(N),,,,,,,,,,,,,,

,,,导程6mm,,,导程8mm,,,导程10mm,,,,,,,,

,,,2.5卷1列,2.5卷2列,2.5卷3列,2.5卷1列,2.5卷2列,2.5卷3列,2.5卷1列,2.5卷2列,2.5卷3列,,,,,,

,,25,12300,22300,,15800,,,15800,,,,,,,,

,,28,9600,17400,,,,,16700,,,,,,,,

,,32,13600,24700,,17500,31700,,25500,46300,,,,,,,

,,36,,26500,37600,,,,27200,49300,,,,,,,

,,40,,27600,39100,19200,34900,,28600,52000,,,,,,,

,,45,,,,,,,,54200,76800,,,,,,

,,50,,30300,42900,,38700,54900,,57700,81800,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,3.根据极限转速确认丝杠直径,,,,,,,,,,,,,,,

,,①.危险速度,,,,,,,,,,,,,,,

,,用快移速度分析，各导程丝杠的相应转速为,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,表1.6丝杠的最高转速,,,,,,,,,,,,,,,

,,导程l=6mm,,Nmax=,833,(r/min),,,,,,,,,,,

,,导程l=8mm,,Nmax=,625,(r/min),,,,,,,,,,,

,,导程l=10mm,,Nmax=,500,(r/min),,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据下列公式，相对于危险速度的轴底槽径dr为:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,Nmax:丝杠的最高转速(r/min),,,,,,,,,,,,,,,

,,L:丝杠安装间距(mm),,,,,,,,,,,,,,,

,,f:危险速度安全系数,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,在此，式中的安装间距L=,,,最大行程+丝杠螺母长度的一半+保险余量,,,,,,安装方法,,,安全系数f,,,

,,,,=,550,+,100,+,100,,固定－简单支撑,,,15.1,,,

,,,,=,750,,,,,,固定－固定,,,21.9,,,

,,在此，因为丝杠轴承的支承条件为[固定－固定]、丝杠螺母的支承条件为,,,,,,,,,固定－自由,,,3.4,,,

,,[固定－固定]，故上列公式中的危险速度安全系数f=,,,,,,21.9,,,简单支撑－简单支撑,,,9.7,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,表1.7丝杠的最小轴底槽径,,,,,,,,,,,,,,,

,,导程l=6mm,,dr≥,2.1,(mm),,,,,,,,,,,

,,导程l=8mm,,dr≥,1.6,(mm),,,,,,,,,,,

,,导程l=10mm,,dr≥,1.3,(mm),,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,②.dm·n值,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据丝杠制造供应商的许可dm·n值标准，一般使用情况下选,,,,,,,,,,,,,,,

,,择dm·n≤70000，故对应的丝杠外径dm为:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,Nmax:丝杠的最高转速(r/min),,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,表1.8丝杠的最大节圆直径,,,,,,,,,,,,,,,

,,导程l=6mm,,dr≤,84.0,(mm),,,,,,,,,,,

,,导程l=8mm,,dr≤,112.0,(mm),,,,,,,,,,,

,,导程l=10mm,,dr≤,140.0,(mm),,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据表1.5选择合适的丝杠外径的丝杠，结果如下:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,第3次选定:在表1.5中的,,,,范围内。,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,4.滚珠丝杠系统的刚性确认,,,,,,,,,,,,,,,

,,针对要求的空转量，将滚珠丝杠系统的主要因素(丝杠轴、丝杠,,,,,,,,,,,,,,,

,,螺母及轴承座)的空转量设为80%，进行分析。,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,所以进行计算的空转量为:,,,20,(μm)×0.8=,,16,(μm),,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,此时设滚珠丝杠系统主要因素的某一方向的弹性位移量为一半。,,,,,,,,负载作用点在安装间距的1/2处时将产生最大的轴向位移量。,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,因此,ΔL≤,8.0,(μm),,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,①.丝杠轴的刚性值KS,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据滚珠丝杠系统支承条件的不同安装方法，选择下列对应的公式算出丝杠轴的刚性值KS：,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,a.固定---自由端(轴向)的情况下:,,,,,,,,b.固定---固定(轴向)的情况下:,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,式中:,,,,,,,

,,Ks:丝杠轴的轴向刚性(N/μm),,,,,,,,Ks:丝杠轴的轴向刚性(N/μm),,,,,,,

,,A:丝杠轴的截面面积(mm2),,,,,,,,A:丝杠轴的截面面积(mm2),,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,dr:丝杠轴底槽径(mm),,,,,,,,dr:丝杠轴底槽径(mm),,,,,,,

,,E:纵向弹性系数(E=2.06×105MPa),,,,,,,,E:纵向弹性系数(E=2.06×105MPa),,,,,,,

,,Lx:负载作用点间距(mm),,,,,,,,Lx:负载作用点间距(mm),,,,,,,

,,负载作用点间距等于安装间距时将产生最大的轴向位移量。,,,,,,,,L:安装间距(mm),,,,,,,

,,,,,,,,,,负载作用点在安装间距的1/2处时将产生最大的轴向位移量。,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据下列公式，滚珠丝杠轴的轴向弹性位移量ΔLS为:,,,,,,,,根据下列公式，滚珠丝杠轴的轴向弹性位移量ΔLS为:,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,式中:,,,,,,,

,,Fa:对滚珠丝杠系统施加的轴向负载<滑动阻力>(N),,,,,,,,Fa:对滚珠丝杠系统施加的轴向负载<滑动阻力>(N),,,,,,,

,,La:负载作用点间距(mm),,,,,,,,La:安装间距(mm),,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,丝杠轴的轴向刚性值KS和弹性位移量ΔLS如表1.9所示。,,,,,,,,丝杠轴的轴向刚性值KS和弹性位移量ΔLs如表1.9所示。,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,②.丝杠螺母的刚性值KN,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据丝杠制造供应商的经验，,,,,,,,,,,,,,,,

,,对于间隙产品将轴向负载相当于基本动态额定负载Ca的30%时的刚性设为刚性理论值；,,,,,,,,,,,,,,,

,,对于预压产品将轴向负载相当于基本动态额定负载Ca的10%时的刚性设为刚性理论值，并将预压负载设为最大轴向负载的1/3左右。,,,,,,,,,,,,,,,

,,对于预压产品采用P预压[单螺母超规格钢球预压]时将轴向负载相当于基本动态额定负载Ca的5%时的刚性设为刚性理论值。,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,a.间隙产品的刚性:,,,,,,,,b.预压产品的刚性:,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,式中:,,,,,,,

,,K:刚性理论值(N/μm),,,,,,,,K:刚性理论值(N/μm),,,,,,,

,,Fa:轴向负载(N),,,,,,,,Fa:预压负载(N),,,,,,,

,,Ca:基本动态额定负载(N),,,,,,,,Ca:基本动态额定负载(N),,,,,,,

,,,,,,,,,,ε:刚性计算基本系数(ε=0.1，采用P预压时ε=0.05),,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据下列公式，丝杠螺母的轴向弹性位移量ΔLN为:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,Fa:对滚珠丝杠系统施加的轴向负载<滑动阻力>(N),,,,,,,,,,,,,,,

,,KN:丝杠螺母的刚性值(N/μm),,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,丝杠螺母的轴向刚性值KN和弹性位移量ΔLN如表1.9所示。,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,③.丝杠轴承座的刚性值KB,,,,,,,,,,,,,,,

,,丝杠轴承座的刚性采用其所使用的角接触球轴承组的刚性值。,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据下列公式，丝杠螺母的轴向弹性位移量ΔLB为:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,Fa:对滚珠丝杠系统施加的轴向负载<滑动阻力>(N),,,,,,,,,,,,,,,

,,KB:丝杠轴承组的刚性值(N/μm),,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,丝杠轴承座的刚性值KB和弹性位移量ΔLB如表1.9所示。,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,常用丝杠的丝杠轴承选用对照表,,,,,,,,,,,,,,

,,,丝杠公称直径,,16,20,25,32,36,40,45,50,55,63,80,100,

,,,轴承内径,,,15,20,25,25,30,35,40,45,50,55,60,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,表1.9滚珠丝杠系统的刚性值和弹性位移量[NSK],,,,,,,,,,,,,,,

,,丝杠螺母,,丝杠轴,,丝杠轴,,丝杠螺母,,,,轴承座,,,,合计,合计

,,,,固定--自由,,固定--固定,,,,,,,,,,固定-自由,固定-固定

,,规格,轴底槽径dr,KS,ΔLS,KS,ΔLS,K,Ca,KN,ΔLN,轴承规格,,KB,ΔLB,ΔL,ΔL

,,3208-5,27.5,163,36.1,653,9.0,1110,31700,1054,5.6,25TAC62B,,1000,2.9,44.6,17.5

,,3210-2.5,26.4,150,39.1,601,9.8,594,25500,606,9.7,25TAC62B,,1000,2.9,51.8,22.4

,,3210-5,26.4,150,39.1,601,9.8,1150,46300,962,6.1,25TAC62B,,1000,2.9,48.2,18.8

,,3610-2.5,30.4,199,29.5,797,7.4,656,27200,655,9.0,25TAC62B,,1000,2.9,41.4,19.3

,,3610-5,30.4,199,29.5,797,7.4,1270,49300,1040,5.7,25TAC62B,,1000,2.9,38.1,16.0

,,4008-5,35.5,272,21.6,1087,5.4,1330,34900,1223,4.8,30TAC62B,,1030,2.9,29.3,13.1

,,4010-2.5,34.4,255,23.0,1021,5.8,717,28600,704,8.4,30TAC62B,,1030,2.9,34.3,17.0

,,4010-5,34.4,255,23.0,1021,5.8,1390,52000,1119,5.3,30TAC62B,,1030,2.9,31.2,13.9

,,4510-5,39.4,335,17.6,1340,4.4,1520,54200,1207,4.9,35TAC72B,,1180,2.5,24.9,11.8

,,4510-7.5,39.4,335,17.6,1340,4.4,2230,76800,1576,3.7,35TAC72B,,1180,2.5,23.8,10.6

,,5010-5,44.4,425,13.8,1701,3.5,1680,57700,1306,4.5,40TAC72B,,1230,2.4,20.7,10.4

,,5010-7.5,44.4,425,13.8,1701,3.5,2460,81800,1702,3.5,40TAC90B,,1320,2.2,19.5,9.1

,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,☆在满足滚珠丝杠系统单方向的弹性位移量,,,,,ΔL≤,8.0,(μm),的基础上，考虑采购成本的经济性进行选择。,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,选定滚珠丝杠,螺母规格,,DFT3210-5,,,,,,,,,,,,

,,,丝杠公称直径,,32,,mm,,,,,,,,,,

,,,节圆直径,,33.4,,mm,,,,,,,,,,

,,,轴底槽径,,26.4,,mm,,,,,,,,,,

,,,导程,,10,,mm,,,,,,,,,,

,,,额定动负载,,46300,,N,,,,,,,,,,

,,,丝杠极限转速,,1200,,r/min,,,,,,,,,,

,,,平均轴向负载,,8411,,N,,,,,,,,,,

,,,平均转速,,140,,r/min,,,,,,,,,,

,,,精度等级,,C5,,,,,,,,,,,,

,,,移动量误差,,0.035,/800,mm,,,,,,,,,,

,,,变动值,,0.027,,mm,,,,,,,,,,

,,,丝杠轴承规格,,25TAC62B,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,④.丝杠轴螺杆长度的确定,,,,,,,,,,,,,,,

,,由于螺母规格为,,DFT3210-5,,的丝杠螺母长度为,,195,mm，,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,因此，最终安装间距La=,,,最大行程+丝杠螺母长度+保险余量,,,,,,,,,,,,

,,,,=,550,+,195,+,100,,,,,,,,

,,,,=,845,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

基本安全性能的确认,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,1.许可轴向负载,,,,,,,,,,,,,,,

,,需要确认滚珠丝杠轴压曲的安全性，根据下列公式，无压曲发生的轴底,,,,,,,,,,,,,,,

,,槽径dr为:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,≥,14.5,(mm),,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,安装方法,,,安全系数m,,,

,,式中:,,,,,,,,,固定—简单支撑,,,10.0,,,

,,P:对滚珠丝杠系统施加的最大轴向负载(N),,,,,,,,,固定—固定,,,19.9,,,

,,L:安装间距(mm),,,,,,,,,固定—自由,,,1.2,,,

,,m:压曲负载安全系数,,,,,,,,,简单支撑—简单支撑,,,5.0,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,因滚珠丝杠的安装方法为,,,固定—固定,,因此，安全系数为,,19.9,,,,,,,,

,,在此，式中的安装间距L=,,,最大行程+丝杠螺母长度的一半+保险余量,,,,,,,,,,,,

,,,,=,550,+,97.5,+,100,,,,,,,,

,,,,=,747.5,(mm),,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据上步所选用的,,DFT3210-5,,"丝杠螺母,在参数表中查找滚珠丝杠",,,,,,,,,,,

,,的轴底槽径dr为,,26.4,,(mm),条件比较，结果,,OK!,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,2.极限转速,,,,,,,,,,,,,,,

,,①.危险速度,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据危险速度的计算公式可得出:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,≤,13090.86028,(r/min),条件比较，结果,,OK!,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,f:危险速度安全系数,,,,,,,,,,,,,,,

,,dr:节圆直径(mm),,,,,,,,,,,,,,,

,,L:安装间距(mm),,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,②.dm·n值,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据丝杠制造供应商的许可dm·n值标准，一般使用情况下选择dm·n≤,,,,,,,,70000,。,,,,,,

,,计算得，dm·n=,,40080,条件比较，结果,,OK!,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,3.寿命[时间],,,,,,,,,,,,,,,

,,根据疲劳寿命的计算公式可得出:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,=,2476,(h),条件比较，结果,,OK!,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,Ca:危险速度安全系数(N),,,,,,,,,,,,,,,

,,fw:负载系数,,,,,,,,,,,,,,,

,,Fm:平均轴向负载(mm),,,,,,,,,,,,,,,

,,Nm:平均转速(mm),,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

根据性能对项目进行确认,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,1.精度的确认,,,,,,,,,,,,,,,

,,①.定位精度,,,,,,,,,,,,,,,

,,要求的定位精度,,0.045,/1000mm,(μm),,,,,,,,,,,

,,根据选用的丝杠精度等级和丝杠的螺杆部分长度，查丝杠制造供应商提,,,,,,,,,,,,,,,

,,供的[导程精度许可值]表得出:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,精度等级:,,C5,,,,,,,,,,,,

,,,±ep=,,0.035,/800,(mm),条件比较，结果,,OK!,,,,,,,

,,,Vu=,,0.027,,(mm),,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,②.热位移措施,,,,,,,,,,,,,,,

,,通常在安装滚珠丝杠是会给丝杠施加一定的预紧拉力，相当于丝杠温升,,,,,,,,,,,,,,,

,,3℃左右时的拉力。,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,a.热位移量:ΔLθ,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据热位移的计算公式可得出:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,=,0.027,(mm),=,27,(μm),,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,ρ:热膨胀系数(12.0×10-6℃-1),,,,,,,,,,,,,,,

,,θ:丝杠平均温升值(℃)[通常定义为3℃],,,,,,,,,,,,,,,

,,L:丝杠长度(mm),,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,b.预紧力:Fθ,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据预紧力的计算公式可得出:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,=,3591,(N),,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,=,14364,(N),,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,ΔLθ:热位移量(mm),,,,,,,,,,,,,,,

,,Ks:丝杠轴的轴向刚性(N/μm),,,,,,,,,,,,,,,

,,dr:丝杠轴底槽径(mm),,,,,,,,,,,,,,,

,,E:纵向弹性系数(E=2.06×105MPa),,,,,,,,,,,,,,,

,,L:负载作用点间距(mm),,,,,,,,,,,,,,,

,,负载作用点间距等于安装间距时将产生最大的轴向位移量。,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,基准移动量的目标值,,,-0.027,/800,(mm),,,,,,,,,,

,,预紧力,,,3591,,(N),,,,,,,,,,

,,拉伸量,,,0.027,,(mm),,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,③.丝杠轴承的选定,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据丝杠制造供应商的经验，将丝杠轴承组的基本额定动负载Ca与预紧,,,,,,,,,,,,,,,

,,力Fθ的比设为ε后，以ε=Fθ/Ca＜0.2为估数来选择丝杠轴承。,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,轴承组型号规格,,Ca(N),,ε,轴承组宽度,,,,,,,,,

,,,25TAC62BDF,,28500,,0.13,66,,,,,,,,,

,,,25TAC62BDFD,,46500,,0.08,81,,,,,,,,,

,,,25TAC62BDFT,,61500,,0.06,96,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,☆在满足滚珠丝杠系统轴向负载的基础上考虑采购成本的经济性进行选择，选定丝杠轴承:,,,,,,,,,,25TAC62BDF,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,2.电机的驱动扭矩的确认,,,,,,,,,,,,,,,

,,驱动电机的要求,,,,,,,,,,,,,,,

,,电机转速,,#REF!,(r/min),,,,,,,,,,,,

,,达到最高转速时的加速时间,,,,0.20,(S),[快进时],,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,①.负载(电机轴换算),,,,,,,,,,,,,,,

,,a.滚珠丝杠的惯性扭矩,,,,,,,,,,,,,,,

,,根据滚珠丝杠惯性扭矩的计算公式可得出:,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,=,7.3,(kg•cm2),,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

,,式中:,,,,,,,,,,,,,,,

,,ρ:丝杠材料的密度(