丝杆设计计算

数控滑台进给用滚珠丝杠副的设计计算：横向与纵向滑台的总重量W=3000N立柱最大重量W=5000N 工作台最大行程LK=1000mm 工作苔导轨的摩擦系数:动摩擦索数U=0.1静摩擦系数uo=0.2 快速进给速度V=8m/min定位精度20U/300mm全行程25u 重复釜位精度10U 要求寿命20000小时(两班制工作十年)。 m m表1切削方式纵向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)进给速度Vi(m/min)工作时间百分比%丝杠轴向载荷(N)丝杠转速r/min强力切削200012000.610292060一般切削10002000.830185080精切削5002001501320100快速进给0081080015001)确定滚珠丝杠副的导程Pk:滚珠丝杠副的导程 mmUmax：工作台最高移动速度心血地n以：电机最高转速 r/min1 :传劫比因伺服电机与丝杠直联，i=1由表1查得V=8m/minn=1440r/min代入得，P产5.56mm由于计算出的PJ直应取较大值圆整，因此P厂6mm2）确定当量转速与当量载荷（1） 各种切削方式下，丝杠转速lli= K%：丝杠转速M；进给速度r/tnm i=1,2,A3nm/iiniL i=1,2,A由表1查得V=0.6V=0.8V=1V=81 23 4代入得n1=100 n2=133 n3=167n4=1333（1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷Fj=%+（W]+私+%）F".丝杠轴同载荷N马「纵向切削力NPa:垂向切削力 Ni=1?2?A,ni=l,2,A,ii由表1查得Pyl=2000N,=1000N,PV.=500NrPy4=ONA1 入』 X3 A"t码]二1200虬珏二500配1J二200N?P34=ON已知W1=3000N W2=5000N代入得=2920N,F2=1S5ON?F3=1320NrF4=800N(3)当量转速fl—ni+nz+A+n100 100 100□m :当量转速 r/mint奇“A办：工作时间百分比由表1查得町二gt?二30,q=50,&二10代入得n^267r/min当量载荷孩二曲+F：笠Z匝『"0 2nm100 nnJ00Fm :当量载荷 N代入得F二1380N预期额定动载荷(1)按预期工作时间估算 fF。皿=计6吼孩。皿：预期额定动载荷N按表9查得：轻微冲击取f=1.3w按表7查得：1〜3取矣=1按表8查得：可靠性97%取f=0.44c已知：L=20000小时h代入得C二27899N拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载Fmax计算:C二fFamsmax按表10查得：中预载取F=4.5e代入得^=13140N取以上两种结果的最大值C二27899N确定允许的最小螺纹底径(1)估算丝杠允许的最大轴向变形量8皿W(1/3〜1/4)重复定位精度dw(1/4〜1/5)定位精度:最大轴向变形量 Mm已知：重复定位精度10Mm,定位精度25Mm，皿二3&m=6取两种结果的小值d=3^m(2)估算最小螺纹底径丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式^血:最小螺纹底径 mmL明(1.1〜1.2)行程+(10〜14)Ph静摩擦力味二心已知：行程为1000mm,W1=3000N,u0=0.2代入得L=1320mmF0=600ND2=20.04mm确定滚珠丝杠副的规格代号选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式（2） 由计算出的琮<皿日却在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4008-5P厂8mmC=30700>C=278996） 确定滚珠丝杠副预紧力r——rp3hkk其中黑二獭成Fp勾1000N7） 行程补偿值与与拉伸力（1） 行程补偿值C=H.8AtLuxlO-?式中：Lu=Lh+Ln+2LaLh=1000玲=153（查样本）孩二（2〜4）琮二弗Lu滓1210mmC«36|lm（2）预拉伸力E=1.95Atd^L 1代入得Ft8）确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格（1） 轴承所承受的最大轴向载荷F蜒二改+电代入得FEmflK=7727N（2） 轴承类型两端固定的支承形式，选背对背60°角接触推力球轴承（3） 轴承内径d略小于勺=343Fep=比氐蜒取d=30mm代入得Fdp=2575N（4） 轴承预紧力（5）按样本选轴承型号规格当d=30mm预加负荷为：NFBP所以选7602030TVP轴承d=30mm预加负荷为2900>Fbp=2575） 滚珠丝杠副工作图设计（1）丝杠螺纹长度L：sLs=Lu+2Le 由表二查得余程Le=40绘制工作图（2） 两固定支承距离L1按样本查出螺母安装联接尺寸丝杠全长L（3） 行程起点离固定支承距离L0由工作图得Ls=1290L=13501L=1410L=300）电机选择（略））传动系统刚度（1）丝杠抗压刚度Ksmin= 6.6虹X102K血n:最小抗压刚度N/毋m电 ：丝杠底径L1 :固定支承距离Kmin=575N/^m2)丝杠最大抗压刚度七/64鬲房X10'Ksmax:最大抗压刚度 N/挡mKm=6617N/毋m(2)支承轴承组合刚度1)一对预紧轴承的组合刚度K=2X2.34BOKbo:一对预紧轴承的组合刚度 N/毋mdQ :滚珠直径mmZ:滚珠数Famax:最大轴向工作载荷 N:轴承接触角由样本查出7602030TUP轴承『枝max是预加载荷的3倍d=7.144 Z=17 #=60°QKbo=375 N/毋m2）支承轴承组合刚度由表13两端固定支承Kb=2KboK=750 N/mbKb :支承轴承组合刚度 N/#m3）滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度F2—KC=K；（皿%：滚珠和滚道的接触刚度 N/毋mK「：查样本上的刚度 N/毋mFp:滚珠丝杠副预紧力 NCa:额定动载荷 N由样本查得：K「二1410N/毋m；C=3600N；F=1000NP得K=920N/毋mC12)刚度验算及精度选择12)刚度验算及精度选择(1)1 111——= +一+—JJJ(1)1 111——= +一+—JJJ1_1.1.14UL9K41=1J"3S7F0二故已知W=5000N,已知W=5000N,1此二0.2F01000 N静摩擦力F01000 N静摩擦力:静摩擦系数:正压力(2)验算传动系统刚度l-6^oKl-6^oKmin-反同差值Kmin:传动系统刚度Kmin:传动系统刚度N已知反向差值或重复定位精度为10Kmin=222>160传动系统刚度变化引起的定位误差为=1.7月m确定精度V300p :任意300mm内的行程变动量对半闭环系统言，V3oopW0.8X定位精度-为定位精度为20月m/300V300pV14.3毋m丝杠精度取为3级V300=12#mV14.3确定滚珠丝杠副的规格代号已确定的型号：FFZD公称直径：40导程：10螺纹长度：1290丝杠全长：1410P类3级精度FFZD4010-3-P3/1410X129013) 验算临界压缩载荷F: N丝杠所受最大轴向载荷Fmax小于丝杠预拉伸力F不用验算。14)验算临界转速日Gn=f%X10「n: 临界转速 n/minf :与支承形式有关的系数刈：丝杠底径£凶：临界转速计算长度 mm由表14得f=21.9由样本得d=34.32由工作图及表14得：Lc2=L1-L04310>n=150015）验算：TwExD: 滚珠丝杠副的节圆直径 mmn: 滚珠丝杠副最