【正文】 xx0 測(cè)示機(jī)械 15000 航空機(jī)械 100 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 表 32 精度等級(jí) fa 精度等級(jí) 7 10 af 1 表 33 可靠性系數(shù) fc 可靠性 % 90 95 96 97 98 99 cf 1 表 34 負(fù)載性質(zhì)系數(shù) fW 負(fù)荷性質(zhì) 無(wú)沖擊（很平穩(wěn)） 輕微沖擊 伴有沖擊或震動(dòng) Wf （ 2）按滾珠絲杠副預(yù)期運(yùn)行距離計(jì)算 Cam =cawmhs ff fFPL3 （ 2 6） 式中： Ls —— 預(yù)期運(yùn) 行距離（ km），一般取 250km； 上述已算得 hP =6mm， Fm =240N，已選取 fa =1， fc =， fW = 代入上式計(jì)算得 amC = ? ?? = （ 3） 有預(yù)加負(fù)荷的滾珠絲杠副還需按最大軸向負(fù)荷 Fmax 計(jì)算： Cam =fe Fmax （ 2 7） 式中 ： fe —— 預(yù)加負(fù)荷系數(shù) ，根據(jù)預(yù)載 （ 見(jiàn)表 35） 選 ； 滾珠絲杠為輕預(yù)載，根據(jù) 表 35 選取預(yù)加載荷系數(shù) fe =， 代入上式得amC =? 240=1608N 表 35 預(yù)加載荷系數(shù) fe 預(yù)加負(fù)荷系數(shù) 輕預(yù)載 中預(yù)載 重預(yù)載 ef 取以上三種結(jié)果中較大值，最終得 Cam = 4） 根據(jù) 精度要求確定滾珠絲杠 允許的 最小螺紋底徑 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 （ 1）估算絲杠的 軸向 變形 的 最大允許 量 ① ?m? （ 1/3~1/4）重復(fù)定位精度 ② ?m? （ 1/4~1/5）定位精度 式中： m? —— 最大軸向變形量 ， m? ； 已知，重復(fù)定位精度 10 m? ，定位精度 25 m? ① ?m? m? ② ?m? m? 取兩種結(jié)果的較小值，則 m? =3 m? （ 2）估算 所需 最小螺紋底徑 絲杠要求預(yù)拉伸， 故采用 兩端固定的支承形式 mmmLFELFd ??? 002 0 3 ?? （ 2 8） 式中： md2 —— 最小螺紋底徑 ， mm； L? (— )行程 +（ 10— 14） Ph ； 上述已求得 F0 =240N， m? =3 m? ，滾珠絲杠副的行程約為 450mm，則 L? 600mm代入上式計(jì)算得 md2 = 3600240? = 5） 選取 滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) （ 1） 選取內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠 ， 采用齒差式調(diào)隙法 。 7）計(jì)算 行程補(bǔ)償值與 預(yù) 拉伸力 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 （ 1） 行程補(bǔ)償值 C= ??????? uu LttL? （ 2 10） 式中： C—— 行程補(bǔ)償值 ， m? ； t? —— 溫度變化值 2℃ ~3℃ ； ? —— 絲杠的線膨脹系數(shù) ? 106? /度 ； uL —— 滾珠絲杠副的有效行程（ mm） ? 工作臺(tái)行程 +螺母長(zhǎng)度 +兩個(gè)安全行程 ? 行程 +（ 8~14） Ph ； 選取 t? =2 ℃ ， uL =450+12 ? 6 ? 522mm ， 依 照 上 式 計(jì) 算 得C=? 2? 522? 106? ? m? 。 （ 4）軸承預(yù)緊力 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 max31 BBP FF ? （ 2 12) 代入得 BPF =， 預(yù)加載荷 ? BPF （ 5）按樣本選軸承型號(hào)規(guī)格 當(dāng) d=20mm 預(yù)加 載 荷 ? BPF 時(shí)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用 7004C 軸承，預(yù)加載荷為 900N? BPF = 9 ) 滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì) 見(jiàn)附表 滾珠絲杠傳動(dòng)的校核 1) 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 計(jì)算 （ 1）絲杠抗壓剛度 32222 10)()(4 ????? aLa LdaLa ELdK s ? （ 2 13) 式中： SK —— 抗壓剛度 ； d2 —— 絲杠底徑 ； L1 —— 固定支承距離 ； ① 絲杠最 小抗壓剛度 當(dāng) a=L/2時(shí)，（即處在兩支承的中點(diǎn)時(shí)）剛度最小 222m in ?? LdK s （ 2 14) 式中： minsK —— 最小抗壓剛度 ； 已求得 L=572mm， 2d =25mm， 代入得： minsK =? 。 ② 支承軸承組合剛度 對(duì)于兩端固定形式 ， 軸承組合剛度 bK =2 0BK =? 。 （ 2）驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 反向差值 0m in FK ? （ 2 19) 式中： Kmin —— 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 ， N； 已知 靜摩擦力 F0 =240N， 反向差值或重復(fù)定位精度為 10 m? ， 代入計(jì)算得：K min = N/ m? ， minK =? ? 。 4) 驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 72 22 10?? cC Ldfn （ 2 22) 式中： Cn —— 臨界轉(zhuǎn)速 ， r/min； f—— 與支承形式有關(guān)的系數(shù) ； 2d —— 絲杠底徑 ， mm； L2c —— 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 ， mm； 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 得 f=，又已知 2d =25mm， L2C =492mm， 代入計(jì)算得Cn = 22617 r/min maxn? =100 r/min，顯然不會(huì)產(chǎn)生共振 。行星滾柱絲杠傳動(dòng)方式是 十分特別 的，在主螺紋絲杠的周?chē)?，行星布置?612個(gè)螺紋滾柱絲杠， 采用此種結(jié)構(gòu) 將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 變成 絲杠 和 螺母的直線運(yùn)動(dòng)。 主 絲杠旋轉(zhuǎn)一周 ,滾柱在軸向 恰好 運(yùn)動(dòng) 主 絲杠一個(gè)導(dǎo)程的位移。樞軸安裝在擋板 2的圓孔內(nèi) ,這確保了滾柱的徑向均勻分布。 ]10[ 圖 33 行星滾柱絲杠結(jié)構(gòu)示意圖 行星滾柱絲 Z方向彎曲撓度的計(jì)算 豎直方向行星滾柱絲杠軸抗拉強(qiáng)度及撓度計(jì)算 1） 行星滾柱絲杠副慣性矩計(jì)算， 經(jīng)過(guò)反復(fù)選取計(jì)算，當(dāng) 選取行星滾柱絲杠直徑 d=70mm時(shí)， 644dIZ ?? （ 2 25) 計(jì)算慣性矩 ZI = 64704?? = 610? mm3 。 3） 確定彈性模量 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 行星滾柱 絲杠彈性模量 E= 510? 2/mmN ，行星滾柱絲杠上部套筒材料選用 45 號(hào)鋼，查閱手冊(cè) E 為 196216GPa，取 E=200 GPa=2 510? 2/mmN 。 對(duì)于行星滾柱絲杠上部套筒 由 公式 （ 229） 計(jì)算得 ZWM?max? = ?? =6） 撓度計(jì)算 行星 滾柱絲杠彎曲撓度計(jì)算 EIlMeB 22?? （ 2 30) 由公式 （ 225）、 公式 （ 227） 計(jì)算結(jié)果 代入得： B? = 65 25 ???? ?? = m? 行星滾柱絲杠上部套筒撓度計(jì)算，由于套筒上端采用筋板進(jìn)行加固，故其加固部分彎曲撓度可忽略不計(jì)。 ； ① 1v =，工作時(shí)間百分比為 70% ② 2v =,代入得 n2 =10 r/min，工作時(shí)間百分比為 30% 當(dāng)量轉(zhuǎn)速 由公式 （ 23） 知 nm =n1 1001t +n2 1002t 式中： nm —— 當(dāng)量轉(zhuǎn)速 ， r/min； t1 、 t2 —— 工作時(shí)間百分比 ； 代入得 nm =100? +10? =73 r/min。角接觸推力球軸 承 。 從動(dòng)側(cè)半螺母，因?yàn)?Fn ? vF ，故 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26 Fnv （ 2） = Fv （ 2 34) 由 vn FF? =1200N，代入計(jì)算得： Fnv （ 2） =780N。 螺母總壽命 ? ? 10/99/10109/101010 )2()1( ??? ?? LLL （ 2 37) 代入公式（ 235）、公式（ 236）計(jì)算結(jié)果得： 10L =? 1011 （轉(zhuǎn)數(shù) ） 。 （ 2）行星滾柱絲杠剛度計(jì)算 絲杠剛度 SC 有下列簡(jiǎn)單公式計(jì)算 LdCS20xx4 ?? （ 2 40) 已知 0d =70mm， L=600mm，代入計(jì)算的 SC =1339 N/ m? 。 代入計(jì)算得 3 320 60s in1 9 5 2 ??????BK =1608 N/ m? 。 表 38 行星滾柱絲杠精度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 精度等級(jí) C1 導(dǎo)程誤差 G1 6 m? /300mm G3 12 m? /300mm G5 23 m? /300mm G9 200 m? /1000mm 行星滾柱絲杠精度等級(jí) 參考表 （ 38） 選取 G5。 圖 37 不同支承方式下的修正系數(shù) 行星滾柱絲杠相關(guān)參數(shù)的確定 1） 行星滾柱絲杠的參數(shù) 計(jì)算 從行星滾柱絲杠的基本幾何形狀可知 ,絲杠和螺母的導(dǎo)程相等 : SP = NP （ 2 47) 式中 ： SP —— 絲杠的導(dǎo)程 ； NP —— 螺母的導(dǎo)程 ； 則： SP = NP =6mm。 2） 滾柱的布置 因?yàn)闈L 柱 在由主絲杠和外部螺母構(gòu)成的螺紋槽中進(jìn)行螺紋傳動(dòng) ，故需要滾珠軸向均勻的分布，對(duì)于相鄰兩根滾珠之間的間距也有規(guī)定。 其中 ,Sn 為絲杠的頭數(shù) 。 擋板 、 擋圈和圓柱銷(xiāo) 的尺寸 在三維造型過(guò)程中根據(jù)配合尺寸及經(jīng)驗(yàn)選定 。 3）小帶輪齒數(shù) min1 zz ? （ 2 60) 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 帶速 v和安裝尺寸允許時(shí)， 1z 盡可能選取較大值 。 5）計(jì)算帶速 v m a 。 4）小帶輪節(jié)圓直徑 1d ?11 zpd b? （ 2 61) 已知 bP =， 1z =30，代入計(jì)算得 1d =。則同步帶的傳動(dòng)功率為 ???P = 代入上式計(jì)算得 dP =。 3） 內(nèi)齒圈和滾柱的端齒輪設(shè)計(jì) 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 在滾柱兩端 加工特殊齒輪 ,其主要目的就是為了辦證絲杠軸線與滾柱軸線完全平行，從而使?jié)L柱和絲杠螺母之間保持良好的線接觸，以滿(mǎn)足傳動(dòng)需要 ,為了更加直觀方便的了解行星滾柱絲杠副 內(nèi)部各元 件之間的傳動(dòng)關(guān)系，特 將實(shí)體模型簡(jiǎn)化為如圖 （ 38）所示： 圖 38 行星滾柱絲杠傳動(dòng)示意圖 ① 計(jì)算 l一 2一 3的傳動(dòng)關(guān)系 ??????????03221?????SNH dd （ 2 53) 可得： 1?? SN SH dd d?? （ 2 54) ② 計(jì)算 1一 2一 4一 5的傳動(dòng)關(guān)系 ??????????? ??0521?????RNSRHH ZZdd （ 2 55) 可得： 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 1?? RSNR RSH ZdZd Zd ??? （ 2 56) 要使傳動(dòng)成為可能 ， 須使 HH ?? ?? 。 其中 ,Nn 為螺母的頭數(shù) ， s 為螺母螺距 。一般情況下，滾柱為單頭螺紋，在生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中滾柱的頭數(shù)為 5或 6， 此處選用行星滾柱絲杠螺紋頭數(shù)為 6， 因此導(dǎo)程比 NS PP/ 是6,絲杠和滾柱的直徑比 RS dd / 是 4。 中南大學(xué)本科生論文