【文章內(nèi)容簡介】 啟動(dòng)力矩很小，運(yùn)動(dòng)極靈敏，低速時(shí)不會(huì)出現(xiàn)爬行。滾珠絲杠螺母副可以完全消除間隙并可預(yù)緊，故有較高的軸向剛度，且反向無空程死區(qū)，反向定位精度高[8]。滾珠絲杠螺母摩擦系數(shù)小，無自鎖，能實(shí)現(xiàn)可逆?zhèn)鲃?dòng)。滾珠絲杠螺母副的滾珠循環(huán)方式一般分內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。 （ 1） 名義直徑 0D 滾珠絲杠的名義直徑 0D 是指滾珠中心圓的直徑。 0D 值越大，絲杠的承載能力和剛度越大。用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中的滾珠絲杠，取 0D = 20mm— 100mm。選擇 0D 值應(yīng)大于絲杠長度 0L 的 1/35~1/30。 （ 2） 基本導(dǎo)程 hP 導(dǎo)程 hP 應(yīng)根據(jù)機(jī)床的脈沖指令要求和負(fù)載情況來選擇。當(dāng)名義直徑 0D 確定后， Ph值大，可使螺紋的升角 β變大。一般 β〉 2176。，通常取 β〉 176。 （ 3） 滾珠直徑 0d 一般取 0d = hP 。滾珠的工作圈數(shù) j 和工作滾珠總數(shù) N，工作圈數(shù) j 一般取 圈，而工作滾珠總數(shù) N 以不大于 150 個(gè)為宜。 （ 4） 列數(shù) K 要求工作圈數(shù)較多的場合，可采用雙列或多列式螺母的結(jié)構(gòu)形式。 滾珠絲杠副的選材及熱處理要求 該設(shè)計(jì)為兩維數(shù)控工作臺的設(shè)計(jì)， 滾珠絲杠 的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小、動(dòng)靜摩擦系數(shù)之差小，加工和使用時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。考慮以上因素，選用 G20CrMo鋼作為 滾珠絲杠 材料，以提高使用受命。本設(shè)計(jì)中絲杠長度小于 300mm，按手冊對 G20CrMo鋼硬度進(jìn)行處理 ； 200≤HBS≤ 229,且硬度差不超過 25. 熱處理方法 粗加工后進(jìn)行一次時(shí)效處理，半精加工后再進(jìn)行一次時(shí)效處理。中頻 第 15 頁 淬火，淬硬深度 12mm，硬度 220HBS。 滾珠絲杠副疲勞強(qiáng)度計(jì)算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)其額定動(dòng)載荷選用。滾珠絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷 mC = mF ?3√L (N) 式中 mF 軸 向工作載荷（ N），當(dāng)載荷按單調(diào)式規(guī)律變化，各種轉(zhuǎn)速使用機(jī)會(huì)相同時(shí)，mF = 2 m ax m in3FF??； maxF ， minF 絲杠最大，最小軸向載荷（ N）； L工作壽命，以 10 的 6 次方轉(zhuǎn)為 1 單位， L = 60nT/1000000 n絲杠轉(zhuǎn)速 (r/min)； T使用壽命（ H），對數(shù)控機(jī)床可取 T = 15000h。 滾珠絲杠的靜載強(qiáng)度計(jì)算 低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的滾珠絲杠副，應(yīng)按最大軸向工作載荷，即按計(jì)算靜載荷 Cj 為選擇依據(jù)。其計(jì)算公式為： jC = pK ? rK ? maxF 式中； maxF 最大軸向工作載荷（ N）； pK 載荷性質(zhì)系數(shù)，數(shù)值同上； rK 硬度影響系數(shù)， HRC≧ 58 取 Kr = 。 圖 滾珠絲杠幅結(jié)構(gòu)圖 第 16 頁 公稱直徑 0d 和導(dǎo)程 hP 現(xiàn)取 X 方向部分 0d =12 hP = Y 方向部分 0d =12 hP = 滾珠絲杠副的基本尺寸確定 X 方向滾動(dòng)螺旋副型號： X 方向滾動(dòng)螺旋副代號： Y 方向滾動(dòng)螺旋副型號： Y 方向滾動(dòng)螺旋副代號： 該滾動(dòng)螺旋副的幾何尺寸： 公稱直徑 0D =12 公稱導(dǎo)程 hP = 絲杠外徑 1d = 鋼球直徑 wd =2 絲杠底徑 2d = 循環(huán)圈數(shù) 3 基本額定負(fù)荷：動(dòng)載荷 aC = 靜載荷 aCo = 螺母安裝連接尺寸 : 1D =20 2D =40 L L=33 3D =29 B=8 h= 4D = 5D =8 F=25 H=36 M= (1)、對 X 方向滾動(dòng)絲杠螺旋副的幾何尺寸如下： 0d =12 hP = 接觸角 a=45 ,由上可知鋼球直徑 Dw=2 螺紋滾道曲率半徑 rs(rw)== 第 17 頁 偏心距 e= ( ) sin2Dwrs ???=()? = 螺紋開角 Φ=arctg(0hP d??)= 螺桿大徑 d=d0 =? = 螺桿小徑 d1=d0+2e2rs= 螺桿接觸點(diǎn)直徑 dk=d0Dwcosa= 螺母螺紋大徑 D=d02e+2rn=122? +2? = 螺母螺紋小徑 D1=d0+(~)Dw= (2)、對 Y 方向部分滾動(dòng)絲杠螺旋副的幾何尺寸如下 d0=12 Ph= 接觸角 a=45o ,由上可知鋼球直徑 Dw=2 螺紋滾道曲率半徑 rs(rw)== 偏心距 e=(rs 2Dw )? sin? =()? = 螺紋開角 Φ=arctg(0Phd?? )= o 螺桿大 徑 d==? = 螺桿小徑 d1=d0+2e2rs= 螺桿接觸點(diǎn)直徑 dk=d0Dwcosa= 螺母螺紋大徑 D=d02e+2rn=122? +2? = 螺母螺紋小徑 D1=d0+(~)Dw= 表 型滾珠絲杠副 基本尺寸 第 18 頁 滾珠絲杠副的承載能力以及壽命計(jì)算 對一組 do=12 ph= Φ=’ Ca=10000, 12650 二組 do=12 ph= Φ=’ Ca=10000, 12650 基本壽命計(jì)算； 一組相同參數(shù)的滾動(dòng)螺旋副，在相同的條件下， 90%不會(huì)發(fā)生疲勞剝傷的特定轉(zhuǎn)數(shù)，并規(guī)定 10000000 轉(zhuǎn)為基本額定壽命。 L=(Ca/f)3 式中 L額定壽命 10000000 轉(zhuǎn) Ca基本額定動(dòng)載荷（ N） F軸向載荷 由于伺服電機(jī)的輸 出功率通常為 ~100W，故選 X 方向部分的功率為 60W，以平均轉(zhuǎn)速 2021r/min 計(jì)算， 由 Φ=TW=T2? n 得方向電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 T1=, 若選 y 方向部分的功率為 60W，以平均轉(zhuǎn)速 2021r/min 計(jì)算， 由 Φ=TW=T2? n 得方向電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 T1=, 由式 T=FDo/2tg(Φ+ρ’) 可得到其所受載荷（軸向） X 方向所受載荷 F1=≈4N Y 方向所受 載荷 F2=≈4N 取 F=4N 由 L=（ Ca/F） 3=(10000/4) 3=15625000000m 可得 hL=10000000L/60n=25720214610h 故可知，當(dāng)取電機(jī)功率 60W 時(shí)，根據(jù)其最大所受載荷可得到其形成為 156250000m, 而 Lh 此時(shí)為 25720214610h，滿足要求。 效率計(jì)算 為使螺旋傳動(dòng)由高的承載能力和一定的工作壽命，滿足工作性能的要求，螺旋副元件應(yīng)具有足夠的接觸強(qiáng)度和耐磨性，其工作表面必須有一定的硬度，通常 螺紋滾道表面 第 19 頁 硬度應(yīng)達(dá)到 5860HRC,鋼球表面達(dá)到 6264HRC。 對 X 方向進(jìn)行效率計(jì)算； η1=( 39。)tgtg ???? 式中； tgρ= tgφ= φ= ρ’= tg(φ＋ ρ’)= 計(jì)算得 η1=≈97% 對 Y 方向進(jìn)行效率計(jì)算 η2= ( 39。)tgtg ???? tgφ=0..397887 φ= ρ= tg(φ+ρ)= 代入計(jì)算得 η2=≈94% 圖 滾珠絲杠副 第 20 頁 5 滾動(dòng)軸承的 設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)簡易，使用維護(hù)方便。主要用來承受徑向負(fù)荷、也可承受一定的軸向負(fù)荷，當(dāng)軸承的徑向游隙加大時(shí)，具有角接觸球軸承的性能，可承受較大的軸向負(fù)荷。該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，尺寸范圍與形式變化多樣。堅(jiān)實(shí)耐用，通用性強(qiáng)及低噪音運(yùn)行，可 在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)和易于安裝。單列深溝球軸承另有密封型設(shè)計(jì)，可以無須再潤滑和無需保養(yǎng) [4]。 滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu) 以滑動(dòng)軸承為基礎(chǔ)發(fā)展起來的滾動(dòng)軸承，其工作原理是以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，一般由兩個(gè)套圈，一組滾動(dòng)體和一個(gè)保持架所組成的通用性很強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度很高的機(jī)械基礎(chǔ)件。由于各種機(jī)械有著不同的工作條件，對滾動(dòng)軸承在負(fù)荷能力、結(jié)構(gòu)和使用性能等方面都提出了各種不同要求。為此，滾動(dòng)軸承需有各式各樣的結(jié)構(gòu)。但是，最基本的結(jié)構(gòu)是由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架所組成 [9]。 各種零件在軸承中的作用分別是： 對于向心軸承，內(nèi)圈通常與軸緊配合，并與軸一起運(yùn)轉(zhuǎn)，外圈通常與軸承座或機(jī)械殼體孔成過渡配合，起支承作用。但是，在某些場合下，也有外圈運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)圈固定起支承作用或者內(nèi)圈、外圈都同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的。對于推力軸承，與軸緊配合并一起運(yùn)動(dòng)的稱軸圈，與軸承座或機(jī)械殼體孔成過渡配合并起支承作用的稱座圈。滾動(dòng)體（鋼球、滾子或滾針）在軸承內(nèi)通常借助保持架均勻地排列在兩個(gè)套圈之間作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它的形狀、大小和數(shù)量直接影響軸承的負(fù)荷能力和使用性能。保持架除能將滾動(dòng)體均勻地分隔開以外，還能起引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)及改善軸承內(nèi)部潤滑性能等作用 [11]。 滾動(dòng)軸承的特點(diǎn) (1)、滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比 ,具有下列優(yōu)點(diǎn) : 滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)比滑動(dòng)軸承小 ,傳動(dòng)效率高。一般滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)為 ,而滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)僅