【文章內(nèi)容簡介】 以根據(jù)需要進(jìn)行組合，但剛度較后者低，目前在一般中小型數(shù)控機(jī)床中被廣泛應(yīng)用。滾針 — 圓柱滾子軸承多用于重載和要求高剛度的地方。 60176。 角接觸軸承的組合配置形式有面對(duì)面的組合、背靠背組合、同向組合、一對(duì)同向與左邊一個(gè)面對(duì)面組合。由于螺母與絲杠的同軸度在制造安裝的過程中難免有誤差，又由于面對(duì)面組合方式，兩接觸線與軸線交點(diǎn)間的距離比背對(duì)背時(shí)小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整較易。因此在進(jìn)給傳動(dòng)中面對(duì)面組合用得較多。 在此課題中采用了以面對(duì)面配對(duì)組合的 60176。角接觸軸承，組合方式為 DDB。以容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。滾珠絲杠工作時(shí)要發(fā)熱，其溫度高于床身。為了補(bǔ)償因絲杠熱膨脹而引起的定位精度誤差，可采用絲杠預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)，使預(yù)拉伸量略大于熱膨脹量。 滾珠絲杠螺母及其支承結(jié)構(gòu)圖 滾珠絲杠螺母副承載能力校核 和設(shè)計(jì) 一、 已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑 2 mm? ，已知滾珠絲杠螺母副的最大受壓長度 1 300L mm? ，絲杠水平安裝時(shí)，取 1 1/3K? ，查表 得 2 2K? ，則有 4 455212 221 1 2 7 . 91 0 2 1 0 4 4 8 8 3 1 . 2 13 3 0 0c dF K K N NL? ? ? ? ? ? ? 本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為 9amaxFN? ，遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷 cF 的值，故滿足要求。 二、 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長度 2 300L mm? ，其彈性模量 10E?? MPa ，密度 531 7. 8 10 /N m mg? ?? ? ? ，重力加速度 329. 8 10 /g mm s?? （ 1） 滾珠絲杠的最小慣性矩為 8 4 4 42 3 . 1 4 2 7 . 9 2 9 7 2 8 . 0 56 4 6 4I d m m?? ? ? ? （ 2） 滾珠絲杠的最小截面積為 2 2 22 3 . 1 4 2 7 . 9 6 1 1 . 0 544A d m m?? ? ? ? 取 1 ? ，查表得 ?? ，則有 21 22602c EInK LA???? 2 5 3256 0 3 . 9 2 7 2 . 1 1 0 2 9 7 2 8 . 0 5 9 . 8 1 00 . 8 2 3 . 1 4 3 0 0 7 . 8 1 0 6 1 1 . 0 5?? ? ? ? ??? ? ? ? ? 4692249 / minr? 本橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為 ，遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。 三、 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校核 ,滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷 20200aCN? ，已知其軸向載荷 m a x F N?? ，滾珠絲杠 的轉(zhuǎn)速 m a x 16 6. 67 / m inn n r?? ，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) ? ，則有 3 6 3 620200( ) 1 0 ( ) 1 02 4 0 1 . 1 9 1 . 2aawCLrFf? ? ? ?? 10 r?? 10 3445360 60 h LL h hn ?? ? ?? 本車床數(shù)控化改造后，滾珠絲杠螺母副的總工作壽命 34 45 3 15 00 0hL h h??，故滿足要求。 四、 滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換 的新型傳動(dòng)裝置，在絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)他們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠的回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來構(gòu)成封閉的螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而迫使螺母軸向移動(dòng)。 滾珠絲杠螺母副具有以下特點(diǎn)： （ 1）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 ，比普通絲杠高 34 倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠的 1/4/3. （ 2）若給于適當(dāng)預(yù)緊，可以消除絲杠和螺母之間的螺紋間隙，反向時(shí)還可以消除空載死區(qū)，從而使絲杠的定位精度高，剛度好。 （ 3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。 （ 4）具有可逆性，既可以從螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn) 9 運(yùn)動(dòng)。也就是說，絲杠和螺母可以作為主動(dòng)件。 （ 5）磨損小，使用壽命長。 （ 6）制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。 （ 7）不能自鎖。特別是垂直安裝的絲杠，由于其自重和慣性力的不同，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，故還需要增 加制動(dòng)裝置。 本次設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)循環(huán)的絲杠螺母副，精度為 3級(jí)，兩端采用了小圓螺母為軸向定位絲杠螺母副采用的預(yù)緊方式為單螺母消除間隙方法。它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個(gè) 0L? 的導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯(cuò)位而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但載荷量須預(yù)先設(shè)定而且不能改變。 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)的剛度 已知滾珠絲杠的彈性模量 10E MPa?? ，滾珠絲杠的底徑 2 mm? 。當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離 300Ya L mm?? 時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度 minsK 2 2532m i n 3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 4 2 7 . 7 3 /4 4 3 0 0s YdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 當(dāng) 100Ja L mm?? 時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度 maxsK 2 2532m a x 3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 1 2 8 3 . 2 1 /4 4 1 0 0s JdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 已知滾動(dòng)體直徑 ? mm，滾動(dòng)體個(gè)數(shù) Z= 60???。軸承最大軸向工作載荷 m a x m a x F N??。則滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度 bK 為： 223 m a x2 2 . 3 4 sinb Q aK d Z F ?? ? ? 223 32 2 . 3 4 6 . 7 5 1 5 2 4 0 1 . 1 9 ( )2? ? ? ? ? ? /Nm?? 查表得滾珠與滾道的接觸剛度 683 /K N m?? ，滾珠絲杠的額定動(dòng)載 aC ? 20200N 。已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷 m ax 24 01 .1 9aFN? 則 11m a x 33 2 4 0 1 . 1 9( ) 6 8 3 ( ) / 7 2 3 . 5 1 /0 . 1 0 . 1 2 0 2 0 0ac aFK K N m N mC ??? ? ? ?? 10 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的 最大值為 m a x m a x1 1 1 1 1 1 1 0 . 0 0 3 6 8 91 2 8 3 . 2 1 6 5 4 . 4 9 7 2 3 . 5 1s b cK K K K? ? ? ? ? ? ? 故 m a x 72 3. 51 /K N m?? 。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度最小值為 m i n m i n1 1 1 1 1 1 1 0 . 0 0 5 2 4 84 2 7 . 7 3 6 5 4 . 4 9 7 2 3 . 5 1s b cK K K K? ? ? ? ? ? ? 故 m in 191 /K N m?? 已知扭矩作用點(diǎn)之間的距離 2 355L mm? ，滾珠絲杠的剪切模量 ? 410MPa? ，滾珠絲杠的底徑 2 mm? ，則有 4 4 1 2 4 6232 3 . 1 4 2 7 . 9 1 0 8 . 1 1 0 1 03 2 3 2 3 5 5 1 0dGK L? ???? ? ? ? ??? ?? 1 3 5 6 6 .0 4 /N m rad?? 電動(dòng)機(jī) 的選型與計(jì)算 （ 1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 已知滾珠絲杠的密度 337. 8 10 /kg cm? ??? ，則有 3 4 21 0 . 7 8 1 0 1 . 3 8nr j jjJ D L k g c m??? ? ? ?? （ 2）計(jì)算折算到絲杠軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 已知橫向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件的總質(zhì)量為 m=。絲杠軸每轉(zhuǎn)一 圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離 L= 2 2 20 . 6( ) 3 0 . 6 1 ( ) 0 . 2 82 2 3 . 1 4L LJ m k g c m?? ? ? ? ?? （ 3）計(jì)算各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 3 4 2 213 0 . 7 8 1 0 4 2 0 . 4zzJ J k g c m k g c m?? ? ? ? ? ? ? ? 3 4 2 22 0 . 7 8 1 0 1 2 2 3 2 . 3zJ k g c m k g c m?? ? ? ? ? ? ? 3 4 2