【文章內(nèi)容簡介】 (5)確定軸承的規(guī)格型號 因?yàn)闈L珠絲桿螺母副擬采取預(yù)拉伸措施，所以選用 60 角接觸球軸承 組背對背安裝，以組成滾珠絲桿兩端固定的支承形式。由于滾珠絲桿的螺紋底徑 2d 為 ，所以選擇軸承的內(nèi)徑 d為 30mm，以滿足滾珠絲桿結(jié)構(gòu)的需要。 在滾珠絲桿的兩個(gè)固定端均選擇國產(chǎn) 60 角接觸球軸承 兩件一組背對背安裝，組成滾珠絲桿的兩端固定支承方式。軸承的型號為 760360TNI/P4DFB,尺寸（內(nèi)徑外徑寬度）為 30mm 72mm 19mm），選擇脂潤滑。該軸承 的預(yù)載荷能力39。BPF 為 2900N，大于計(jì)算所得的軸承預(yù)緊力 BpF = 1900r/min,高于滾珠絲桿的最高轉(zhuǎn)速 m ax 150 0 / m innr? ，故滿足要求。該軸承的額定動載荷為 39。C =34500N，而該軸承在 20210h 工作壽命下的今本額定動載荷 C=34395N,也滿足要求。 工作臺部件的裝配圖設(shè)計(jì) 將以上計(jì)算結(jié)果用于工作臺部件的裝配圖設(shè)計(jì)（見《數(shù)控技術(shù) 課程設(shè)計(jì)》插頁圖 2）?！稊?shù)控技術(shù)課設(shè)程計(jì)》后插頁圖 3 為工作臺零件圖，插頁圖 4 為滑鞍零件圖。 滾珠絲桿螺母副的承載能力校驗(yàn) 1 滾珠絲桿螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn) 本工作臺的滾珠絲桿支承方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，絲桿始終受拉而不受壓，因此，不存在壓桿補(bǔ)穩(wěn)定問題。 2 滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速 的校驗(yàn) 根據(jù)以上的計(jì)算可得滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長度 2L =。已知彈性模 17 量 E= 10 MPa? ，材料密度 531 7 .8 1 0 /N m mg? ?? ? ?，重力加速度 23g 9 .8 1 0 mm s?? ，安全系數(shù) 1 ? 。查《數(shù)控技術(shù)課設(shè)程計(jì)》表 244 得 ?? 。 滾珠絲桿的最小慣性矩為 4 4 4 42 3 .1 4 3 4 .3 6 7 9 0 96 4 6 4I d m m m m?? ? ? ? 滾珠絲桿的最小截面積為 2 2 2 22 3 .1 4 3 4 .3 9 2 3 .5 444A d m m m m?? ? ? ? 故可由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 236)得 21 222 5 32 5602L60 10 67909 m i n2 10 cEInKAr??? ?? ? ? ? ???? ? ? ? = minr 本絲桿螺母副的最高轉(zhuǎn)速為 1500 minr ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。 3 滾珠絲桿螺母副額定壽命的校驗(yàn) 滾珠絲桿螺母副的壽命，主要是指疲勞壽命。它是指一批尺寸、規(guī)格、精度相同的滾珠絲桿在相同的條件下回轉(zhuǎn)時(shí)，其中 90％不發(fā)生疲勞剝落的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)速查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》附錄 A 表 A3 得滾珠絲桿的額定動載荷 aC =46500N，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) ? ， 滾珠 絲桿 的軸 向 載荷 m a x F N?? , 滾 珠絲 桿 螺母 副轉(zhuǎn) 速m a x 150 0 m inn n r?? ,由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 237)、 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 238)得 3 6 3 6 946500( ) 1 0 ( ) 1 0 2 . 5 5 1 01 8 9 6 . 5 6 1 . 2aawCL r rFf? ? ? ? ? ??，92 . 5 5 1 0 283336 0 6 0 1 5 0 0h LL h hn ?? ? ?? 一般來講，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，應(yīng)保證滾珠絲桿螺母副的總時(shí)間壽命 20210hLh? 故 18 滿足要求。 傳動系統(tǒng)的剛度計(jì)算 1 傳動系統(tǒng)的剛度計(jì)算 (1)計(jì)算滾珠絲桿的拉壓剛度sK。 本工作臺的絲桿支承方式為兩端固定，當(dāng)滾珠絲桿的螺母中心位于滾珠絲桿兩支承的中心位置時(shí) ( 2 , 107 5a L L mm?? )時(shí)，滾珠絲桿螺母副具有最小拉壓剛度 minsK ，可按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 245a)計(jì)算： 2 2222m i n 3 4 . 36 . 6 1 0 6 . 6 1 0 m 7 2 2 . 3 1 m1075s dK N NL ??? ? ? ? ? ? 當(dāng) L mm?? 或 L mm?? 時(shí)（即滾珠絲桿的螺母中心位于行程的兩端位置時(shí)），滾珠絲桿螺母副具有最大拉壓剛度 maxsK ，可按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 245b)計(jì)算： 22 2m a x226 .6 1 04 ( )3 4 .3 1 0 7 56 .6 1 0 m4 2 3 7 .5 ( 1 0 7 5 2 3 7 .5 )1 0 4 9 .1 4 msJJdLKL L LNN??????? ? ?? ? ?? （ 2）計(jì)算滾珠絲桿螺母副支承軸承的剛度 bK 。 已知軸承接觸角 60?? ，滾動體直徑 mm? ，滾動體個(gè)數(shù) Z=17，軸承的最大軸向工作載荷 m ax ? ,由表 24 246得 bK = 253 m a x4 2. 34 sinQBd Z F ??? 3 254 2 .3 4 7 .1 4 4 1 7 5 2 0 7 .1 7 sin 6 0 Nm ?? ? ? ? ? ? Nm?? （ 3） 計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度 cK 查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》附錄 A表 A3 得滾珠與 滾道的接觸剛度 K=1585Nm? ，額定載荷 aC =46500N，滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷 maxaF =，故由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 246b)得 1max 3() aFKK C?131 8 9 6 . 5 61 5 8 5 ( ) / 1 1 7 5 . 4 4 /0 . 1 4 6 5 0 0 N m N m??? ? ?? 19 （ 4） 計(jì)算進(jìn)給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度 K。 由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 247a)得進(jìn)給傳動系統(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 2 41 0 4 9 . 1 4 1 6 8 7 . 4 2 1 1 7 5 . 4 4s b cK K K K? ? ? ? ? ? ? 故 m a x 442 .05 /K N m?? 。 由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 247b)得進(jìn)給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為 m i n m i n1 1 1 1 1 1 1 0 . 0 0 2 87 2 2 . 3 1 1 6 8 7 . 4 2 1 1 7 5 . 4 4s b cK K K K? ? ? ? ? ? ? 故 min ? Nm? 。 軸承類型 未預(yù)緊 BK / /)Nm?（ 有預(yù)緊 0BK / /)Nm?（ 角接觸球軸 承（ 6000 型） 2532. 34 sinQad Z F ?? 253 m a x2 2 .3 4 sinQad Z F ??? 圓錐滾子軸 承（ 7000 型） si n raL Z F? 1. 9 0. 8 0. 9 0. 1m a x2 7. 8 sin raL Z F?? 推力球軸 承（ 8000 型） Qad Z F? 23 m a x2 1. 95 Qad Z F?? 推力圓柱滾子 軸承（ 9000 型） raL Z F 0. 8 0. 9 0. 1m ax2 7. 8 RaL Z F? 備 注 （ 1） 表 中公式的使用條件：①軸承的預(yù)緊力max13PaFF?； ②滾子軸承的預(yù)緊力max12PaFF?； （ 2） 表中公式個(gè)字母的意義： ? ?? 軸 承 接 觸 角 （ ） ；Qd m m?? 滾 動 體 直 徑 （ ）；aFN?? 軸 向 工 作 載 荷 （ ） ； mmrL ?? 滾 子 的 有 效 長 度 （ ） ； Z ??滾 動 體 個(gè) 數(shù) ； m a xaFN?? 最 大 軸 向 工 作 載 荷 （ ）； 20 2 滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 由以上計(jì)算可知，扭轉(zhuǎn)作用點(diǎn)之間的距離 2 mm? 。 已知剪切模量 10G MPa?? ，滾珠絲桿的底徑 32 34 .3 10dm??? 。由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 248)得 42232dGK L? ?? 3 4 4 633 . 1 4 ( 3 4 . 3 1 0 ) 8 . 1 1 0 1 0 m r a d 1 1 6 3 5 . 3 5 m r a d3 2 9 4 5 . 5 1 0 NN??? ? ? ? ?? ? ? ??? 表 31 一個(gè)未預(yù)緊的軸承 BK 或一對預(yù)緊軸承的組合剛度 0BK 的計(jì)算公式 (來自《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表 245) 表 32 滾珠絲杠螺母副支承剛度bK的計(jì)算公式 (來自《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表 245) 滾珠絲杠螺母副支承方式 支承剛度 bK 的計(jì)算公式 一端固定，一端自由 0bbKK? 一端固定，一端游動 固定端預(yù)緊時(shí)： 0bbKK? 兩端支承 預(yù)緊時(shí)： 0bbKK? ；未預(yù)緊時(shí)： 0bbKK? 兩端固定 固定端預(yù)緊時(shí)： 0bbKK? 驅(qū)動電動機(jī)的選型與計(jì)算 1 計(jì)算折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載慣量 （ 1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 rJ 。 21 已知滾珠絲杠的密度 10 /kg cm? ??? ，由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 263)得 4 3 4110 . 7 8 1 032nnr j j j jjjjJ D L D LL?? ???? ? ??? 3 4 4 4 20 .7 8 1 0 ( 2 3 8 .9 4 1 0 0 .9 2 .5 5 .2 ) k g c m?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3kg cm?? （ 2）計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動量 0J 。 340 8 10J D L??? 3 4 4 2 8 10 ( 3 ) 11. 62k g c m k g c m?? ? ? ? ? ? ? ? （ 3）計(jì)算折 算到電動機(jī)軸上的移動部件的轉(zhuǎn)動慣量 LJ 。 已知機(jī)床執(zhí)行部件（即工作臺、工件、夾具）的總質(zhì)量 m=918kg，電動機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸上移動的距離 L=1cm,則由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 265)得 2 2 2 21( ) 9 1 8 ( ) 2 3 . 2 82 2 3 . 1 4L LJ m k g c m k g c m?? ? ? ? ? ?? （ 4）由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 266)計(jì)算加在電動機(jī)軸上總的負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量 dJ 。 220 ( 2 1 .4 3 1 1 .6 2 2 3 .2 8 ) 5 6 .3 3d r LJ J J J k g c m k g c m? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 計(jì)算折算到電動 機(jī)軸上的負(fù)載力矩 （ 1）計(jì)算切削負(fù)載力矩 cT 。 已知在切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力 m a x F N?? ，電動機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動的距離 10 m m ,Lm??進(jìn)給傳動系統(tǒng)的總效率 ,?? 由式( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 254)得 1 8 9 6 . 5 6 0 . 0 1 3 . 3 62 2 3 . 1 4 0 . 9 0ac FLT N m N m?? ?? ? ? ? ??? （ 2）計(jì)算摩擦負(fù)載力矩 uT 已知在不切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力（即為空載時(shí)的導(dǎo)軌摩擦力） 0 1575uFN? ，由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 255) 00 2uu FLT ???得 22 00 1 8 0 0 0 . 0 1 3 . 1 82 2 3 . 1 4 0 . 9 0uu FLT N m N m?? ?? ? ? ? ??? （ 3）計(jì)算由滾珠絲杠的預(yù)緊而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩fT。 已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力 ,PFN? 滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程0 10 mm m??，滾珠絲杠螺母副的效率 0 ? ? ，由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 256)得 220 0 1 0 3 9 . 9 8 0 . 0 1( 1 ) ( 1 0 . 9 4 ) 0 . 2 12 2 3 . 1 4 0 . 9 0Pf FLT N m N m??? ?? ? ? ? ? ? ? ??? 3 計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動機(jī)軸上的各種所需的力矩 （ 1）計(jì)算線性加速力矩 1aT 已知機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度運(yùn)動時(shí)電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 max 150 0 minnr? ，電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量 262mJ kg cm??，坐標(biāo)軸的負(fù)載 慣量 kg cm??，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益 20sZkH? ，加速時(shí)間 33 0 .1 520a st s sk? ? ?，由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 258) 得 m a x1 2 ( ) (1 )6 0 9 8 0 sakta m danT J J et? ?? ? ??2 0 0 . 1 52 3 . 1 4 1 5 0 0 ( 6 2 5 6 . 3 3 ) ( 1 )6 0 9 8 0 0 . 1 5 e k g f c m?????