【文章內(nèi)容簡介】 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。該軸承的預載荷能力39。BPF 為 2900N，大于計算所得的軸承預緊力 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 20220h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計 將以上計算結(jié)果用于工作臺部件的裝配圖設計（見《數(shù)控技術(shù)課程設計》插頁圖 2）。《數(shù)控技術(shù)課設程計》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 1 滾珠絲桿螺母副臨界壓縮載荷的校驗 本工作臺的滾珠絲桿支承方式 采用預拉伸結(jié)構(gòu)，絲桿始終受拉而不受壓，因此，不存在壓桿補穩(wěn)定問題。 2 滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速 的校驗 根據(jù)以上的計算可得滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計算長度 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)課設程計》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)課程設計》 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 ，遠遠小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。 3 滾珠絲桿螺母副額定壽命的校驗 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，其中 90％不發(fā)生疲勞剝落的情況下運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)速查《數(shù)控技術(shù)課程設計》附錄 A 表 A3 得滾珠絲桿的額定動載荷 aC =46500N，運轉(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)課程設計》 237)、 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設計》 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，在設計數(shù)控機床時，應保證滾珠絲桿螺母副的總時間壽命 20220hLh? 故 18 滿足要求。 傳動系統(tǒng)的剛度計算 1 傳動系統(tǒng)的剛度計算 (1)計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，當滾珠絲桿的螺母中心位于滾珠絲桿兩支承的中心位置時 ( 2 , 107 5a L L mm?? )時，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)課程設計》 245a)計算： 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 L mm?? 或 L mm?? 時（即滾珠絲桿的螺母中心位于行程的兩端位置時），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)課程設計》 245b)計算： 222m 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） 計算滾珠與滾道的接觸剛度 cK 查《數(shù)控技術(shù)課程設計》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)課程設計》 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） 計算進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度 K。 由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設計》 247a)得進給傳動系統(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)課程設計》 247b)得進給傳動系統(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 未預緊 BK / /)Nm?（ 有預緊 0BK / /)Nm?（ 角接觸球軸 承（ 6000型） 2532. 34 sinQad Z F ?? 253m 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? 23m 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軸承的預緊力max13PaFF?； ②滾子軸承的預緊力max12PaFF?； （ 2） 表中公式個字母的意義： ? ?? 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 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)剛度計算 由以上計算可知，扭轉(zhuǎn)作用點之間的距離 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)課程設計》 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 一個未預緊的軸承 BK 或一對預緊軸承的組合剛度 0BK 的計算公式 (來自《數(shù)控技術(shù)課程設計》表 245) 表 32 滾珠絲杠螺母副支承剛度 bK 的計算公式 (來自《數(shù)控技術(shù)課程設計》表 245) 滾珠絲杠螺母副支承方式 支承剛度 bK 的計算公式 一端固定，一端自由 0bbKK? 一端固定，一端游動 固定端預緊時： 0bbKK? 兩 端支承 預緊時： 0bbKK? ；未預緊時： 0bbKK? 兩端固定 固定端預緊時： 0bbKK? 驅(qū)動電動機的選型與計算 1 計算折算到電動機軸上的負載慣量 （ 1）計算滾珠絲杠的轉(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)課程設計》 263)得 4 3 4110 . 7 8 1 032nnr j j j jjjjJ D L D LL?? ???? ? ??? 3 4 4 4 8 10 ( 2 3 4 100 .9 ) k g c m?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3kg cm?? （ 2）計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動量 0J 。 340 8 10J D L??? 3 4 4 2 20 .7 8 1 0 ( 6 .6 3 ) 8 .2 1 1 .6 2k g c m k g c m?? ? ? ? ? ? ? ? （ 3）計算折算到電動機軸上的移動部件的轉(zhuǎn)動慣量 LJ 。 已知機床執(zhí)行部件（即工作臺、工件、夾具）的總質(zhì)量 m=918kg，電動機每轉(zhuǎn)一圈，機床執(zhí)行部件在 軸上移動的距離 L=1cm,則由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設計》 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)課程設計》 266)計算加在電動機軸上總的負載轉(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 計算折算到電動機軸上的負載力矩 （ 1）計算切削負載力矩 cT 。 已知在切削狀態(tài)下坐標軸的軸向負載力 m a x F N?? ， 電動機每轉(zhuǎn)一圈，機床執(zhí)行部件在軸向移動的距離 10 m m ,Lm??進給傳動系統(tǒng)的總效率 ,?? 由式( 《數(shù)控技術(shù)課程設計》 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）計算摩擦負載力矩 uT 已知在不切削狀態(tài)下坐標軸的軸向負載力（即為空載時的導軌摩擦力） 0 1575uFN? ，由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設計》 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）計算由滾珠絲杠的預緊而產(chǎn)生的附加負載力矩fT。 已知滾珠絲杠螺母副的預緊力 ,PFN? 滾珠絲杠螺母副的基本導程0 10 mm m??，滾珠絲杠螺母副的效率 0 ? ? ，由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設計》 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 計算坐標軸折算到電動機軸上的各種所需的力矩 （ 1）計算線性加速力矩 1aT 已知機床執(zhí)行部件以最快速度運動時電動機的最高轉(zhuǎn)速 max 150 0 m innr? ，電動機的轉(zhuǎn)動慣量 262mJ kg cm??，坐標軸的負載慣量 kg cm??，進給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益 20sZkH? ，加速時間 33 0 .1 520a st s sk? ? ?，由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設計》 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????? ? ? ? ??? 12 0. 06 kgf cm???? 1/5000i? 2/5000i? 4/4000i? 8/3000i? 12/3000i? 22/3000i? 30