【文章內容簡介】 ，選 6mmhp ? 。 已知條件 工作臺重量 95kg 950 NWg?? 步距角 /setp? ?? 滾珠絲杠基本導程 0 6mmL ? 行程 6mmS? 脈沖當量 m m /p? ? setp 本科畢業(yè)設計說明書（ 論文） 第 14 頁 共 35 頁 快速進給速度 max 4m / minV ? 切削力計算 由《機床設計手冊》可知，切削功率 cp p k?? 式中 p —— 電機功率，查機床說明書， ? ； ? —— 主傳動系統(tǒng)總效率，一般為 ～ 取 ?? ； k —— 進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 ? 。 則 7 . 5 0 . 6 5 0 . 9 6 4 . 6 8 k wcp ? ? ? ? 又因為 切削力應按在各種加工情況下經常遇到的最大切削力和最大切削速度來計算，即 31060Zc Fvp ???? 所以 360 10cZ pF v??? 式中 v —— 切削線速度 ? ?m/min ，取 150m/minv? ； ZF —— 主切削力 ??N 。 主切削力 ? ?360 10 1872 N150ZF ?? ? ? 由 《機床設計手冊》中可得知，在一 般外圓車削時 ? ? ~ ? ， ? ? ~ ? 取 0 . 5 0 . 5 1 8 7 2 9 3 6 NXZFF? ? ? ? 0 . 6 0 . 6 1 8 7 2 1 1 2 3 . 2 NYZFF? ? ? ? 滾珠絲杠 螺母副 的設計及計算 （ 1） 工作載荷 p 的計算 工作負載的數(shù)值可《機床設計手冊》中進給牽引力的實驗公式計算，對于綜合導軌 ? ?39。P X ZF K F f F W W? ? ? 本科畢業(yè)設計說明書（ 論文） 第 15 頁 共 35 頁 式中 XF ZF、 —— 為 XZ、 方向上的切削力； W —— 為工作臺的重量 ? ?950N ； 39。f —— 導軌的摩擦系數(shù) , 39。 ~ ? ，取為 ； k —— 考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù) , ? 。 則 ? ?1 . 1 5 9 3 6 0 . 1 6 1 8 7 2 9 5 0 1 5 2 7 . 9 2 NPF ? ? ? ? ? ? （ 2） 最大動載荷 QF 計算 66010 ii niTL ? 式中 in —— 為滾珠絲杠當量轉速； iT —— 使用壽命時間 ? ?15000h 。 由以上條件，可以確定步進電機與滾珠絲杠齒輪之間的傳動比 0 0 .7 5 6 1 .2 53 6 0 3 6 0 0 .0 1pLi ? ? ?? ? ?? 由于電機軸與滾珠絲杠之間是降速傳動，所以滾珠絲杠的轉速為 m a x 11 1 5 0 0 r /m in 1 2 0 0 r /m in1 .2 5nni? ? ? ? ?電 機 由《機械設計手冊》可知，當量轉速 in 在 max minn 與 n 之間變化時 max min2i nnn ?? 取 minn 為 1r/min ； 則 1200 1 600. 5r /m in2in ??? 取 600r/minin ? 則 ? ?666 0 6 0 0 1 5 0 0 0 5 4 0 1 010iL ??? ? ? 轉 本科畢業(yè)設計說明書（ 論文） 第 16 頁 共 35 頁 最大動負載 3Q i P H WF L F f f? 其中 PF —— 滾珠絲杠的軸向力； iL —— 壽命值； Wf —— 運動系數(shù)； Hf —— 硬度系數(shù) 。 根據(jù)工作負載 PF 壽命 iL ，取 ? ； 1Hf ? ； 則 ? ?3 5 4 0 1 . 2 1 5 2 7 . 9 2 1 1 4 9 3 0 . 6 9 NQF ? ? ? ? ? 根據(jù)最大動負載 QF 的值，可選擇滾珠絲杠的型號?？稍凇稒C械計手冊》中查到適合的滾珠絲杠。型號為 C M F Z D 4 0 0 6 3 .5 3??額定動載荷 18800N ， 所以強度足夠用。 （ 3） 效率計算 根據(jù)《機械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率 0? 為 ? ?0 tantan ?? ??? ? 式中 ? 為螺旋升角； ? 為摩擦角。 00tanLd? ?? ? 其中 0L 為滾珠絲杠基本導程； 0d 為滾珠絲杠的公稱直徑 。 39。6a r c ta n 2 443. 14 40ar c? ? ? ?? 滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù) 03 ~ 04f ? ,其中摩擦角 ? 可計算為 arctan 12f? ??? 則 本科畢業(yè)設計說明書（ 論文） 第 17 頁 共 35 頁 0 2 4 4 0 .9 3( 2 4 4 1 2 )tgtg? ?????? （ 4） 剛度驗算 滾珠絲杠工作時受軸向力和扭矩的作用，將引起基本導程 0L 的變化，因 滾珠絲杠受 扭時引起的導程變化量很小，可忽略不計，故 工作負載引起的導程變化量 1L? 為 00 PFLL ES? ?? 式中 0L —— 滾珠絲杠的基本導程 ? ?cm ； PF —— 工作負載 ??N ； E —— 彈性模量 ， 622 0 .6 1 0 N /c mE ?? ； S —— 滾珠絲 杠截面積（按內徑定） ? ?2cm ； 滾珠絲杠截面積 22dS ???????? 其中 0 22d d e R? ? ? 式中 e —— 滾珠絲杠滾道圓弧偏心距； R —— 滾道圓弧半徑。 其中 cos2WDeR ????????? WDR? 式中 WD —— 滾珠直徑； ? —— 接觸角 。 根據(jù)《機械設計手冊》中的滾珠標準系列選 4mmWD ? ； 045?? 則 本科畢業(yè)設計說明書（ 論文） 第 18 頁 共 35 頁 1. 04 1. 04 4 2. 08 m m22WDR ? ?? ? ? 04c os 2. 08 c os 45 0. 05 7 m m22WDeR ??? ??? ? ? ? ? ????? ???? 0 2 2 4 0 2 0 . 0 5 7 2 2 . 0 8 3 5 . 9 5 m md d e R? ? ? ? ? ? ? ? ? 22 23 .5 9 5 3 3 .1 4 1 0 .1 4 7 c m22dS ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 因此 600 61 5 2 7 .9 2 0 .6 4 .3 9 1 0 c m2 0 .6 1 0 1 0 .1 4 7PFLL ES ??? ? ? ? ? ? ? ??? 滾珠絲杠受扭矩引起的導程變 化量 1L? 很小，可忽略。 即 0LL? ?? 所以，導程變形總誤差 L?總 為 6010 0 10 0 9 10 1 μ m / ?? ? ? ? ? ? ?總 查表可知 3級精度滾珠絲杠允許的螺距誤差（ 1米）長為 19μm/m ，故剛度夠用。 （ 5） 穩(wěn)定性驗算 由于滾珠絲杠兩端采用固定支承，所以穩(wěn)定性沒有問題。 齒輪 傳動 的計算 有關齒輪計算 傳動比 i 0 0 .7 5 6 1 .2 53 6 0 3 6 0 0 .0 1pLi ? ? ?? ? ?? 故取 1 32z? ； 2 40z ? ； 2m? ； 20mmb? ； 20? ?? ； ?? 11 2 3 2 6 4 m md m Z? ? ? ? 本科畢業(yè)設計說明書（ 論文） 第 19 頁 共 35 頁 22 2 4 0 8 0 m md m Z? ? ? ? 11 2 68m maad d h ?? ? ? 22 2 84 m maad d h ?? ? ? 12 64 80 72 m m22dda ? ?? ? ? 步進電動機的選擇 （ 1） 工作臺質量折算到電機軸上的轉動慣量 2 2 2 21 180 1 8 0 0 . 0 1( ) ( ) 9 5 5 5 . 5 k g g m m 5 . 5 5 N g c m3 . 1 4 0 . 7 5pJW ??? ?? ? ? ? ? ? ?? 絲杠的轉動慣量 44 10sJ D L??? 式中 D —— 滾珠絲杠的公稱直徑； 1L —— 絲杠長度。 則 4 4 2 27 . 8 1 0 4 1 5 0 2 9 . 9 5 2 k g g m m 2 . 9 9 5 2 N g c msJ ?? ? ? ? ? ? ? ? 齒輪的轉動慣量 4 4 21 7. 8 10 6. 4 2 26 .1 7 N gc mzJ ?? ? ? ? ? ? 4 4 22 7 .8 1 0 8 2 6 3 .9 N g mzJ ?? ? ? ? ? ? 電機的轉動慣量很小可忽略。 因此，總轉動慣量 ? ?2 1 122211 ( 299 .52 ) 264 .3 N gc ms Z ZJ J J J Ji? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 2） 所需轉動力矩計算 快速空載啟動時所需力矩 m a x 0fM M M M? ? ? 本科畢業(yè)設計說明書（ 論文） 第 20 頁 共 35 頁 最大切削負載時所需力矩 0at f tM M M M M? ? ? ? 快速進給時所需力矩 0fM M M?? 式中 maxM —— 空載啟動時折算到電機軸上的加速度力矩； fM —— 折算到電機軸上的摩擦力矩； 0M —— 由于絲杠預緊所引起，折算到電機軸上的附加摩擦力矩； atM —— 切削時折算到電機軸上的加速度力矩； tM —— 折算到電機軸上的切削負載力矩 。 410 N a JnM T ?? ? ? 當 maxnn? 時 maxaaMM? m a xm a x 4000 r /m in6hVin P ? ?? ? ? 4m a x 2 6 .4 3 8 3 3 .3 3 1 0 9 .1 7 7 N g m 9 1 .7 7 k g f g c m9 .6 0 .0 2 5aM ??? ? ? ? ? ?? 當 tnn? 時 a atMM? 001000 1 0 0 0 1 5 0 0 . 3 1 . 2 51 4 2 . 1 7 r /m in3 . 1 4 2 1 6itV fin fiDn LL ? ? ? ?? ? ? ??? 426 .4 3 14 2. 17 10 1. 57 15 .7 kg f gc m9. 6 0. 02 5atM Ngm??? ? ? ? ?? 00 022f FL f W LM i h i? ? ?? ?????? ? ? ? 當 ? 時， ?? 時 0. 16 95 0. 6 1. 45 22 kg f gc m 14 .5 22 N gc m2 3. 14 0.