【文章內(nèi)容簡介】 02191螺母安裝尺寸（mm）C71110901591591385473M6⑸滾珠絲杠副的驗(yàn)算① 傳動(dòng)效率計(jì)算 式中 ——絲杠螺旋升角（）， ——絲杠基本導(dǎo)程（mm） ——絲杠公稱直徑（mm） ——摩擦角，滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù) f = ～ 其摩擦角約等于則= = 滿足傳動(dòng)要求② 滾珠絲杠副剛度驗(yàn)算滾珠絲杠副剛度的驗(yàn)算即為檢驗(yàn)絲杠的總拉伸或總壓縮變形量（mm），滾珠與螺紋滾道間接觸變形量（mm），滾珠絲杠軸承與軸向接觸變形量，滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的導(dǎo)程的變形量（mm）和螺母座及軸承支座的變形量（mm）之和是否小于機(jī)床精度的要求。又滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的導(dǎo)程變形量和螺母座及軸承支座的變形量極小，在其所占比重較小，可忽略不計(jì)。一、絲杠上的總拉伸或總壓縮變形量 式中 ——在工作負(fù)載作用下引起每一導(dǎo)程的變化量（mm）， ——進(jìn)給牽引力即最大工作載荷（N） ——滾珠絲杠的導(dǎo)程（mm） ——材料彈性模數(shù)，對于鋼= N/ ——滾珠絲杠的截面積（）， ——滾珠絲杠的截面半徑（mm）， ——滾珠絲杠的公稱直徑（mm） ——偏心距（mm） ——接觸角（），= 45 ——螺紋滾道的半徑（mm），=～，取= ——滾珠直徑（mm） ——滾珠絲杠在支承間的受力長度（mm），=1600 mm則 = = mm = mm=（－）sin45mm==40＋2－2 mm = mm=== mm= mm滾之絲杠總長度上拉伸或壓縮變形量為= mm= mm若兩端采用角接觸球軸承，且絲杠又進(jìn)行了預(yù)緊，預(yù)緊力為最大工作載荷的1/3時(shí)，其拉伸剛度可比一端固定的絲杠提高4 倍，即實(shí)際變形量為= mm = mm二、滾珠與螺紋滾道間接觸變形量查《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊》可知，當(dāng)/=，有預(yù)緊時(shí)式中 ——軸向工作載荷（N），== N ——預(yù)緊力（N），=== N ——工作螺母的鋼球數(shù)，=圈數(shù)列數(shù) ——一圈螺紋內(nèi)的鋼球數(shù)，==，取=32 ——載荷分布不均系數(shù)，與制造精度有關(guān)，通常=～，取= ——絲杠公稱直徑（mm）則=322=160 =當(dāng)滾珠絲杠有預(yù)緊力，且預(yù)緊力為軸向工作載荷的1/3時(shí)，值可減半，即=三、滾珠絲杠軸承與軸向接觸變形量不同類型的軸承的接觸變形量可用不同的公式計(jì)算 推力球軸承：式中 ——軸承所受軸向載荷（N） ——軸承的滾動(dòng)體數(shù)目——軸承的滾動(dòng)體直徑（mm）查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》表6—8，軸承型號可選51206（原8206）=15972 N 28000 N，其內(nèi)徑d=30 mm，外徑D=52 mm，寬T=16mm，=T/2=8mm==14 = mm= mm滾珠絲杠副剛度的驗(yàn)算主要驗(yàn)算、之和不應(yīng)大于機(jī)床精度要求允許變形量的一半，因此只要＋＋機(jī)床精度要求，即=＋＋=＋＋ mm = mm mm，則符合要求。③ 滾珠絲杠副穩(wěn)定校核對于絲杠在給定的支撐條件下承受最大軸向載荷時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算起有沒有產(chǎn)生縱向彎曲（失穩(wěn)）的危險(xiǎn)，其產(chǎn)生失穩(wěn)的臨界負(fù)載（N） 式中 ——材料彈性模數(shù)，對鋼（N/）——截面慣性矩（），==82260——滾珠絲杠兩端的支承距離（mm），=1600 mm——絲杠支承方式系數(shù)，查絲杠支承方式系數(shù)表，因絲杠一端固定，一端浮動(dòng)取絲杠支承方式系數(shù)=2則=N=130530N如果穩(wěn)定性安全系數(shù)[]，則絲杠不失穩(wěn)。[]——許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取[]=～4 [] 固絲杠不失穩(wěn) 齒輪減速器的設(shè)計(jì)⑴ 確定齒輪傳動(dòng)比 式中 ——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角（），初選= ——絲杠導(dǎo)程（mm），=6 mm ——縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量（mm/脈沖），= mm/脈沖則 因i=5，故采用一級傳動(dòng)。⑵確定齒輪參數(shù) 可選齒輪齒數(shù)為，齒輪材料采用40，調(diào)質(zhì)處理，精度等級取7級，前后軸承選用8024型流動(dòng)軸承，齒輪傳動(dòng)時(shí)效率為，由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數(shù)m=2mm，則 =20，=32，=40，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10—7可知=，故齒寬=， mm齒輪幾何尺寸如下： 齒輪1分度圓直徑：=m=322 mm =68 mm 齒輪2分度圓直徑：=m=402 mm =80 mm 中心距：a= mm=72 mm齒寬：==64 mm =26 mm mm =26＋6 mm =32 mm 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選擇⑴ 負(fù)載轉(zhuǎn)矩（Nm）及最大靜轉(zhuǎn)矩（Nm）的計(jì)算由能量守恒原理，電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩可由下式估算 式中，——進(jìn)給牽引力（N） ——滾珠絲杠導(dǎo)程（mm） ——滾珠絲杠傳動(dòng)效率 ——齒輪減速器的傳動(dòng)效率 ——齒輪減速器的傳動(dòng)比則= N mm = N mm= N m若不考察起動(dòng)是運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 ，= N m= N m查《如何正確選用電動(dòng)機(jī)》表6—10,150BF002型和150BF003型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩滿足計(jì)算要求，又該兩型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分配方式為五拍十相，因此步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系=，則 = N m= N m因此可初選150BF002型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)， N m，可以滿足要求，其兩型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具體參數(shù)如下表：型號相數(shù)步距角/()電壓/V相電流/A最大靜轉(zhuǎn)矩/ N m空載起動(dòng)頻率/(脈沖/s)空載運(yùn)行頻率/(脈沖/s)150BF002580/121328008000150BF003580/121326008000型號繞組電阻/()分配方式外形尺寸/ mm重量kg外徑長度軸徑150BF002五相十拍1501551814150BF003五相十拍15017818⑵等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式估算 式中 ——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg） 、——齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg） ——滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg） ——溜板及刀架重力（kg）電機(jī)轉(zhuǎn)子、齒輪、滾珠絲杠均可視為圓柱形零件，對于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式估算： 式中 ——圓柱形零件的直徑（cm） ——零件軸向長度（cm）則 kg= kg kg= kg kg=由于初選反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)為150BF型，可知其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為=10 kg，則傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 kg= kg⑶不同工況下的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 機(jī)床在不同的工況下，所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算①快速空載起動(dòng)力矩( N m) 式中 ——快速空載啟動(dòng)時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩( N m) ——克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩( N m)——絲杠預(yù)緊所引起的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加轉(zhuǎn)矩( N m)有動(dòng)力學(xué)可知：，其中，t為加速時(shí)間常數(shù)，t=30ms== r/min=320 r/min N m N m根據(jù)能量守恒原理，則 == N m ，式中為預(yù)加載荷，一般為最大軸向載荷的1/3，即，則 N m= N m則=＋＋ N m= N m②快速移動(dòng)時(shí)所需力矩（ N m） =＋ N m= N m③最大切削負(fù)載所需力矩（ N m） N m= N m④步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率（HZ） =4000 HZ由以上計(jì)算可以看出，在三種不同工況下，快速空載起動(dòng)所需力矩最大，因此以該項(xiàng)校核初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的依據(jù)，又因該型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分配方式為五相十拍，則有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)