【文章內容簡介】 取縱切的1/2。 （N） （N） （N）三 滾珠絲杠螺母副的計算和選型（一） 縱向進給絲杠 計算進給軸向力F（N）縱向進給這里為三角形導軌：F式中K：指顛覆力矩影響的實驗系數，綜合導軌取K=；：~；G：指流板及刀架重力，G=1100N。則 F=（N） 計算最大動負載Q考慮滾珠絲杠在運轉過程中沖擊擾動對壽命的影響，則最大動負載Q的計算公式為：Q L n式中 ：指滾珠絲杠導程，初選=8； n：指絲杠轉速，（r/min）； ：指最大切削力條件下的進給速度（m/min）,可取最高進給速度的1/2~1/3，此處取=； ：指使用壽命時間（h）,對于數控機床取T=15000h.。L：指壽命，以10轉為一單位；：指運動系數，見表1，選=。表1—運轉系數運轉狀態(tài)運轉系數無沖擊運轉~一般運轉~有沖擊運轉`~則 n( r/min)L Q（N） 滾珠絲杠螺母副的選型從手冊或樣本的滾珠絲杠副的尺寸系列表中可以找到相應的動負載C的滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格和結構類型，選用時應滿足Q C的條件。查表：可采用WL5008外循環(huán)調整預緊的雙螺母滾珠絲杠副，其額定動負載為23400N，符合Q C的條件。精度等級按表 2，選為1級。Vmm表 2—滾珠絲杠行程公差項目符號有效行程（mm）精度等級12345目標行程公差e68121623315~40079131825400~500810152027500~630911162230行程變動量公差V68121623315~40068121725400~500710131926500~630711142129任意300 mm內行程變動量V681216232弧度內行程變動量V45678傳動效率計算 式中 ：指螺旋升角，=255 ：指摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數其摩擦角，約等于。則 剛度驗算先畫出此縱向進給滾珠絲杠支承方式草圖，如圖3所示，最大軸向力為N，支承間距L=1500mm, 絲杠螺母及軸承均進行預緊，預緊力為最大軸向負荷的1/3。圖3—縱向進給系統(tǒng)計算簡圖計算如下：（1） 絲杠的拉伸或壓縮變形量（mm） F=N， L=8mm, EN/mm(材料彈性模數，對鋼來說是等于這個值)，mm, R=, e=則 d( mm)A(mm) （A指滾珠絲杠按內徑定的 截面積）絲杠導程L的變化量為： 總長度L=1500mm，絲杠上的變形量，由于兩端均采用推力球軸承，則值： (mm)(2) 滾珠與螺紋滾道間接觸變形（mm）由d=, F=kgf,承載滾珠數量 ZZ 由于滾珠絲杠副施加預應力，且預應力F為軸向負載的1/3，則變形 = （mm）(3) 支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸形變（mm）這里采用有預緊時的推力球軸承則 查《機械設計手冊》中表6282，采用51109型推力球軸承，其d=45mm,滾動體直徑D= mm, 滾動體數量Z=22， （mm）則定位誤差 =(規(guī)定定位精度)穩(wěn)定性校核滾珠絲杠兩端采用推力軸承，不會產生失穩(wěn)現象，故不需作穩(wěn)定性校核。（二） 橫向進給絲杠 計算進給軸向力 橫向導軌為燕尾形，計算如下： 由于是燕尾形導軌式中： K=，=則 N計算最大動負載Q n( r/min)L Q（N）查表：可采用WL2506外循環(huán)調整預緊的雙螺母滾珠絲杠副，其額定動負載為13100N，符合Q C的條件。精度等級按表 2—滾珠絲杠行程公差表，選為1級。 Vmm傳動效率計算剛度驗算橫向進給滾珠絲杠支承方式如圖4所示，最大軸向力為2759N，支承間距L=550mm, 因絲杠長度較短，不需要預緊。圖4—橫向進給系統(tǒng)計算簡圖計算如下：(1) 絲杠的拉伸或壓縮變形量（mm）根據 N， D=25mm, EN/mm, R=, e=d( mm)A(mm) （mm）(2) 滾珠與螺紋滾道間接觸變形（mm）對滾珠絲杠副施加預緊力F為軸向負載的1/3。由 mm, kgf承載滾珠數量 ZZ = （mm）(3) 支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸形變（mm）這里采用有預緊時的推力球軸承則 查《機械設計手冊》中表6282，采用51104型推力球軸承，其d=20mm,滾動體直徑D= mm, 滾動體數量Z=14， （mm）則定位誤差 = (mm) 顯然變形量已大于規(guī)定的定位精度（），應該采取相應的措施修改，因橫向溜板空間限制，不宜加大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導軌來減少摩擦力，從而減少軸向力，采用貼塑導軌=~。重新計算如下： NQ（N）由此可知：滾珠絲杠螺母副和軸承的型號可不改變。此時的變形量為：（mm）= （mm） （mm）定位誤差 (mm) (規(guī)定定位精度)穩(wěn)定性校核臨界負載與工作負載 之比稱為穩(wěn)定性系數，如果，則壓桿穩(wěn)定，為許用穩(wěn)定性安全系數，一般=~4。計算臨界負載（N）： 式中 E：指絲杠材料彈性模量，對鋼E（N/mm）； J：指截面慣性矩（mm）,絲杠截面慣性矩J（為絲杠螺紋的底徑）； ：絲杠兩支承端距離（mm）；：絲杠支承方式系數，見表3，這里。表3—滾珠絲杠支承方式系數方式一端固定一端自由兩端簡支一端固定一端簡支兩端固定則 N 所以此絲杠不會產生失穩(wěn)。（三）縱向及橫向滾珠絲杠副幾何參數其幾何參數見表：表4—WL5008及WL2506滾珠絲杠幾何參數名稱符號WL5008WL2506螺 紋 滾 道公稱直徑5025導程86接觸角鋼球直徑滾道法面半徑偏心距螺紋升角螺 桿絲杠外徑24絲杠內徑螺桿接觸直徑螺 母螺母螺紋直徑螺母內徑四 齒輪進給齒輪箱傳動比計算縱向進給齒輪箱傳動比計算已確定縱向進給脈沖當量，滾珠絲杠導程，初選步進電機步距角，可計算出傳動比： 在閉式軟齒面齒輪傳動中，齒輪的彎曲強度總是足夠的，因此齒數可取多些，推薦取Z=24~40。所以可選定齒輪數為：橫向進給齒輪箱傳動比計算已確定縱向進給脈沖當量，滾珠絲杠導程，初選步進電機步距角，可計算出傳動比：可選定齒輪數為： 因進給運動齒輪受力不大，模數m取2。有關參數參照表5。表5—傳動齒輪幾何參數所處位置縱 向橫 向齒數24401845分度圓直徑48803690齒頂圓直徑52844094齒根圓直徑43753185齒寬（6~10）m16161616中心距6463五 步進電機的計算和選型（一） 縱向進給步進電機計算 等效轉動慣量計算傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉動慣量可由下式計算：式中 ：指步進電機轉子轉動慣量；、：指齒輪、的轉動慣量；：指滾珠絲杠轉動慣量；：指工件及工作臺重量（N）；：指絲杠導程（）；參考同類型機床，初選反應式步進電機150BF，其轉子轉動慣量。（分別表示齒輪的分度圓直徑和齒寬） （分別表示齒輪的分度圓直徑和齒寬） （分別表示縱向滾珠絲杠的公稱直徑和支承間距） 把這些數據代入上式： 電機力矩計算機床在不同的工況下，其所需轉矩不同，下面分別按個階段計算：（1）快速空載起動力矩 在快速空載起動階段，加速度所占的比例較大，具體計算公式如下：以上式中 ：指空載起動時折算到電機軸上的加速度力矩（）； ：指折算到電機軸上的摩擦力矩（）；：指絲杠預緊時折算到電機軸上的附加摩擦力矩（）；：指傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉動慣量； ：指電機最大角加速度（）； ：指電機最大轉速（）；：指運動部件最大進給速度（）；：指脈沖當量（）；：指步進電機步距角（）；：指運動部件從停止起動到最大快進速度所需時間（s），這里是30ms；：指導程的摩擦力（N），；：指垂直方向的切削力（N）；：指工件及工作臺重量（N）；：指導軌摩擦系數，；：指運動部件的總重量（N）；：指齒輪降速比；按計算；：指傳動鏈總效率，一般可??；：指滾珠絲杠預加負載，一般取/3，為進給軸向力（N）；：指滾珠絲杠導程；：指滾珠絲杠未加預緊時的傳動效率，一般取。將以前計算所得數據代入： （） （）（）則 （）（2）快速移動時所需力矩 （）（3）最大切削負載時所需力矩 （）從上面計算可以看出，、和三種工況下，以快速空載起動所需力矩最大，以此項作為初選步進電機的依據。由表6得：當步進電機為三相六拍時，則（N）。表6—步進電機起動轉距與最大靜轉距關系