【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 l－－－動(dòng)導(dǎo)軌的行程長(zhǎng)度。支承導(dǎo)軌長(zhǎng)度L= LG+，這種形式可保證在動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)到兩端極限位置時(shí)，滾動(dòng)體剛好移動(dòng)到支承導(dǎo)軌的邊緣，因而使動(dòng)導(dǎo)軌在全長(zhǎng)上始終與滾動(dòng)體相接觸，滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛性好。但是，此種導(dǎo)軌由于有的保持架中的滾子始終露在外面，因此必須加強(qiáng)導(dǎo)軌的防護(hù)。當(dāng)行程長(zhǎng)度一定時(shí)，由以h為單位的壽命時(shí)間的計(jì)算公式得： （）式中 LH－－－壽命時(shí)間（h），取15000h。 L－－－額定壽命（km）； LA－－－行程長(zhǎng)度，取300mm。 N2－－－每分鐘往復(fù)次數(shù)，取4次。L=＝2000km滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副額定壽命的計(jì)算與滾動(dòng)軸承基本相同。由此公式得動(dòng)載荷計(jì)算：L= P=Fmax （）式中 L－－－額定壽命（km）； Ca－－－額定動(dòng)載荷（KN）； P－－－當(dāng)量動(dòng)載荷（KN）； Fmax－－－受力最大的滑塊所受的載荷（KN）； －－－指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)體為滾珠時(shí)，＝3。 K－－－額定壽命單位（km），滾珠時(shí)，K＝50km。 －－－硬度系數(shù) 由于產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不得低于58HRC，故通常可?。?。 －－－溫度系數(shù)，經(jīng)查新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 工作溫度＜1000C時(shí)＝1。 －－－接觸系數(shù)，經(jīng)查新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 每跟導(dǎo)軌上滑塊數(shù)為2時(shí)，＝。 －－－精度系數(shù)，經(jīng)查新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 等級(jí)為2時(shí)?。?。 －－－載荷系數(shù)，經(jīng)查新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 無(wú)明顯沖擊或振動(dòng)的中速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合 。Ca= （）＝＝根據(jù)動(dòng)載荷選取GGB16AA2P12*5004型四方等載荷滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。 滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)尺寸圖 滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)型 號(hào)HWL1L2L3DhdM1T1KH1GGB16AA245830M51115查表知單根導(dǎo)軌最大長(zhǎng)度Lmax為500mm,。滾動(dòng)導(dǎo)軌接觸強(qiáng)度計(jì)算主要是判別受力最大的滾動(dòng)體處導(dǎo)軌的接觸應(yīng)力是否超過(guò)允許值。如果一條導(dǎo)軌上承受一個(gè)作用在導(dǎo)軌面重心上的力F和力矩M,則受力最大的滾動(dòng)體上的載荷為:Fmax=(1+) （）=(1+)=Z──一條導(dǎo)軌上的滾動(dòng)體數(shù)目；L──滾動(dòng)體有效工作長(zhǎng)度。在Fmax作用下，滾動(dòng)體與導(dǎo)軌接觸面上的接觸應(yīng)力為，對(duì)滾珠鋼導(dǎo)軌：σmax=108 （）=108=109Pad——滾珠直徑；Fmax——受力最大的滾動(dòng)體上的載荷；σmax——滾動(dòng)體上的接觸應(yīng)力，應(yīng)小于允許值，即σmax≤[σ]，[σ]為滾動(dòng)體的許用應(yīng)力。對(duì)于滾珠淬火鋼（HRC6062）的滾動(dòng)體的許用應(yīng)力[σ]=109Pa。根據(jù)計(jì)算結(jié)果得，設(shè)計(jì)中選取的數(shù)據(jù)合理滿足要求。 Y向?qū)к壍倪x取由于Y向?qū)к壦惺艿妮d荷比X向?qū)к壍囊〉亩喙士蛇x用與X向相同的導(dǎo)軌，同樣滿足傳動(dòng)要求。 滾珠絲杠副的選擇在絲杠與螺母旋合螺旋槽之間放置適當(dāng)數(shù)量的滾珠作為中間傳動(dòng)體，借助滾珠返回通道，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)滾珠沿著滾道導(dǎo)珠管（或圓形返向器）滾道不斷的循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)周而復(fù)始的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。因此，滾動(dòng)絲杠副的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，就是以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。滾珠絲杠副具有許多與滾動(dòng)軸承相似的特征。與滑動(dòng)絲杠副或液壓缸傳動(dòng)相比，有以下主要特點(diǎn)[21]： （1）傳動(dòng)效率高 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高達(dá)86%98%，是滑動(dòng)絲杠副的24倍。 （2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 滾珠絲杠副在工作過(guò)程中摩擦阻力較小，靈敏度較高，而且摩擦系數(shù)基本與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，啟動(dòng)摩擦力矩與運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力矩的差別非常小，所以滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)無(wú)顫動(dòng)，低速無(wú)爬行。 （3）傳動(dòng)可逆性 與滑動(dòng)絲杠副相比，滾動(dòng)絲杠副突出的特點(diǎn)是具有運(yùn)動(dòng)的可逆性。滾珠絲桿副具有運(yùn)動(dòng)的可逆性，但沒(méi)有像滑動(dòng)絲杠副那樣運(yùn)動(dòng)具有自鎖性。（4）可以預(yù)緊 通過(guò)對(duì)螺母施加預(yù)緊力能夠消除滾珠絲杠副的間隙，提高軸向剛度，但摩擦力矩增加卻不大。（5）定位精度和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲杠副具備傳動(dòng)效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可以預(yù)緊等特點(diǎn)，所以滾珠絲杠副在工作過(guò)程中溫升較小，無(wú)爬行。并可消除軸向間隙和對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸來(lái)補(bǔ)償熱膨脹，這能獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。（6）同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)驅(qū)動(dòng)相同的部件或裝置時(shí)，由于反應(yīng)靈敏，無(wú)阻滯，無(wú)滑移，其啟動(dòng)的同時(shí)性，運(yùn)行中的速度和位移等，都具有準(zhǔn)確的一致性，這就是所謂同步性好。（7）使用可靠，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，維修方便 在正常使用條件下通常只需要進(jìn)行一般的潤(rùn)滑與防塵。在特殊使用場(chǎng)合，可在無(wú)潤(rùn)滑的狀態(tài)下正常工作。滾珠絲杠螺母副由專門工廠制造，當(dāng)類別、型號(hào)選定和校核后，可以外購(gòu)。滾珠絲杠副的類別主要從三個(gè)方面考慮：循環(huán)方式、循環(huán)列數(shù)和圈數(shù)、預(yù)緊方式。鋼珠在絲杠與螺母之間滾動(dòng)是一個(gè)循環(huán)閉路。根據(jù)回珠方式，可分為兩類：內(nèi)循環(huán)，回珠器處在螺母之內(nèi)；外循環(huán)，插管式回珠器位于螺母之外。為了消除間隙和提高滾珠絲杠的剛度，可以預(yù)加載荷，是它在過(guò)盈的條件下工作，稱為預(yù)緊。預(yù)緊后的剛度可提高大批為無(wú)預(yù)緊時(shí)的二倍。但是，預(yù)加載荷過(guò)大，將使壽命下降和摩擦力矩加大。通常，滾珠絲杠在出廠時(shí)，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加載荷往往與絲杠副的餓額定動(dòng)載有一定的比例關(guān)系常用的滾珠絲杠副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊。設(shè)計(jì)中選用了雙螺母螺紋式預(yù)緊.滾珠絲杠副所承受的是軸向載荷，它的徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。因此滾珠絲杠副的軸向精度和剛度要求較高。此外滾珠絲杠副的正確安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也不容忽視。設(shè)計(jì)中滾珠絲桿的兩端布置結(jié)構(gòu)形式如圖33： 滾珠絲杠副的安裝此形式是兩端固定，兩端均裝有軸承固定，并經(jīng)調(diào)整預(yù)緊。這種支承結(jié)構(gòu)只要軸承無(wú)間隙，絲杠的軸向剛度比一端固定形式要高約4倍無(wú)壓杠穩(wěn)定性問(wèn)題，固有頻率比一端固定的高，可預(yù)拉伸。滾珠絲杠副如果在滾道上落入了藏物，或使用不凈的潤(rùn)滑油，不僅會(huì)防礙滾珠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且使磨損急劇增加。因此有效地防護(hù)密封和保持潤(rùn)滑油的清潔顯得十分必要。對(duì)于暴露在外面的絲杠一般采用螺旋鋼帶、伸縮套筒及折疊式防護(hù)罩，以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。這些防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。還出現(xiàn)了一種鋼帶纏卷式絲杠防護(hù)裝置。（1）公稱直徑 公稱直徑即滾珠絲杠的名義直徑，越大，承載能力和剛度越大。（2）基本導(dǎo)程（螺距） 絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)rad時(shí)，螺母的軸向位移。它按承載能力選取，并與進(jìn)給系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量的要求有關(guān)。（3）精度等級(jí) 滾珠絲杠副按其使用范圍及要求分為7個(gè)等級(jí)，即1，2，3，4，5，7，及10七個(gè)精度等級(jí)，1級(jí)等級(jí)最高，其余依次減低，一般選用4級(jí)~7級(jí)，數(shù)控機(jī)床及精密機(jī)械可選用2級(jí)~3級(jí)。滾珠絲杠副的精度直接影響定位精度、承載能力和接觸剛度，因此它是滾珠絲杠副的主要質(zhì)量指標(biāo)，選用時(shí)要予以注意。由設(shè)計(jì)的尺寸和材質(zhì)選取可計(jì)算出Y向傳動(dòng)滾珠絲杠要帶動(dòng)重量為100=980N的重物做水平直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，則平均工作載荷Fm=1/3Mg=980/3=326N。絲杠工作長(zhǎng)度L=150mm。平均轉(zhuǎn)速nm=200r/min,使用壽命Lh=15000h。（1）初算導(dǎo)程Phvmax—絲杠副最大移動(dòng)速度，取8102㎜/min；nmax—絲杠副最大相對(duì)速度r/min，取200r/min。滾珠絲杠副導(dǎo)程為Ph≥vmax/ nmax （）=800/200 =4㎜（2）當(dāng)最動(dòng)載荷Fm滾珠絲杠最大軸向?yàn)镕a＝500；FW—載荷性質(zhì)系數(shù)，取為1；ｆ—摩擦系數(shù)。滾珠絲杠最大載荷為Fmax=FWFa+fG () =1500+5 =滾珠絲杠最小載荷為摩擦為；Fmin ＝fG＝5＝ Fm =1/3（2 Fmax + Fmin） () =1/3（2+）=（3）額定動(dòng)載荷計(jì)算CamCam= ()=1175(300/4) 1/3/() ＝FW—載荷性質(zhì)系數(shù)，取為I；FA—精度系數(shù)，；FC—可靠性系數(shù)，；FE—預(yù)加載荷系數(shù)。附加載荷為Cam=FEFMAX ()==取Cam與Cam中較大者為預(yù)期值Cam=(4)估算滾珠絲杠允許最大軸向變形m m=(1/3～1/4)重復(fù)定位精度 () =1/3 =m≤（1/4～1/5）定位精度 ()　　 =（1/4）　　 =取　m與m中較小值為m值 m＝(5)估算滾珠絲杠副徑d2mF0—導(dǎo)軌摩擦為，F(xiàn)0＝uoG=5＝L—+（10～14）Phd2m= () = = 兩端固定或鉸支時(shí),支撐方式系數(shù)。(6)確定滾珠絲杠副規(guī)格代號(hào)按上述估算的Ph,Cam及d2m值從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12130～表12133中，選出合適的規(guī)格代號(hào)及有關(guān)安裝，聯(lián)接尺寸，并使d2≥d2m,Ca≥Cam,但不宜過(guò)大，以免增加起動(dòng)慣量幾何結(jié)構(gòu)尺寸得絲杠副數(shù)據(jù)：公稱直徑：d0=㎜導(dǎo)程：P＝4㎜螺旋角：入＝205滾珠直徑：Dw=㎜絲杠底徑：d2=25㎜額定動(dòng)載荷：Ca=選擇與之接近的20043型號(hào)的滾珠絲杠副進(jìn)行校核，此絲杠副有關(guān)數(shù)據(jù)為：公稱直徑：d0=25㎜導(dǎo)程：P＝4㎜螺旋角：2055滾珠直徑：Dn=絲杠底徑：d2= ㎜額定動(dòng)載荷：Ca=9610N(7)其它尺寸由尺寸公求計(jì)算滾道半徑：R＝Dw==㎜偏心距：　 e=(RDw/2)=()=絲杠內(nèi)徑： d1=d0+2e2R =(25+2)= ㎜(8)穩(wěn)定性驗(yàn)算由于一端軸向固定的絲杠在工作時(shí)可能會(huì)發(fā)生失穩(wěn)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算，其安全系數(shù)s,其值應(yīng)大于絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)允許安全系數(shù)[S],查表[S]=～臨界載荷Fcr(N)按下式計(jì)算: ()(E=206GP，l=290mm，) Ia為絲杠危險(xiǎn)載面的軸慣性矩（m4）=m則安全系數(shù)S＝ [S]故絲杠安全不會(huì)失穩(wěn)。 (9)共振驗(yàn)算要求nmax〈ncr〈ncr為臨界轉(zhuǎn)速　　　　 ncr=9910 （） 查表知臨界轉(zhuǎn)數(shù)系數(shù)fc=。 =2則ncr足夠大，故不會(huì)發(fā)生共振。（10）剛度驗(yàn)算滾珠絲杠在工作負(fù)載F和轉(zhuǎn)矩T共同作用下引起的每個(gè)導(dǎo)程變形量l（m）為 （）絲杠載面積A＝1/4。絲杠極慣性矩Jc＝。G為絲杠切變模量對(duì)于鋼取G＝； T為轉(zhuǎn)矩T＝Fmtan(λ+ （）取摩擦系數(shù)tan＝　　＝