【文章內(nèi)容簡介】 種性能都較好，但是就是結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜，在生產(chǎn)還有加工的技術(shù)復(fù)雜，制造較為困難；6)在對滾珠絲杠預(yù)緊后，可以擁有的定位精度很高，也可以擁有很高的重復(fù)位置定位精度。導(dǎo)軌摩擦力 N （31）其中（，為了保證各種強(qiáng)度足夠，此處按5kg計(jì)算）——移動負(fù)載；u=——導(dǎo)軌與支撐之間的摩擦系數(shù)由方案已確定使用圓柱形滾動導(dǎo)軌，故u的值可由查下表得： 表31常用材料的滾動摩擦系數(shù)摩擦副材料靜摩擦系數(shù)us動摩擦系數(shù)u無潤滑有潤滑無潤滑有潤滑鋼鋼~~鋼青銅~~1）軸向載荷和等效軸向載荷的計(jì)算N （32）其中負(fù)載移動阻力系數(shù)k= ——負(fù)載移動阻力； m/s2 （33）N2）預(yù)設(shè)滾動絲桿基本參數(shù)采用右旋磨制絲杠。根據(jù)要求，設(shè)計(jì)絲杠最長長度mm最大行程 螺紋公稱直徑——； 鋼球直徑——圈數(shù)列數(shù)——螺桿滾道曲率——設(shè)定轉(zhuǎn)速r/min （34）初算其導(dǎo)程 所以導(dǎo)程選擇mm3）計(jì)算動載荷 （35） 壽命系數(shù) （36）工作壽命查下表： 表32 各類機(jī)械預(yù)期工作時間機(jī)械類型備注普通機(jī)械普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床精密機(jī)床測試機(jī)械航空機(jī)械5000～1000010000～150002000020000150001000250（天）16（h）10（年）（開機(jī)率）=20000由于是精密絲桿傳動，選。又查表得： 表33 載荷系數(shù)表載荷性質(zhì)平穩(wěn)無沖擊一般運(yùn)行有沖擊和振動KF 表34 硬度系數(shù)硬度系數(shù)大于等于585550KH表35 精度系數(shù)精度系數(shù)357KA由上表知： 載荷系數(shù)，動載荷硬度系數(shù) 。轉(zhuǎn)速系數(shù) （37）其中n是絲桿轉(zhuǎn)速； 短行程系數(shù)Kl=。所以 （38） 4）螺旋導(dǎo)程角λ 5）基本額定載荷校核Ca N （39） N式中fc為與滾珠絲桿副滾道的幾何形狀制造精度和材料有關(guān)的系數(shù)，一圈螺紋滾道內(nèi)的鋼球數(shù)量；鋼球滾道切面在接觸點(diǎn)處的公法線與螺紋軸線的垂直線之間的夾角[12]。由上可知：Ca大于Ca′故載荷方面滿足要求。6)基本靜載荷計(jì)算 N （310） F ——軸向載荷 N基本額定靜載荷N （311）當(dāng)a=45 o時， 結(jié)果為Coa′小于Coa，所以設(shè)計(jì)的參數(shù)符合要求。7）驅(qū)動轉(zhuǎn)矩TNmm （312）——當(dāng)量摩擦角，當(dāng)運(yùn)動件由旋動運(yùn)動轉(zhuǎn)變到直線運(yùn)動時取當(dāng)量應(yīng)力σMPa （313） mm e滾到圓弧偏心距mm （314）表36 許用應(yīng)力表牌號 鑄件預(yù)計(jì)抗拉強(qiáng)度單鑄試棒最小抗拉強(qiáng)度（Mp）用途舉例 鑄件壁厚（mm）抗拉強(qiáng)度σb≥（Mp）大于小于等于HT100102030102030401301009080 100適于對強(qiáng)度無要求的零件（外罩、底板）HT15010203010203040175145130120 150適于對強(qiáng)度要求不高的零件（機(jī)床底架、軸承座）HT20010203010203040220195170160 200適用于對強(qiáng)度、耐磨性要求較高的零件（氣缸、齒輪）由上表易知：鑄鐵抗拉強(qiáng)度最小為100Mp，而且剛的抗拉強(qiáng)度較之更大，所以σ小于[σ]，設(shè)計(jì)符合要求。8）計(jì)算軸向載荷F產(chǎn)生的軸向變形量δF 常見的滾珠絲杠的安裝有三種方式，如下圖：圖31滾珠絲杠安裝方式示意圖即為固定——自由，固定——支撐，固定——固定，這三種安裝方式。考慮到連接的穩(wěn)定，故選擇固定——固定的安裝方式 （315）其中Lj——絲桿兩個支撐之間的距離，mmL——絲桿計(jì)算長度， mmE——絲桿材料的彈性模量 查表可知：鋼—— MPaA——絲桿的計(jì)算截面積 mm2 （316）轉(zhuǎn)矩T產(chǎn)生的軸向變形量δTmm （317）其中IP——絲桿的計(jì)算截面積的極慣性矩 （318）G——絲桿材料切變模量鋼材料取：軸向載荷F使鋼球與螺旋滾道間產(chǎn)生的軸向變形δa當(dāng)時，且滾動螺桿兩邊有預(yù)緊，則： mm （319）參數(shù)如下：△Z——工作螺母中的鋼球總數(shù) Z——一圈螺母中的鋼球數(shù) FP——預(yù)緊力，一般取KZ——載荷分布不均勻系數(shù)，一般取KZ=因溫度升高引起的軸向位移δa的計(jì)算表37 材料線膨脹系數(shù)at（表內(nèi)數(shù)值*106/OC）材料 溫度范圍（OC） 20201002020020300工業(yè)用銅（）（）黃銅 碳鋼（）（）（）鑄鐵（）（）（）鎳鉻合金由上表綜合考慮取mm （320）其中at——線性膨脹系數(shù) △t——絲桿溫度，一般為35 lo——螺紋有效長度 lo =250mm絲桿軸向總變形量δmm （321）絲桿的軸向剛度 （322）剛度條件[Kδ]—絲桿允許軸向剛度 小于 所以設(shè)計(jì)符合條件重復(fù)定位度um Kδ：軸向剛度 Fst：導(dǎo)軌間最大靜摩擦力△ 小于[△]==50181。m 所以設(shè)計(jì)符合要求9）滾珠絲桿副的許用轉(zhuǎn)速值校核滾珠絲桿副的轉(zhuǎn)速過高，會產(chǎn)生共振，影響正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)，破壞穩(wěn)定性，甚至損壞機(jī)器。 （323）a：安全系數(shù)，a=E：彈性模量，MPa I：絲桿剖面最小慣性矩， （324） d2: 螺紋底徑，10mmg： r：材料比重，N/mm3 A： 螺紋底徑面積，mm2 （325）Lc： 計(jì)算許用轉(zhuǎn)速nc用的安裝距離。固定—固定安裝方式中，Lc即為絲桿計(jì)算長度，指F和T作用處到固定軸承端的距離，Lc=280mm。當(dāng)滾珠絲桿精密等級為5級時r/min （326）式中，通過查詢機(jī)械手冊得，由上章表110已取得mm故轉(zhuǎn)速已經(jīng)滿足要求10）的校核 （327）故設(shè)計(jì)的滾珠絲杠副工作穩(wěn)定，符合要求。傳動效率：由螺旋運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動時， （328） λ：螺紋升角因?yàn)榇嬖诠ぷ髫?fù)載F，也存在轉(zhuǎn)矩T，所以絲桿的導(dǎo)程會產(chǎn)生變形量。 （329）上式中，A為絲杠的截面面積，mm2 （330）絲杠的極慣性矩為， （331）G為絲杠的彈性模量，T為絲杠的轉(zhuǎn)矩。所以絲杠在工作行程長度上所會引起的導(dǎo)程誤差為um （332）本次設(shè)計(jì)的絲杠的傳動精度為5mm。絲杠所允許的導(dǎo)程誤差要求小于傳動精度的1/2，即um （333）由上面計(jì)算可以得出故設(shè)計(jì)符合的絲杠剛度符合要求，可以安裝使用。 選擇軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾個因素：1） 允許空間。2） 載荷大小和方向。例如既有徑向又有軸向聯(lián)合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向載荷大，軸向載荷小，可選深溝球和外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承，如同時還存在軸或殼體變形大及安裝對中性差，可選用推力調(diào)心滾子軸承[11]。3） 軸承工作轉(zhuǎn)速。4） 旋轉(zhuǎn)精度。5） 軸承的剛性。6） 軸向游動。由上綜合：本設(shè)計(jì)選用角接觸球軸承參考機(jī)械設(shè)計(jì)，因?yàn)閷?dǎo)軌已經(jīng)承擔(dān)了主要的載荷，故而初選7000AC角接觸軸承。滾動軸承與絲杠的配合，配合采用基孔制配合，配合公差選用,[11]。N （334）1）軸向外載荷的計(jì)算Fx： N （335）上式中，取負(fù)載移動阻力系數(shù) ——負(fù)載移動阻力；N （336）為Z軸運(yùn)動模塊負(fù)載質(zhì)量，為絲杠運(yùn)動副的總體質(zhì)量。 mm/s2 （337）所以徑向外載荷N2）軸承支反力的計(jì)算：N 3）計(jì)算角接觸軸承的派生軸向力： 查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，并計(jì)算得：N4）軸承所受軸向載荷：因 則N N附表： 表38 軸承參數(shù)基本尺寸/mm基本額定載荷/KN極線轉(zhuǎn)速/r*min1安裝尺寸/mmd D BCrCor脂油daminDamaxramax10 26 8190002800026 81900028000 30 918000260001525 30 9180002600015255）計(jì)算軸承所受當(dāng)量載荷Pr：查詢機(jī)械設(shè)計(jì)表135，得出以下表格表39 軸承70000AC的計(jì)算參數(shù)因軸承工作時有往復(fù)運(yùn)動，故而有沖擊，經(jīng)過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表載荷系數(shù)為，因所以中軸承所受到的當(dāng)量載荷N （338）6）基本額定動載荷CN （339） 軸承預(yù)期計(jì)算壽命，h 壽命指數(shù)，當(dāng)h時fh= Ft： 溫度系數(shù)，ft =表310軸承溫度系數(shù)工作溫度/℃120125150175200ft根據(jù)計(jì)算所得的基本額定載荷C，經(jīng)過查找查找機(jī)械手冊表5522，最終決定選用70000AC型號的角接觸軸承?；緟?shù)（尺寸）：d=12mm D=28mm B=9 a=安裝尺寸(mm)： da= Da= ras=基本額定動載荷Cr= 靜載荷Cor= （340） 且CCr 因此，軸承70000AC的選擇符合設(shè)計(jì)要求，合格。滾動軸承支座也兼做絲杠的支撐。滾動軸承座設(shè)計(jì)為兩個，一個為軸承的固定端，一個為軸承的支撐端。滾動軸承與軸承座的配合使用基軸制，配合公差選用 。 設(shè)計(jì)其本尺寸d=12mm d為絲杠的直徑，在這里是為了給絲杠能穿過軸承支座所預(yù)留的直徑的孔。 為軸承座側(cè)端面到軸承左端面的距離。 D=26mm 軸承外徑，即為為能安裝上滾動軸承預(yù)留的直徑。 A為軸承支座為能能安裝上軸承所留的軸向?qū)挾取?為軸承座的總體長度。其輔助三維圖如下：圖32 X軸軸承座圖安裝時，要要注意對軸承進(jìn)行預(yù)緊，讓軸承的旋轉(zhuǎn)精度得以提高，也能增加出軸承裝置的剛性，減小絲杠導(dǎo)軌在工作時的震動。聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器與撓性聯(lián)軸器兩種。設(shè)計(jì)精密機(jī)械手，優(yōu)先考慮精度，故一定要選擇彈性聯(lián)軸器。經(jīng)過查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，可用的有彈性元件的撓性聯(lián)軸器有很多種，本次選擇用的是膜片聯(lián)軸器。根據(jù)設(shè)計(jì)想法，可以選擇單膜片聯(lián)軸器，其實(shí)物圖下圖42，其型號為SFC030SA210B10BM。圖33 聯(lián)軸器實(shí)物圖其基本的參數(shù)如下圖所示：圖33 聯(lián)軸器詳細(xì)信息圖經(jīng)過查詢資料，采用混合式