【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。 1)與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3 以下,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。在省電方面很有幫助。 2)高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對(duì)溫度濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 3)微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng),所以啟動(dòng)力矩極小,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 4)無側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí),由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng))。 5)高速進(jìn)給可能 滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給(運(yùn)動(dòng))。中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)19 縱向滾珠絲杠的設(shè)計(jì)與計(jì)算以下公式參考自《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》已知條件：工作臺(tái)重量 =80KG=800N 工件及夾具最大重量 =200N 工作臺(tái)1W2W最大行程 =1000mm 工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 u= 快速進(jìn)給速度LK=,全行程 25um,重復(fù)定位精度為maxV10um 要求壽命為 10000 小時(shí)（單班制工作十年） 。絲杠螺母副材料硬度5060HRC，工作溫度小于 100℃，溫升 =4℃，可靠性要求 96%，采用雙推t?雙推（FF）支承組合方式，運(yùn)轉(zhuǎn)一般。各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q 及其他見下表表一 各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q切削方式縱向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)進(jìn)給速度Vi(m/min)工作時(shí)間百分比%絲杠軸向載荷(N)絲杠轉(zhuǎn)速r/min強(qiáng)力切削2022 1200 10 2200 60一般切削1000 500 30 1150 80精切削 500 200 1 50 620 100快速進(jìn)給0 0 5 1000 375中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)20FZD4053P圖 24 進(jìn)給用滾珠絲杠裝配圖（1）計(jì)算負(fù)荷與轉(zhuǎn)速導(dǎo)軌摩擦力: = =(800+200)=50NfFW?不計(jì)重負(fù)荷引起的導(dǎo)軌摩擦力，絲杠軸向負(fù)荷分別為：強(qiáng)力切削：2050；一般切削：1050；精切削：550；快速進(jìn)給：50伺服電機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速： =1500r/minmaxn絲杠轉(zhuǎn)速： =600r/??S絲杠導(dǎo)程 ： =4mm 表 得 5mmPh64Ph?絲杠轉(zhuǎn)速: Vinp由上表查的 =, =, =1m/min, =代入得 120r/min， 160r/min， 200r/min， 480r/min n?n?n?n?等效轉(zhuǎn)速： 10104321 ttttm????數(shù)據(jù)代入得 184r/minn?中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)21等效載荷 3 434323211 1010100 ???????? mmmmm ntFntFntFntF帶入數(shù)據(jù)得 ＝（2）初選滾珠絲杠副由公式《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （－24）知6 )(01wkahtmaKfFCnL???查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表（－51）—表（－54）得 tf＝1， hf＝1， af＝1， kf＝， wf=， hL＝10000h代入數(shù)據(jù)可求得 ＝=初選絲杠為內(nèi)循環(huán)，浮動(dòng)反相器，雙螺母墊片預(yù)緊。公稱直徑 d0=40mm,基本導(dǎo)程 =5mm。滾珠直徑 =,5 列。型號(hào)為 FFZD40*55,查《實(shí)用Ph?WD機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 序號(hào) 8，額定動(dòng)載荷 =22KN 大于算出的ac（） ，預(yù)緊力 = =925N，大于最大軸得載荷 2050N 的acPFmax1/3，這種絲杠是可用的。絲杠的螺紋部分長(zhǎng)度 ； 等于工作臺(tái)最大行程 （1000mm）加螺紋長(zhǎng)ul LK度 L（110mm）加兩端導(dǎo)程 (20mm).eL=1000+110+2*20=1150mmul支承跨距 ，應(yīng)大于 ，取 =1300mm1ul1絲杠全長(zhǎng) L=1400mmFF 支承方式的絲杠一般不會(huì)受壓縮力作用，可不效和壓桿的穩(wěn)定性。絲杠彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)22查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 得 f=式中 = =臨界轉(zhuǎn)速的支承距離 =1200mm=???計(jì)算得 ＝crmax(3)預(yù)拉伸計(jì)算1） 溫升引起是我伸長(zhǎng)量 ,溫升為 4℃，則螺紋部分伸長(zhǎng)量為：t?=a = =????絲杠全長(zhǎng)的伸長(zhǎng)量 為ta =?t ?l為此絲杠的目標(biāo)行程可定為比公稱行程小 ，絲杠在安裝時(shí)，進(jìn)行預(yù)拉伸，拉伸量 為 拉伸方式可參看《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖0?2）預(yù)拉伸力 tF根據(jù)材料力學(xué)歐拉公式=2050/315.`0 ?????utlAE?（4）軸承的選擇采用成對(duì)較 60176。接觸角推力角接觸球軸承為固定端，軸承型號(hào)7603020TVP，查表 ，其尺寸參數(shù)為：d=20mm,D=52mm,B=15mm,Z=13, =,技術(shù)參數(shù)為：C=24500N, =45500N, =2800r/min,預(yù)加WD0Cmaxn中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)23負(fù)荷 =2900N。PF！）預(yù)負(fù)荷軸承的預(yù)負(fù)荷不應(yīng)小于軸承最大載荷的 1/3，絲杠兩端固定，故軸承的最大載荷等于預(yù)拉伸力 加最大外載荷的一半。t =,故符合要求。????Ft2）疲勞壽命計(jì)算軸承要求的動(dòng)負(fù)荷可按式 計(jì)算nNFhCfK1?考慮到數(shù)控機(jī)床本身特點(diǎn)，上式中系數(shù) ， ， ， 均取 1fK1Nnk進(jìn)給力的方向是可變的，軸承負(fù)荷，可能是 P= ,也可能是 ,mFmtFP2??兩者機(jī)會(huì)均等，故取其平均值 P= t當(dāng)量轉(zhuǎn)速 184R/min,故 =?nf壽命為 10000h ,則 ==?C可以看出，7603020TVP 型軸承額定動(dòng)載荷 24500 N 符合。(5)定位精度驗(yàn)算1）絲杠在拉壓負(fù)荷下的最大強(qiáng)性變形 根據(jù)公式 ?=661max ?????sFAEL?? aFm?=278N/?m中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)24 強(qiáng)力切削 = 一般切削 =? maxsF?精切削 = 快進(jìn)切削 = s2)滾珠絲杠與螺母間的接觸變形 C?CaKF??FFZD40*55 滾珠絲杠的 =2150N/umCK強(qiáng)力切削 = 一般切削 =? C? 精切削 = 快進(jìn)切削 =3)軸承的接觸變形 B60176。接觸角推力接觸球軸承的軸向剛度按下式計(jì)算 31052)sin( FDK???式中 Z滾動(dòng)體個(gè)數(shù)，這里 Z=13接觸角，這里 =60176。??滾動(dòng)體直徑，這里 =軸向預(yù)緊力，這里 =2900N0aF0aF故 =282/um3152 )(.3??BKB=a?強(qiáng)力切削 = 一般切削 = Ba Ba?精切削 = 快速進(jìn)給 =?4)螺母剛度 H中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)25取 =1000N/um Hk aKF??強(qiáng)力切削 = 一般切削 = H H?精切削 = 快速進(jìn)給 =?5)絲杠系統(tǒng)總位移 δ由 δ= + + + 則maxsFCBaH強(qiáng)力切削 δ= 一般切削 δ= 精切削 δ= 快速進(jìn)給 δ=6）定位精度 FF 型支承方式的 在絲杠的中間，應(yīng)驗(yàn)算此處的定位精度maxsF? 級(jí)精度的絲杠在任意 300mm，行程變動(dòng)量為 6um,8um, 2 級(jí)精度精切削時(shí)總誤差為（+8）=,滿足切削 快速進(jìn)給時(shí)的總誤差（+8）=，滿足切削 （5）拉壓振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率1）軸的拉壓總剛度 FF 型支承方式的拉壓總剛度 按下式計(jì)算eK )102584127(141 ??????HCBaSeK mN? =?2)軸向拉壓振動(dòng)的固有頻率 SW=1736r/s=104174r/mi??Ke中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)26n600r/min3) 扭轉(zhuǎn)剛度扭轉(zhuǎn)剛度 按下式計(jì)算TK=?LdT工作臺(tái)與工件的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量力㎏.㎡=㎏.㎡22)5.(89)(?hWpJ324??smsLd取絲杠中經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 md= =?則 = ㎏.㎡????4)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 WT = =TW)//(JszwK? )3/./(8912?==600r/min 橫向滾珠絲杠的設(shè)計(jì)與計(jì)算以下公式參考自《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》已知條件：工作臺(tái)重量 =60KG=600N 工件及夾具最大重量 =200N 工作臺(tái)1W2W中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)27最大行程 =1000mm 工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 u= 快速進(jìn)給速度LK=,全行程 25um,重復(fù)定位精度axV為 10um 要求壽命為 10000 小時(shí)（單班制工作十年） 。絲杠螺母副材料硬度 5060HRC，工作溫度小于 100℃，溫升 =4℃，可靠性要求 96%，采用t?雙推雙推（FF）支承組合方式，運(yùn)轉(zhuǎn)一般。各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q 及其他見下表表二 各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q切削方式縱向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)進(jìn)給速度Vi(m/min)工作時(shí)間百分比%絲杠軸向載荷(N)絲杠轉(zhuǎn)速r/min強(qiáng)力切削2022 1200 10 2200 60一般切削1000 500 30 1150 80精切削 500 200 1 50 620 100快速進(jìn)給0 0 5 1000 375中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)28FZD4053P圖 25 進(jìn)給用滾珠絲杠裝配圖（1）計(jì)算負(fù)荷與轉(zhuǎn)速導(dǎo)軌摩擦力: = =(600+200)=40NfFW?不計(jì)重負(fù)荷引起的導(dǎo)軌摩擦力，絲杠軸向負(fù)荷分別為：強(qiáng)力切削：2040；一般切削：1040；精切削：540；快速進(jìn)給：40伺服電機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速： =1500r/minmaxn絲杠轉(zhuǎn)速： =600r/??Sn絲杠導(dǎo)程 ： =2mm 表 得 5mmPh6Ph?絲杠轉(zhuǎn)速: Vinp由上表查的 =, =, =1m/min, =代入得 120r/min， 160r/min， 200r/min， 240r/min n?n?n?n?等效轉(zhuǎn)速： 10104321 ttttm????數(shù)據(jù)代入得 172r/minn?等效載荷中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)293 434323211 1010100 ???????? mmmmm ntFntFntFntF帶入數(shù)據(jù)得 ＝（2）初選滾珠絲杠副由公式《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （－24）知6 )(01wkahtmaKfFCnL???查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表（－51）—表（－54）得 tf＝1， hf＝1， af＝1， kf＝， wf=， hL＝10000h代入數(shù)據(jù)可求得 ＝=初選絲杠為內(nèi)循環(huán)，浮動(dòng)反相器，雙螺母墊片預(yù)緊。公稱直徑 d0=40mm,基本導(dǎo)程 =5mm。滾珠直徑 =,5 列。型號(hào)為 FFZD40*55,查《實(shí)用Ph?WD機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 序號(hào) 8，額定動(dòng)載荷 =22KN 大于算出的ac（） ，預(yù)緊力 = =915N，大于最大軸得載荷 2050N 的acPFmax1/3，這種絲杠是可用的。絲杠的螺紋部分長(zhǎng)度 ； 等于工作臺(tái)最大行程 （1000mm）加螺紋長(zhǎng)ul LK度 L（110mm）加兩端導(dǎo)程 (20mm).eL=1000+110+2*20=1150mmul支承跨距 ，應(yīng)大于 ，取 =1300mm1ul1絲杠全長(zhǎng) L=1400mmFF 支承方式的絲杠一般不會(huì)受壓縮力作用，可不效和壓桿的穩(wěn)定性。絲杠彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 得 f=中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)30式中 = =臨界轉(zhuǎn)速的支承距離 =1200mm=???計(jì)算得 ＝crmax(3)預(yù)拉伸計(jì)算1） 溫升引起是我伸長(zhǎng)量 ,溫升為 4℃，則螺紋部分伸長(zhǎng)量為：t?=a = =????絲杠全長(zhǎng)的伸長(zhǎng)量 為ta =?t ?l為此絲杠的目標(biāo)行程可定為比公稱行程小 ，絲杠在安