【文章內(nèi)容簡介】 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。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元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。滾珠絲杠與滑動絲杠相比有以下特點(diǎn)：與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為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運(yùn)動,所以能得到較高的運(yùn)動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達(dá)到1/3以下,即達(dá)到同樣運(yùn)動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。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。微進(jìn)給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運(yùn)動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。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,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng))。高速進(jìn)給可能滾珠絲杠由于運(yùn)動效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給(運(yùn)動)。因此，選用滾珠絲杠，而不選擇滑動絲杠。滾珠絲杠的支撐方式有以下四種：（1）兩端固定支撐該種支撐形式，適用于高精度，高轉(zhuǎn)速的情況下。（2）一端固定，一端鉸支該種支撐形式使用于中等轉(zhuǎn)速，高精度的情況下。（3）兩端鉸支該種支撐方式使用于中等轉(zhuǎn)速，中等精度的情況。（4）一端固定，一端自由該種支撐形式使用于低轉(zhuǎn)速，中等精度，軸向較短的絲杠。比較以上幾種絲杠的支撐方式，我所設(shè)計的機(jī)床不需要有很高的轉(zhuǎn)動精度，如果選取的精度很高，就會增加成本，中等轉(zhuǎn)速就可以達(dá)到要求。有上面的機(jī)床的設(shè)計參數(shù)可以看出，要求Z向的行程為300MM，而Y向行程要求為2650MM，行程比較大，滾珠絲杠的第四種形式不適合要求，而第一種支撐形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝困難，成本較高，不經(jīng)濟(jì)。第三種支撐形式也不切合所設(shè)計機(jī)床的要求，所設(shè)計的機(jī)床有一定的軸向力。因此，選擇第二種支撐形式滿足設(shè)計的要求，比較簡單，也比較經(jīng)濟(jì) X方向電機(jī)的選擇計算我所設(shè)計的機(jī)床在切學(xué)的過程中沒有切削力的影響，因此按照金屬切削機(jī)床快速電機(jī)的選擇計算來進(jìn)行選擇，只考慮摩擦力和慣性力的影響。 電機(jī)的功率 克服摩擦力所需要的功率安全系數(shù)克服慣性力所需要的功率 克服慣性力所需要的電機(jī)軸的扭矩電機(jī)的轉(zhuǎn)速 傳動鏈的效率 J轉(zhuǎn)化到電動機(jī)軸上的效果轉(zhuǎn)動慣量 電動機(jī)的角速度 t電動機(jī)的啟動時間，對于中型機(jī)床 各傳動件的轉(zhuǎn)動慣量： 滾珠絲杠的質(zhì)量：，其中， 1032022600 ＝ 180。J1＝1/2mr2=1/2202106 ＝m2則， 假設(shè)該部分運(yùn)動的最大速度為，則該部分的運(yùn)動速度假設(shè)為，則電機(jī)和滾珠絲杠的的轉(zhuǎn)速為： n = 1000r/min ω1＝ω＝(2πn)/60 =21000/60 =105rad/s J=J1 + M(V1 /ω1 ) 2 ＝103＋105 ≈103Kgm2 則， Tin=Jω1/t =103105/ ≈ m 中型機(jī)床t= Pin=Tinn/(9550ηΣ)=1000/(9550)≈131W Pfr=MuV/(6120ηΣ )=10/(6120) =P=K * (Pin+Pfr)=(131+)=因此。 X向滾珠絲杠的選擇計算假定滾珠絲杠副的材料硬度為，工作溫度低于100度，工作時的溫升低于4度，可靠性要求為95%，根據(jù)這些條件來選擇計算滾珠絲杠。計算負(fù)載與轉(zhuǎn)速假設(shè)Y方向的滾珠絲杠副帶動部分的質(zhì)量為100千克，則導(dǎo)軌的摩擦力為：滾珠絲杠的壽命L 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 T 使用的壽命時間，對于數(shù)控機(jī)床來說，取由于在切割的過程中沒有切削力的影響，因此最大的負(fù)載與最小負(fù)載相同，都是摩擦力， 在工作的過程中負(fù)載值是一個穩(wěn)定值，因此， 查機(jī)械設(shè)計師手冊，—14，選用3205型號的滾珠絲杠。其中，d0=40mm Ph=5mm L=2600mm C0a=51758 mm Ca=14456mm 傳動效率的計算 螺旋升角 摩擦角 滾珠絲杠的摩擦系數(shù)為，在這里取，則其摩擦角， 。（1） 剛度的驗算 工作負(fù)載 滾珠絲杠的基本導(dǎo)程 彈性模量 滾珠絲杠的截面面積 由于滾珠絲杠在工作的過程中受拉伸作用，因此采用下面的公式， 其中， F=πd2/4=＝ △L1=PL0/(EF)=50(21106)=103um 在M的作用下滾珠絲杠每一導(dǎo)程上的扭轉(zhuǎn)角 M作用在絲杠上的扭矩G切變摸量 滾珠絲杠截面慣性矩 代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算： Jc=＝ φ=ML0/(GJc)=102/(105) = 107 M=P/v=m △L2=L0φ/(2π)=107/(2)=103um △L=△L1+△L2=103+103＝103um △=100△L/L0=100/103＝ （2） 穩(wěn)定性計算 E絲杠材料的彈性模量 L絲杠的工作長度J截面的慣性矩，對于實(shí)心的圓柱體 絲杠的軸端系數(shù) （一端固定，一端鉸支， 其中， J=πd4/64=44/64＝ Pr=21106((2/3)2600)2=（3） 穩(wěn)定性系數(shù)校核nk=Pk/P=≥通過計算驗證所選的絲杠滿足該機(jī)床實(shí)現(xiàn)功能的要求，故選用該型號的絲杠滿足要求。 Y方向電機(jī)的選擇計算我所設(shè)計的機(jī)床在切學(xué)的過程中沒有切削力的影響，因此按照金屬切削機(jī)床快速電機(jī)的選擇計算來進(jìn)行選擇，只考慮摩擦力和慣性力的影響。 電機(jī)的功率 克服摩擦力所需要的功率安全系數(shù)克服慣性力所需要的功率 克服慣性力所需要的電機(jī)軸的扭矩電機(jī)的轉(zhuǎn)速 傳動鏈的效率 J轉(zhuǎn)化到電動機(jī)軸上的效果轉(zhuǎn)動慣量 電動機(jī)的角速度 t電動機(jī)的啟動時間，對于中型機(jī)床 各傳動件的轉(zhuǎn)動慣量： 滾珠絲杠的質(zhì)量：，其中， 1032021550 ＝ 180。J1＝1/2mr2=1/2202106 ＝103Kgm2則， 假設(shè)該部分運(yùn)動的最大速度為，則該部分的運(yùn)動速度假設(shè)為，則電機(jī)和滾珠絲杠的的轉(zhuǎn)速為： n = 1000r/min ω1＝ω＝(2πn)/60 =21000/60 =105rad/s J=J1 + M(V1 /ω1 ) 2 ＝103＋105 ≈103Kgm2 則， Tin=Jω1/t =103105/ ≈ m 中型機(jī)床t= Pin=Tinn/(9550ηΣ)=1000/(9550)≈77W Pfr=MuV/(6120ηΣ )=10/(6120) =P=K * (Pin+Pfr)=(77+)=因此。 Y向滾珠絲杠的選擇計算假定滾珠絲杠副的材料硬度為，工作溫度低于100度，工作時的溫升低于4度，可靠性要求為95%，根據(jù)這些條件來選擇計算滾珠絲杠。計算負(fù)載與轉(zhuǎn)速假設(shè)Y方向的滾珠絲杠副帶動部分的質(zhì)量為100千克，則導(dǎo)軌的摩擦力為：滾珠絲杠的壽命L 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 T 使用的壽命時間，對于數(shù)控機(jī)床來說，取由于在切割的過程中沒有切削力的影響，因此最大的負(fù)載與最小負(fù)載相同，都是摩擦力， 在工作的過程中負(fù)載值是一個穩(wěn)定值，因此， 查機(jī)械設(shè)計師手冊，—14，選用3205型號的滾珠絲杠。其中，d0=40mm Ph=5mm L=2600mm C0a=51758 mm Ca=14456mm 傳動效率的計算 螺旋升角 摩擦角 滾珠絲杠的摩擦系數(shù)為，在這里取，則其摩擦角， 。（4） 剛度的驗算 工作負(fù)載 滾珠絲杠的基本導(dǎo)程 彈性模量 滾珠絲杠的截面面積 由于滾珠絲杠在工作的過程中受拉伸作用，因此采用下面的公式， 其中， F=πd2/4=＝ △L1=PL0/(EF)=50(21106)=103um 在M的作用下滾珠絲杠每一導(dǎo)程上的扭轉(zhuǎn)角 M作用在絲杠上的扭矩G切變摸量 滾珠絲杠截面慣性矩 代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算： Jc=＝ φ=ML0/(GJc)=102/(105) = 107 M=P/v=m △L2=L0φ/(2π)=107/(2)=103um △L=△L1+△L2=103+103＝103um △=100△L/L0=100/103＝ （5） 穩(wěn)定性計算 E絲杠材料的彈性模量 L絲杠的工作長度J截面的慣性矩，對于實(shí)心的圓柱體 絲杠的軸端系數(shù) （一端固定，一端鉸支， 其中， J=πd4/64=44/64＝