【文章內容簡介】 滾珠絲杠是將回轉運動轉化為直線運動，或將直線運動轉化為回轉運動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉運動轉化成直線運動，這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(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，滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業(yè)設備和精密儀器。滾珠絲杠是工具機和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉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。滾珠絲杠與滑動絲杠相比有以下特點：與滑動絲杠副相比驅動力矩為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動,所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅動力矩達到1/3以下,即達到同樣運動結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械設備連貫生產(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,對溫度濕度進行了嚴格的控制,由于完善的品質管理體制使精度得以充分保證。微進給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微進給。無側隙、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到負值,進而得到較高的剛性(滾珠絲杠內通過給滾珠加予壓力,在實際用于機械裝置等時,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強)。高速進給可能滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。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，我所設計的機床不需要有很高的轉動精度，如果選取的精度很高，就會增加成本，中等轉速就可以達到要求。有上面的機床的設計參數(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構復雜，安裝困難，成本較高，不經(jīng)濟。第三種支撐形式也不切合所設計機床的要求，所設計的機床有一定的軸向力。因此，選擇第二種支撐形式滿足設計的要求，比較簡單，也比較經(jīng)濟 X方向電機的選擇計算我所設計的機床在切學的過程中沒有切削力的影響，因此按照金屬切削機床快速電機的選擇計算來進行選擇，只考慮摩擦力和慣性力的影響。 電機的功率 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軸的扭矩電機的轉速 傳動鏈的效率 J轉化到電動機軸上的效果轉動慣量 電動機的角速度 t電動機的啟動時間，對于中型機床 各傳動件的轉動慣量： 滾珠絲杠的質量：，其中， 1032022600 ＝ 180。J1＝1/2mr2=1/2202106 ＝m2則， 假設該部分運動的最大速度為，則該部分的運動速度假設為，則電機和滾珠絲杠的的轉速為： 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。計算負載與轉速假設Y方向的滾珠絲杠副帶動部分的質量為100千克，則導軌的摩擦力為：滾珠絲杠的壽命L 滾珠絲杠的轉速 T 使用的壽命時間，對于數(shù)控機床來說，取由于在切割的過程中沒有切削力的影響，因此最大的負載與最小負載相同，都是摩擦力， 在工作的過程中負載值是一個穩(wěn)定值，因此， 查機械設計師手冊，—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 工作負載 滾珠絲杠的基本導程 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程上的扭轉角 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床實現(xiàn)功能的要求，故選用該型號的絲杠滿足要求。 Y方向電機的選擇計算我所設計的機床在切學的過程中沒有切削力的影響，因此按照金屬切削機床快速電機的選擇計算來進行選擇，只考慮摩擦力和慣性力的影響。 電機的功率 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軸的扭矩電機的轉速 傳動鏈的效率 J轉化到電動機軸上的效果轉動慣量 電動機的角速度 t電動機的啟動時間，對于中型機床 各傳動件的轉動慣量： 滾珠絲杠的質量：，其中， 1032021550 ＝ 180。J1＝1/2mr2=1/2202106 ＝103Kgm2則， 假設該部分運動的最大速度為，則該部分的運動速度假設為，則電機和滾珠絲杠的的轉速為： 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。計算負載與轉速假設Y方向的滾珠絲杠副帶動部分的質量為100千克，則導軌的摩擦力為：滾珠絲杠的壽命L 滾珠絲杠的轉速 T 使用的壽命時間，對于數(shù)控機床來說，取由于在切割的過程中沒有切削力的影響，因此最大的負載與最小負載相同，都是摩擦力， 在工作的過程中負載值是一個穩(wěn)定值，因此， 查機械設計師手冊，—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 工作負載 滾珠絲杠的基本導程 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程上的扭轉角 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＝