【正文】 5）計(jì)算帶速 v m a 。 4）小帶輪節(jié)圓直徑 1d ?11 zpd b? （ 2 61) 已知 bP =， 1z =30，代入計(jì)算得 1d =。 3）小帶輪齒數(shù) min1 zz ? （ 2 60) 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 帶速 v和安裝尺寸允許時， 1z 盡可能選取較大值 。則同步帶的傳動功率為 ???P = 代入上式計(jì)算得 dP =。 擋板 、 擋圈和圓柱銷 的尺寸 在三維造型過程中根據(jù)配合尺寸及經(jīng)驗(yàn)選定 。 3） 內(nèi)齒圈和滾柱的端齒輪設(shè)計(jì) 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 在滾柱兩端 加工特殊齒輪 ,其主要目的就是為了辦證絲杠軸線與滾柱軸線完全平行，從而使?jié)L柱和絲杠螺母之間保持良好的線接觸，以滿足傳動需要 ,為了更加直觀方便的了解行星滾柱絲杠副 內(nèi)部各元 件之間的傳動關(guān)系，特 將實(shí)體模型簡化為如圖 （ 38）所示： 圖 38 行星滾柱絲杠傳動示意圖 ① 計(jì)算 l一 2一 3的傳動關(guān)系 ??????????03221?????SNH dd （ 2 53) 可得： 1?? SN SH dd d?? （ 2 54) ② 計(jì)算 1一 2一 4一 5的傳動關(guān)系 ??????????? ??0521?????RNSRHH ZZdd （ 2 55) 可得： 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 1?? RSNR RSH ZdZd Zd ??? （ 2 56) 要使傳動成為可能 ， 須使 HH ?? ?? 。 其中 ,Sn 為絲杠的頭數(shù) 。 其中 ,Nn 為螺母的頭數(shù) ， s 為螺母螺距 。 2） 滾柱的布置 因?yàn)闈L 柱 在由主絲杠和外部螺母構(gòu)成的螺紋槽中進(jìn)行螺紋傳動 ，故需要滾珠軸向均勻的分布，對于相鄰兩根滾珠之間的間距也有規(guī)定。一般情況下，滾柱為單頭螺紋，在生產(chǎn)應(yīng)用過程中滾柱的頭數(shù)為 5或 6， 此處選用行星滾柱絲杠螺紋頭數(shù)為 6， 因此導(dǎo)程比 NS PP/ 是6,絲杠和滾柱的直徑比 RS dd / 是 4。 圖 37 不同支承方式下的修正系數(shù) 行星滾柱絲杠相關(guān)參數(shù)的確定 1） 行星滾柱絲杠的參數(shù) 計(jì)算 從行星滾柱絲杠的基本幾何形狀可知 ,絲杠和螺母的導(dǎo)程相等 : SP = NP （ 2 47) 式中 ： SP —— 絲杠的導(dǎo)程 ； NP —— 螺母的導(dǎo)程 ； 則： SP = NP =6mm。 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 RV系列： nd?0 ? 140000 （ 2 44) 已知 0d =70mm， maxn =100 r/min，代入計(jì)算得 ： nd?0 =7000? 140000 絲杠的臨界轉(zhuǎn)速 206 1101 0 8 Ldn kr ??? （ 2 45) 已知 0d =70mm， L=500mm，代入計(jì)算得 krn =21000 r/min。 表 38 行星滾柱絲杠精度等級標(biāo)準(zhǔn) 精度等級 C1 導(dǎo)程誤差 G1 6 m? /300mm G3 12 m? /300mm G5 23 m? /300mm G9 200 m? /1000mm 行星滾柱絲杠精度等級 參考表 （ 38） 選取 G5。 2） 剛度驗(yàn)算及精度選擇 （ 1） 行星滾柱絲杠的整體剛度 RCCC Smeges 1111 ??? （ 2 43) 代入計(jì)算得 gesC = N/ m? 。 代入計(jì)算得 3 320 60s in1 9 5 2 ??????BK =1608 N/ m? 。 圖 36 不同支承方式下的修正系數(shù) 又已知 0d =70mm， L=600mm，代入計(jì)算得 knzulF =1355KN。 （ 2）行星滾柱絲杠剛度計(jì)算 絲杠剛度 SC 有下列簡單公式計(jì)算 LdCS20xx4 ?? （ 2 40) 已知 0d =70mm， L=600mm，代入計(jì)算的 SC =1339 N/ m? 。 hnL = 6073 10?? =2 710? （小時） 行星滾柱絲杠的校核 1） 剛度計(jì)算 （ 1）螺母剛度計(jì)算 3/1nkmme FffC ??? （ 2 39) 依據(jù)下表選取 mf =，剛度系數(shù) kf =，軸向力 nF 按照標(biāo)準(zhǔn)預(yù)緊力計(jì)算，即：nF = vF =3396N。 螺母總壽命 ? ? 10/99/10109/101010 )2()1( ??? ?? LLL （ 2 37) 代入公式（ 235）、公式（ 236）計(jì)算結(jié)果得： 10L =? 1011 （轉(zhuǎn)數(shù) ） 。 6310 10)1()1( ?????????? maF CL （ 2 35) 已知 C=， )1(maF =1980N， 代入計(jì)算得 ： )1(10L =? 1012 （轉(zhuǎn)數(shù)） 。 從動側(cè)半螺母，因?yàn)?Fn ? vF ，故 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26 Fnv （ 2） = Fv （ 2 34) 由 vn FF? =1200N，代入計(jì)算得： Fnv （ 2） =780N。 （ 4）軸承預(yù)緊力 由公式 （ 212） max31 BBP FF ? 代入得 BPF =6509N。角接觸推力球軸 承 。 2） 確定 行星滾柱 絲杠副預(yù)緊力 由于行星滾柱絲杠對每個時間段都需要零齒隙，預(yù)緊力應(yīng)該按照最大的載荷力計(jì)算： maxFFv ? （ 2 32) 式中： maxF —— 最大軸向工作載荷 ； 其中 maxF =1200N， 則 vF =1200N。 ； ① 1v =，工作時間百分比為 70% ② 2v =,代入得 n2 =10 r/min，工作時間百分比為 30% 當(dāng)量轉(zhuǎn)速 由公式 （ 23） 知 nm =n1 1001t +n2 1002t 式中： nm —— 當(dāng)量轉(zhuǎn)速 ， r/min； t1 、 t2 —— 工作時間百分比 ； 代入得 nm =100? +10? =73 r/min。 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 圖 35 RV 行星滾柱絲杠尺寸規(guī)格圖 行星滾柱絲杠傳動的設(shè)計(jì) 1） 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷 （ 1） 當(dāng)量轉(zhuǎn)速計(jì)算 快速進(jìn)給方式下，絲杠轉(zhuǎn)速 由公式 （ 22） 知 hii Pvn? 式中： in —— 絲杠轉(zhuǎn)速 ， r/min， i= 對于行星滾柱絲杠上部套筒 由 公式 （ 229） 計(jì)算得 ZWM?max? = ?? =6） 撓度計(jì)算 行星 滾柱絲杠彎曲撓度計(jì)算 EIlMeB 22?? （ 2 30) 由公式 （ 225）、 公式 （ 227） 計(jì)算結(jié)果 代入得： B? = 65 25 ???? ?? = m? 行星滾柱絲杠上部套筒撓度計(jì)算，由于套筒上端采用筋板進(jìn)行加固，故其加固部分彎曲撓度可忽略不計(jì)。 mm） 。 3） 確定彈性模量 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 行星滾柱 絲杠彈性模量 E= 510? 2/mmN ，行星滾柱絲杠上部套筒材料選用 45 號鋼，查閱手冊 E 為 196216GPa，取 E=200 GPa=2 510? 2/mmN 。 2） 行星滾絲杠副彎曲截面系數(shù)計(jì)算 對于行星滾柱絲杠 ZW = 2/dIZ （ 2 27) 代入 公式 （ 225） 計(jì)算結(jié)果得 ZW = 410? mm3 。 ]10[ 圖 33 行星滾柱絲杠結(jié)構(gòu)示意圖 行星滾柱絲 Z方向彎曲撓度的計(jì)算 豎直方向行星滾柱絲杠軸抗拉強(qiáng)度及撓度計(jì)算 1） 行星滾柱絲杠副慣性矩計(jì)算， 經(jīng)過反復(fù)選取計(jì)算，當(dāng) 選取行星滾柱絲杠直徑 d=70mm時， 644dIZ ?? （ 2 25) 計(jì)算慣性矩 ZI = 64704?? = 610? mm3 。擋圈 3,用來鎖緊擋板。樞軸安裝在擋板 2的圓孔內(nèi) ,這確保了滾柱的徑向均勻分布。 因?yàn)?滾柱與螺母 沒有 軸向 上 的相對運(yùn)動 ， 故 不要滾珠絲杠式的 循環(huán)裝置。 主 絲杠旋轉(zhuǎn)一周 ,滾柱在軸向 恰好 運(yùn)動 主 絲杠一個導(dǎo)程的位移。行星滾柱絲杠工作原理與行星輪系 有 一定的 相似 之處 ， 當(dāng)滾柱 絲杠 滾動時 ，它與主絲杠和外部螺母的接觸 形成螺紋傳動 。行星滾柱絲杠傳動方式是 十分特別 的，在主螺紋絲杠的周圍，行星布置了 612個螺紋滾柱絲杠， 采用此種結(jié)構(gòu) 將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn) 變成 絲杠 和 螺母的直線運(yùn)動。 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 6）驗(yàn)算額定靜載荷 oaaa CFf ?max （ 2 24) 式中： af —— 靜態(tài)安全系數(shù)，一般取 1~2，有沖擊及振動時取 2~3； maxaF —— 滾珠絲杠副最大軸向載荷 ， N； oaC ：滾珠絲杠副軸向基本額定靜載荷 ， N； 取 af =，又 maxaF =240N， 代入得 maxaaFf =360? oaC =。 4) 驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 72 22 10?? cC Ldfn （ 2 22) 式中： Cn —— 臨界轉(zhuǎn)速 ， r/min； f—— 與支承形式有關(guān)的系數(shù) ； 2d —— 絲杠底徑 ， mm； L2c —— 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度 ， mm； 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 得 f=，又已知 2d =25mm， L2C =492mm， 代入計(jì)算得Cn = 22617 r/min maxn? =100 r/min，顯然不會產(chǎn)生共振 。 （ 4） 確定精度 pV300 )300( mmm ???? 定位精度 （ 2 21) 式中： pV300 —— 任意 300mm內(nèi)的行程變動量 （ 對半閉環(huán)系 統(tǒng)言 ） ； 定位精度為 15 m? /300mm， 計(jì)算得 pV300 ? 12 m? ， 查閱 《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 》 ，滾珠絲杠精度等級 3級。 （ 2）驗(yàn)算傳動系統(tǒng)剛度 反向差值 0m in FK ? （ 2 19) 式中： Kmin —— 傳動系統(tǒng)剛度 ， N； 已知 靜摩擦力 F0 =240N， 反向差值或重復(fù)定位精度為 10 m? ， 代入計(jì)算得：K min = N/ m? ， minK =? ? 。 2) 剛度驗(yàn)算及精度選擇 （ 1） RKKK bs 1111 m inm in ??? （ 2 17) 代入求得 minK = ? 。 ② 支承軸承組合剛度 對于兩端固定形式 ， 軸承組合剛度 bK =2 0BK =? 。 (2) 支承軸承剛度 ① 預(yù)緊軸承的剛度 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 3 5m a x20 s ?aQB FZdK ??? （ 2 16) 式中： 0BK —— 預(yù)緊軸承的剛度 ， N/ m? ； Qd —— 滾珠直徑 ， mm； Z —— 滾珠數(shù) ； maxaF —— 最大軸向工作載荷 ， N； ? —— 軸承接觸角 ； 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》后，設(shè)計(jì) Qd =， Z =12 ， 又已知 maxaF = ? =60176。 （