【正文】 1 0 m r a d 1 1 6 3 5 . 3 5 m r a d3 2 9 4 5 . 5 1 0 NN??? ? ? ? ?? ? ? ??? 表 31 一個(gè)未預(yù)緊的軸承 BK 或一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度 0BK 的計(jì)算公式 (來(lái)自《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表 245) 表 32 滾珠絲杠螺母副支承剛度 bK 的計(jì)算公式 (來(lái)自《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表 245) 滾珠絲杠螺母副支承方式 支承剛度 bK 的計(jì)算公式 一端固定，一端自由 0bbKK? 一端固定，一端游動(dòng) 固定端預(yù)緊時(shí)： 0bbKK? 兩 端支承 預(yù)緊時(shí)： 0bbKK? ；未預(yù)緊時(shí)： 0bbKK? 兩端固定 固定端預(yù)緊時(shí)： 0bbKK? 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算 1 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量 （ 1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 rJ 。 軸承類(lèi)型 未預(yù)緊 BK / /)Nm?（ 有預(yù)緊 0BK / /)Nm?（ 角接觸球軸 承（ 6000型） 2532. 34 sinQad Z F ?? 253m a x2 2 .3 4 sinQad Z F ??? 圓錐滾子軸 承（ 7000型） si n raL Z F? 1. 9 0. 8 0. 9 0. 1m a x2 7. 8 sin raL Z F?? 推力球軸 承（ 8000型） Qad Z F? 23m a x2 1. 95 Qad Z F?? 推力圓柱滾子 軸承（ 9000型） raL Z F 0. 8 0. 9 0. 1m ax2 7. 8 RaL Z F? 備 注 （ 1） 表中公式的使用條件：①軸承的預(yù)緊力max13PaFF?； ②滾子軸承的預(yù)緊力max12PaFF?； （ 2） 表中公式個(gè)字母的意義： ? ?? 軸 承 接 觸 角 （ ） ；Qd m m?? 滾 動(dòng) 體 直 徑 （ ）；aFN?? 軸 向 工 作 載 荷 （ ） ； mmrL ?? 滾 子 的 有 效 長(zhǎng) 度 （ ） ； Z ??滾 動(dòng) 體 個(gè) 數(shù) ； m a xaFN?? 最 大 軸 向 工 作 載 荷 （ ）； 20 2 滾珠絲杠螺母 副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 由以上計(jì)算可知，扭轉(zhuǎn)作用點(diǎn)之間的距離 2 mm? 。 由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 247a)得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 m a x m a x1 1 1 1 1 1 1 0 . 0 0 2 41 0 4 9 . 1 4 1 6 8 7 . 4 2 1 1 7 5 . 4 4s b cK K K K? ? ? ? ? ? ? 故 m a x 442 .05 /K N m?? 。 本工作臺(tái)的絲 桿支承方式為兩端固定，當(dāng)滾珠絲桿的螺母中心位于滾珠絲桿兩支承的中心位置時(shí) ( 2 , 107 5a L L mm?? )時(shí)，滾珠絲桿螺母副具有最小拉壓剛度 minsK ，可按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 245a)計(jì)算： 2 2222m i n 3 4 . 36 . 6 1 0 6 . 6 1 0 m 7 2 2 . 3 1 m1075s dK N NL ??? ? ? ? ? ? 當(dāng) L mm?? 或 L mm?? 時(shí)（即滾珠絲桿的螺母中心位于行程的兩端位置時(shí)），滾珠絲桿螺母副具有最大拉壓剛度 maxsK ，可按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 245b)計(jì)算： 222m a x226 .6 1 04 ( )3 4 .3 1 0 7 56 .6 1 0 m4 2 3 7 .5 ( 1 0 7 5 2 3 7 .5 )1 0 4 9 .1 4 msJJdLKL L LNN??????? ? ?? ? ?? （ 2）計(jì)算滾珠絲桿螺母副支承軸承的剛度 bK 。它是指一批尺寸、規(guī)格、精度相同的滾珠絲桿在相同的條件下回轉(zhuǎn)時(shí)，其中 90％不發(fā)生疲勞剝落的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)速查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》附錄 A 表 A3 得滾珠絲桿的額定動(dòng)載荷 aC =46500N，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) ? ，滾珠絲桿的軸向載荷 m a x F N?? ,滾珠絲桿螺母副轉(zhuǎn)速m a x 150 0 m inn n r?? ,由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 237)、 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 238)得 3 6 3 6 946500( ) 1 0 ( ) 1 0 2 . 5 5 1 01 8 9 6 . 5 6 1 . 2aawCL r rFf? ? ? ? ? ??，92 . 5 5 1 0 283336 0 6 0 1 5 0 0h LL h hn ?? ? ?? 一般來(lái)講，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，應(yīng)保證滾珠絲桿螺母副的總時(shí)間壽命 20220hLh? 故 18 滿(mǎn)足要求。 滾珠絲桿的最小慣性矩為 4 4 4 42 3 .1 4 3 4 .3 6 7 9 0 96 4 6 4I d m m m m?? ? ? ? 滾珠絲桿的最小截面積為 2 2 2 22 3 .1 4 3 4 .3 9 2 3 .5 444A d m m m m?? ? ? ? 故可由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 236)得 21 222 5 32 5602L60 10 67909 m i n2 10 cEInKAr??? ?? ? ? ? ???? ? ? ? = minr 本絲桿螺母副的最高轉(zhuǎn)速為 1500 minr ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿(mǎn)足要求。已知彈性模 17 量 E= 10 MPa? ，材料密度 531 7 .8 1 0 /N m mg? ?? ? ?，重力加速度 23g 9 .8 1 0 mm s?? ，安全系數(shù) 1 ? 。 滾珠絲桿螺母副的承載能力校驗(yàn) 1 滾珠絲桿螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn) 本工作臺(tái)的滾珠絲桿支承方式 采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，絲桿始終受拉而不受壓，因此，不存在壓桿補(bǔ)穩(wěn)定問(wèn)題。 工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì) 將以上計(jì)算結(jié)果用于工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì)（見(jiàn)《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》插頁(yè)圖 2）。該軸承的額定動(dòng)載荷為 39。該軸承的預(yù)載荷能力39。 在滾珠絲桿的兩個(gè)固定端均選擇國(guó)產(chǎn) 60 角接觸球軸承 兩件一組背對(duì)背安裝，組成滾珠絲桿的兩端固定支承方式。軸承的徑向載荷 rF 和軸向載荷 aF 分別為 cos 60r BamFF? = = sin 60a BamFF? = = 因?yàn)?3 1 3 7 .0 8 1 .7 4 2 .1 71 8 0 2 .9 2arFF ? ? ?，所以查表 29 得， 徑向系數(shù) X=，軸向系數(shù)Y=，故 P= raXF YF? =( + )N= 3 60100 hPCnL? = 35 2 8 3 . 4 1 6 0 2 3 0 2 0 0 0 0 3 4 3 9 5100 NN? ? ? 表 29 載荷系數(shù) 組合列數(shù) 2列 3列 4列 承載列數(shù) 1列 2列 1列 2列 3列 1列 2列 3列 4列 組合形式 DF DT DFD DFD DTD DFT DFF DFT DTT ? X Y ? X 16 Y (5)確定軸承的規(guī)格型號(hào) 因?yàn)闈L珠絲桿螺母副擬采取預(yù)拉伸措施，所以選用 60 角接觸球軸承 組背對(duì)背安裝，以組成滾珠絲桿兩端固定的支承形式。 15 m a x m a x11 ( 4 2 5 8 . 8 9 3 1 1 9 . 9 4 ) 5 8 1 8 . 8 622B t a NNF F F? ? ? ? ? ? （ 2） 計(jì)算軸承的預(yù)緊力 BpF m a x11 5 2 0 7 .1 7 1 7 3 5 .7 233B p BF F N N? ? ? ? (3)計(jì)算軸承的當(dāng)量軸向載荷 BamF ( 1 7 3 5 .7 2 1 8 7 0 .1 2 ) 3 6 0 5 .8 4B am B p mF F F N N? ? ? ? ? (4)按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 215 )計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷 C。已知溫度變化值 t? =2℃，絲桿的線膨脹系數(shù) ?= 61110?? m? /℃，滾珠絲桿副的有效行程 uL =工作臺(tái)行程 +安全行程 +2余程 +螺母長(zhǎng)度 =（ 600+100+2 20+146） mm=886mm 故 t? 611 10utL ?? ? ? =11 2 886 610? mm= (2) 按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 232 )計(jì)算滾珠絲桿的預(yù)拉伸力 tF 。 6） 由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 229 )確定滾 珠絲桿螺母副的預(yù)緊力 PF m a x11 1 8 9 6 .5 6 6 3 2 .1 933Pa NNFF? ? ? ? 7） 計(jì)算滾珠絲桿螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值和預(yù)拉伸力 （ 1） 按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 231 )計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值 t? t? 目標(biāo)行程補(bǔ)償值； t? 溫度變化值（℃），一般情況下為 2~3℃；?絲桿的線膨脹系數(shù)（ 1/℃ ） ,一般情況下為 11 610? /℃ 。 本機(jī)床工作臺(tái)（ X）軸滾珠絲桿螺母副的安裝方式擬采用兩端固定式。 已知工作臺(tái)的定位精度為 20 m? ，重復(fù)定位精度為 12 m? ，根據(jù)公式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 223 )、 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 224 )以及定位精度和重復(fù)定位精度的要求，得 m a x 1 ( 1 3 1 2) 12 mm??? ? ? ?～ （ 4 ～ 6 ） m a x 2 ( 1 5 1 4) 20 mm??? ? ? ?～ （ 4 ～ 5 ） 取上述計(jì)算結(jié)果的較小值，即 max 4 m?? ? 。 取以上兩種結(jié)果的最大值，即 amC =。查表 27得可靠性系數(shù)cf ?????，則由式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 219 )得 3 60 100 m wham macfFCn L ff? = 3 1 8 7 0 . 1 2 1 . 36 0 2 3 0 2 0 0 0 0 1 0 0 1 0 . 4 4?? ? ? ?? = 表 25 載荷性質(zhì)系數(shù)wf 載荷性質(zhì) 無(wú)沖擊（很平穩(wěn)） 輕微沖擊 伴有沖擊或振動(dòng) wf 1~ ~ ~2 表 26精度系數(shù)af 精度等級(jí) 3 5 7 10 af 1 表 27可靠性系數(shù)cf 可靠性/(％ ) 90 95 96 97 98 99 13 cf 1 (2)因?qū)L珠絲桿螺母副將 實(shí)施預(yù)緊，所以可按式 amCef maxFN 估算最大軸向載荷。 查表 25得載荷性質(zhì)系數(shù) ?wf 。 31 2 41 2 3 41 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 01 0 3 0 5 0 1 06 0 8 0 1 0 0 1 5 0 0 2 3 0 / m in1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0mqq q qn n n n nr? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 4）按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 218 )計(jì)算滾珠絲桿螺母副的平均載荷 mF 。一般切削 (粗加工 )和精細(xì)切削（精加工 ） 時(shí)，滾珠絲桿螺母副的軸向載荷 2F 、 3F 分別可按下列公式計(jì)算： 2F = minaF +20％ maxaF ， 3F = minaF +5％ maxaF ， 并將計(jì)算結(jié)果填入表 24。 此時(shí)，動(dòng)摩擦系數(shù) ?? ， cF主切削力的垂向切削分力（ N） VF 橫向切削分力（ N）； W坐標(biāo)軸上移動(dòng)部件的全部重量（包括機(jī)床夾具和工件的重量， N）； ? 摩擦系數(shù)，隨導(dǎo)軌形式不同而不同，對(duì)于帖塑導(dǎo)軌， ? =；對(duì)于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，? =； gf鑲條緊固力（ N） ,其推薦值可查表 23得鑲條緊固力gf=2022N，則 F? =? （ W+ gf + cVFF? ） = (8820+2022++)N= 表 23 鑲條緊固力推薦值 導(dǎo)軌形式 主電動(dòng)機(jī)功率 /kw 11 15 18 貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌 500 800 1500 2022 2500 3000 3500 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 25 40 75 100 125 150 175 （ 2）按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 29a )， 計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 0uF 和導(dǎo)軌靜摩擦力 0F 0 ( ) 0. 15 ( 95 00 25 00 ) 18 00gF W f? ?? ? ? ? ? ?N 0F = 0()gW f? ? = (9500+2500)N=2400N 計(jì)算滾珠絲桿螺母副的軸向負(fù)載力 10 （ 1）按式 ( 《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 210a )計(jì)算最大軸向負(fù)載力 maxaF max 1aFF???（ W+