丝杆设计计算.docx

数控滑台进给用滚珠丝杠副的设计计算:

横向与纵向滑台的总重量 W=3000N 立柱最大重量W=5000N 工作台最

1 2

大行程L=1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦

K

系数μ=0.2 快速进给速度 V=8m/min 定位精度20

0

μ/300mm 全行程25μ

max

重复定位精度10μ

要求寿命20000小时

m m m

(两班制工作十年)。

表1

切削方式

强力切削

一般切削

精切削

快速进给

纵向切削力

垂向切削力

Pxi(N)2000

Pxi(N)

2000

Pzi(N)

1200

0.6

%

10

(N)

2920

r/min

60

1000

200

0.8

30

1850

80

500

200

1

50

1320

100

0

0

8

10

800

1500

工作时间百分比

丝杠轴向载丝杠转荷 速

1)确定滚珠丝杠副的导程

因伺服电机与丝杠直联，i=1由表1查得

V

max

=8m/min

n =1440r/min

max

代入得，

P≈5.56mm

h

由于计算出的P

值应取较大值圆整，因此

h

P=6mm

h

2）确定当量转速与当量载荷

（1） 各种切削方式下，丝杠转速

由表1查得

V=0.6 V=0.8 V=1 V=8

1 2 3 4

代入得

n=100 n

1

=133 n =167 n

32

3

=1333

4

（1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷

由表1查得

已知W

1

=3000N W

2

=5000N

代入得

飞＝2920玑飞＝1S50N尸F3 =1320订飞＝800甘

（3）当量转速

tl t2 t卫

nIIl＝气— ＋n3

100

— +I.\+nn

100

—

100

n正 当量转速 r/min

tl:,t2,A,t五 工作时间百分比

由表1查得

日＝氮 t2 =301t3=501t4=10

代入得

n≈267r/min

m

（2）当量载荷

3 t11t1 ? T3 历巨

3 fllltn

FID..＝钊因

＋了

nIIL100 3

nIIL100

+A+F

nID..100

Fm.. 当量载荷 N

代入得

F=1380N

m

预期额定动载荷

按预期工作时间估算

玉＝求 Fill.fW

lOOffc

按表9查得：轻微冲击取f=1.3

w

按表7查得：1～3取

按表8查得：可靠性97%取f=0.44

c

已知：L=20000小时

h

代入得

C=27899N

m

拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载F

max

计算：

按表10查得：中预载取F=4.5

e

代入得

取以上两种结果的最大值C=27899N

m

确定允许的最小螺纹底径

（1）估算丝杠允许的最大轴向变形量

① ≤（1/3～1/4）重复定位精度

② ≤（1/4～1/5）定位精度

:最大轴向变形量 μm

已知：重复定位精度10μm,定位精度25μm

① =3

② =6

取两种结果的小值 =3μm(2）估算最小螺纹底径

丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式

(1.1～1.2)行程+（10～14）

已知：行程为1000mm,W=3000N,μ=0.2

1 0

代入得

F=600N

0

D =20.04mm

2m

确定滚珠丝杠副的规格代号

选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式

由计算出的P,h._C哑

cl

......2m在样本中取相应规格的滚珠丝杠副

FFZD4008-5

P=8mm

h

C=30700﹥C

a am

=27899

6)确定滚珠丝杠副预紧力

F 1p

F 1

其中F皿 ＝2920N

Fp沁1000N

行程补偿值与与拉伸力

（1） 行程补偿值

c=11.8/J.tLu x10-3

式中：已＝己＋Ln+2Li).

已＝1000 Ln=15（3宝祥太）

La=（2～4）P,_h

Lu:=:::1210mm

Ati品差取2.5°C

=30

C:=:::::3￡J皿

(2)预拉伸力

2Ft -1l 9,J-.S.AL.固.I.

2

代入得

Ft$4807N

确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格

轴承所承受的最大轴向载荷

FB皿 ＝ Ft +F酗

代入得

FB立 ＝ 77 27冈

轴承类型

两端固定的支承形式，选背对背60°角接触推力球轴承

轴承内径

d略小于击＝34.3 坛＝1/3FB皿

取d=30mm

代入得

坛＝2575N

轴承预紧力预加负荷≥FB