滚珠丝杠的设计.doc

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1、选用滚珠丝杠副设计步骤实例一、设计计算条件工作台重：W1=8000N工件重：W2=5000N最大行程：Smax=760mm丝杠两端支承间距：ls=1080mm螺纹全长S=1000mm安装方式固定—固定定位精度：±0.012/300mm（空载）重复定位精度：±0.006mm（空载）寿命：Lh=15000h工作台摩擦系数：μ=0.04驱动电机：Nmax=1500r/m切削方式：车铣或铣削，一般工作状态，工作条件（见表1）摩擦阻力：Fr=（W1+W2）·μ=520(N)表1工作情况轴向载荷Pa（N）进给速度（mm/min）工作时间（%）切削力F摩擦阻力Fr快速进给05201500030一般切削

2、600052040060强力切削1000052030010二、设计计算1、选择导程LL≥取L=10mm2、计算当量载荷Fm、当量转速Nm(见表2)计算公式表2工作状态轴向载荷Fa（N）转速（l/min）工作台时间（%）快速进给F1=520N1=1500T1=30一般切削F2=6520N2=40T2=60强力切屑F3=10520N3=30T3=10代入公式得Fm=2776（N）Nm=477（l/min）1、寿命：计算公式式中L——回转时间r（见表3）Lh——寿命时间KmCa——额定动载荷N（见产品样本）fw——载荷系数（见表4）滚珠丝杠副预期工作寿命Lh表3载荷系数fw表4主机类别Lh（h

3、）一般机床、组合机床10000数控机床、精密机床15000工程机械5000~10000自动控制系统15000测量系统15000使用条件fw平稳无冲击1.0~1.2一般运动1.2~1.5伴随有冲击振动运动1.5~2.0静态安全系数fd表5使用条件fd的下限值一般运动1~2伴随有冲击与振动运动2~31、计算动载荷Ca′根据工作状态，取fw=1.2计算公式Ca′=（60×Nm×Lh）1/3·Fm·fw×102=25130(N)2、计算静载荷Coa′（N）计算公式Coa′=fa·Fmax式中fa——静态完全系数（见表5）3、计算临界转速Nc、r/min式中λf——与安装方法有关的常数d1——丝杠

4、底径mmls——丝杠支承间距mmα——安全系数α=0.5表6NSK-DFD型d0（mm）d（mm）L0=10（mm）Ca（N）Coa（N）Kc（N/μm）DFD3210-43227.13390071700790DFD4010-44035.13910095200990DFD5010-45045.1445001220临界转速系数λ、f表7临界载荷系数fs、m表8安装方法λf支承—固定4.73021.9固定—支承3.92715.1支承—支承3.149.7固定—自由1.8753.4安装方法fsm支承—固定420.3固定—支承210.2支承—支承15.1固定—自由1/41.31、临界载荷Pa(N)

5、=m式中fs、m——与安装方法有关常数（见表8）2、确定名义直径1）根据临界转速得d1≥（mm）Nc=N1=1500r/minf=21.9d1≥8mm2)根据dN值d0N≤50000~70000取N=N1d0≤(mm)3）根据临界载荷得d1≥Pa=f3=10520N,m=20.3得d1≥16(mm)由1)、2)、3)可知d1≥16mmd0≤46.7mm4）螺母的选择螺母结构形式的选择可根据具体结构而定从NSK产品样本查得数据见表6从表6可知d0=40mm，l0=10mm的DFD4010-4滚珠丝杠副能满足`要求。校核静载荷：按条件，取fd=2C0a′=fdFmax=2×10520=210

6、40（N）＜C0a1、刚度计算1）丝杠拉压刚度两端固定时KS=πd12E/ls×103（N/mm）E=2.1×105N/mm2=693（N/μm）在空载下丝杠轴向变形量ΔLs=Fa/Ks=520/693=0.72(μm)2)螺纹滚道接触刚度KcKc=990N/μm螺母预紧力Fpr=3000N算得螺母的实际接触刚度内Kc′=Kc=990=906.3N/μm在空载下螺母轴向接触变形量:ΔLC=Ka/Kc′=520/906.3=0.57（μm）2）轴承刚度支承轴承尽可能选择大接触角轴承，以便提高刚性，若选择β=60°的向心推力轴承（内径d=30mm、D0=6.35mm、Z=21）则δa0=取F

7、pb=520=0.006（mm）KB=3Fpr/δa0×10-3=1500（N/μm）在空载下轴承轴向变形量：ΔLB=Fa/2KB=0.17(μm)(因为丝杠两端都为向心推力轴承，所以轴承总刚度为2KB)因此，总变形量ΔL=ΔLS+ΔLC+ΔLB=1.49(μm)＜Δ/2=7.5μm故刚度能满足要求.