机电一体化系统设计计算过程

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1、http://www.njyigong.com　中国艺工 已知:工作台重量 W1=500N ，工作台最大行程LK=800mm，工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1，静摩擦系数μ0=0.2，快速进给速度Vmax=15m/min 定位精度20μm/300mm，全行程25μm,重复定位精度10μm,要求寿命20000小时(两班制工作十年)。１）确定滚珠丝杠副的导程２）确定允许的最小螺纹底径３）校核４）机械传动系统图５）选择步进电机６）设计控制系统例：某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算: 已知:工作台重量

2、 W1=5000N 工作及夹具最大重量W2=3000N  工作台最大行程LK=1000mm  工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1  静摩擦系数μ0=0.2  快速进给速度 Vmax=15m/min 定位精度20μm/300mm  全行程25μm 重复定位精度10μm  要求寿命20000小时(两班制工作十年)。表11)确定滚珠丝杠副的导程因电机与丝杠直联，i=1由表1查得　　代入得：按表，取　 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    代入得   （1）各种

3、切削方式下，丝杠轴向载荷由表1查得    代入得（3）当量转速由表1查得代入得（2）当量载荷代入得3）预期额定动载荷（1）按预期工作时间估算按表４查得：轻微冲击取fw=1.3按表２查得：1～3取按表３查得：可靠性97%取fc=0.44已知：Lh=20000小时代入得（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载Fmax计算：按表10查得：中预载取Fe=4.5代入得取以上两种结果的最大值4）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

4、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,代入得5）确定滚珠丝杠副的规格代号（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式（2） 由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-36)确定滚珠丝杠副预紧力  其中7）行程补偿值与与拉伸力（1） 行程补偿值  式中：=（2～4）(2)预拉伸力代入得8）确定滚珠丝杠副

5、支承用的轴承代号、规格（1）轴承所承受的最大轴向载荷   代入得   （2）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（3）轴承内径 d略小于取代入得  （4）轴承预紧力预加负荷≥（5）按样本选轴承型号规格   当d=30mm 预加负荷为：≥FBP     所以选7602030TVP轴承         d=30mm预加负荷为9) 滚珠丝杠副工作图设计(1)丝杠螺纹长度Ls：Ls=Lu+2Le 由表二查得余程Le=40绘制工作图（2）两固定支承距离L1按样本查出螺母安装联接尺寸丝杠全长L（3）

6、行程起点离固定支承距离L0由工作图得Ls=1290L1=1350L=1410L0=3010)电机选择11)传动系统刚度（略）（1）丝杠抗压刚度  1）丝杠最小抗压刚度Ksmin：最小抗压刚度 N/μmd2 ：丝杠底径L1  ：固定支承距离Ksmin=575N/m2）丝杠最大抗压刚度Ksmax=Ksmax：最大抗压刚度   N/mKsmax=6617N/μm(2) 支承轴承组合刚度1)一对预紧轴承的组合刚度KBO=2×2.34KBO：一对预紧轴承的组合刚度  N/μmdQ ：滚珠直径  mmZ  ：滚珠数Fam

7、ax：最大轴向工作载荷 N：轴承接触角由样本查出7602030TUP轴承是预加载荷的3倍dQ=7.144     Z=17   =60Kamax=8700  N/μmKBO=375  N/μm2）支承轴承组合刚度由表13两端固定支承Kb=2KBOKb=750  N/μmKb  ：支承轴承组合刚度 N/μm3）滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度KC=KCKC：滚珠和滚道的接触刚度  N/μmKC ：查样本上的刚度  N/μmFP ：滚珠丝杠副预紧力  NCa ：额定动载荷    N由样本查得：KC=1410N/μm

8、；Ca=3600N；FP=1000  N得KC=920  N/μm