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时间:2017-11-14
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1、滚珠丝杠螺母副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件,其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动,它是传统滑动丝杠的进一步延伸发展。这一发展的深刻意义如同滚动轴承对滑动轴承所带来得改变一样。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛的运用于各种工业设备、精密仪器、精密数控机床。尤其是近年来,滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元,在机床行业得到广泛运用,极大的推动了机床行业的数控化发展。这些都取决于其具有以下几个方面的优良特性:传动效率高、定位精度高、传动可逆性、使用寿命长、同步性能好编号规则及含义FFZD计算举例
2、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 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1切削方式纵向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)进给速度Vi(m/min)工作时间百分比%丝杠轴向载荷(N)丝杠转速r/min强力切削2000
3、12000.610292060一般切削10002000.830185080精切削5002001501320100快速进给00151080015001)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,按第2页表,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9查得:轻微冲击取fw=1.3按表7查得:1~3
4、取按表8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 :最大轴向变形量 µm已知:重复定位精度10µm,定位精度25µm ①=3δm=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
5、~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)
6、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)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(略)11)传动系统刚度(1)丝杠抗压刚度 1)丝杠最小抗压刚度Ksmin=6.6×10Ksmin:最小抗压刚度
7、 N/md2 :丝杠底径L1 :固定支承距离Ksmin=575N/m2)丝杠最大抗压刚度Ksmax=6.6 ×10Ksmax:最大抗压刚度 N/mKsmax=6617N/m(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/mdQ :滚珠直径 mmZ :滚珠数Famax: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/mKBO=375 N/m2)
8、支承轴承组合刚度由表13两端固定支承Kb=2KBOKb=750 N/mKb :支承轴承组合刚度 N/m3)滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度KC=KC(KC:滚珠和滚道的接触刚度 N/mKC :查样本上的刚度 N/mFP :滚珠丝杠副预紧力 NCa :额定动载荷 N由样本查得:
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