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1、滚珠丝杠副设计说明书第一章滚珠丝杠副的选择1.1滚珠丝杠副的支承形式支承应限制丝杠的轴向窜动.较短的丝杠或垂直安装的丝杠,可以一端固定,一端无支承.水平安装丝杠较长时,可以一端固定,一端游动;对于精密和高精度机床的滚珠丝杠副,为了提高丝杠的拉压刚度,可以两端固定.为了补偿热膨胀和减少丝杠下垂,两端固定丝杠时还可以进行预拉伸。一般情况下,应以固定端作为轴向定位基准,从固定端起计算丝杆杠副的长度误差.此外,应尽可能固定端作为驱动端。考虑到本设计的结构与要求,我们决定采用一端固定一端游动(F-S)的支承形式,如图1.1所示。一端固定一端游动（F~
2、S）。固定端采用深沟球轴承2和双向推力球轴承4，可分别承受径向和轴向负载，螺母1、挡圈3、轴肩、支撑座5台肩、端盖7提供轴向限位，垫圈6可调节推力轴承4的轴向预紧力。游动端需径向约束，轴向无约束。采用深沟球轴承8，其圈由挡圈9限位，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩。图1.1 一端固定一端游动支承这种支承形势有以下一些特点：1.需保持螺母与两端支撑同轴,故结构较复杂,工艺较困难。2.丝杠的轴向刚度较高。3.压杆稳定性和临界转速较高。4.丝杠有热膨胀的余地。5.适用于较长的卧式安装丝杠。1.2滚珠丝杠副的特点1.传动效率高
3、效率高达90%~95%,耗费的能量仅为滑动丝杠的1/3。2.运动具有可逆性 即可将回转运动变为直线运动,又可将直线运动变为回转运动,且逆传动效率几乎与正传动效率相同。3.系统刚度好 通过给螺母组件施加预压来获得较高的系统刚度,可满足各种机械传动要求,无爬行现象,始终保持运动的平稳性和灵敏性。4.传动精度高 经过淬硬并精磨螺纹滚道后的滚珠丝杠副本身就具有和高的制造精度,又由于摩擦小,丝杆副工作时温升和热变形小,容易获得较高的传动精度。5.使用寿命长 滚珠是在淬硬的滚道上作滚动运动,磨损极小,长期使用后仍能保持其精度,因而寿命长,且具有很高的可
4、靠性。其寿命一般比滑动丝杠高5~6倍。6.不能自锁 特别是垂直安装的丝杠，当运动停止后，螺母将在重力作用下下滑，故常需设置制动装置。7.制造工艺复杂滚珠丝杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，制造成本高。由于滚珠丝杠副独特的性能而受到极高的评价,因而已成为数控机床,精密机械,各种省力机械设备及各种机电一体化产品中不可缺少的传动机构。1.3滚珠丝杠副的设计计算有效行程400*250，实际工作时工件及夹具重最大120公斤，最大空运行速度,最大加工速度定位精度,重复定位精度,脉冲当量,寿命40000小时。（1）步距角，，，。先假设p=。表1.
5、1切削力速度时间比正常铣削5002.570%快速点定位0530%（2）丝杠转速 快速点定位30%，加工70%。（3）当量转速加工 点定位 （4）丝杠负荷当量载荷导轨摩擦力,。精密加工=500N，加工时总载荷=507.2N快速点定位==7.2N（5）当量负荷1.4选择滚珠丝杠副（1） 小时，由机电一体化系统设计手册表2.8-63，2.8-64，查得：------寿命系数，。------转速系数，。------综合系数，其中为温度系数，查表1-2得＝1；为硬度系数，查表1-3得＝1.0；为精度系数，查表1-4得＝1.0（丝杠精度为1～3级
6、）；为负荷性质系数，查表1-5得＝1.3；为可靠性系数，查表1-6得＝0.53（可靠性为90%）。可得： 。表1-2 温度系数工作温度175表1-3硬度系数硬度（HRC）5552.55047.54540动负荷硬度影响系数1.01.111.351.561.922.43.85静负荷硬度影响系数1.01.111.401.672.12.654.5表1-4精度系数精度等级1、2、34、57101.00.90.80.7表1-5负荷性质系数负荷性质无冲击平稳运转一般运转有冲击和振动运动1~1.21.2~1.51.5~2.5表1-6可靠性系数可靠
7、度(%)9095969798991.000.620.53.44.330.21（2）根据选择滚珠丝杠副1）假设选用FC1型号，按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca等于或稍大于的原整查教材表2-9选以下型号规格：FC1-2505-2.5，Ca=9610N由教材表2-9得丝杠副数据：公称直径 导程 螺旋角 =滚珠直径 2）按教材表2-1中尺寸公式计算：滚道半径偏心距丝杠直径1.5稳定性验算1）由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S，其值应大于丝杠副传动机构允许安全系数（见表1.2）。表1.7支撑方式有关系数一端
8、固定一端自由（F-O）一端固定一端游动（F-S）两端固定（F-F）3~42.5~3.3——22/3——1.8753.9274.730丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷按下式计
