滚珠丝杠螺母副的设计.doc

目录 一 成绩评定表二 课程设计任务书三 前言四 滚珠丝杠螺母副的设计 五 轴承选择六 电机选择七 设计总结八 参考文献成 绩 评 定 表学生姓名姚军班级学号1101012430专 业机械设计制造及其自动化课程设计题目数控车床伺服进给系统结构与控制设计（8）评语组长签字：成绩日期 201 年 月 日课程设计任务书学 院机械学院专 业机械设计制造及其自动化学生姓名姚军班级学号1101012430课程设计题目数控车床伺服进给系统结构与控制设计（8）实践教学要求与任务:1、设计内容（1）运动设计：确定最佳传动比，计算选择滚珠丝杠螺母副、伺服电动机、导轨及丝杠的支承；（2）结构设计：完成进给系统装配图设计（0#图1张）；（3）验算：完成系统刚度计算，验算定位误差等；（4）设计单片机控制交流电机变频调速的原理图（多速开关）；（5）按照加速-匀速1-减速-匀速2-减速停的速度曲线，设计单片机控制程序；（6）撰写设计计算说明书。2、主要技术参数：X轴：进给行程 400 mm；进给速度 1-6000mm/min，快移速度 10m/min,；最大进给力：5500 N；定位精度:0.012mm/300mm, 定位精度:0.006mm，横向滑板上刀架重量： 80 Kg。工作计划与进度安排:（共2周）（1）集中讲授设计内容、步骤及要求，下发设计题目及任务书，理解题目要求，查阅资料，确定结构设计方案（第16周的周一周二） （2）指导学生进行设计计算及确定设计方案、装配图结构设计（第16周的周三周五）（3）结构部分说明书撰写及答辩验收（第16周的周六第17周的周一上午）（4）控制方案确定及原理图设计、控制程序设计（第17周的周一下午周四）（5）控制部分说明书撰写及答辩验收（第17周的周四周五）指导教师： 201 年 月 日专业负责人：201 年 月 日学院教学副院长：201 年 月 日前言课程设计是在学完机床课后，进行一次学习设计的综合性练习。通过设计，运用所学过的基础课，技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固加深和扩大所学知识的目的。通过设计，分析比较机床主传动中某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计计算和编写技术文件。完成机床主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。通过机床课程设计，获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力。并未进行一般机械的设计创造一定的条件。滚珠丝杠螺母副的设计1.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 Vmax=11m/min n max= 1200r/min代入得， Ph=10mm查表，取Ph=10mm 2.确定当量转速与当量载荷（1）各种切削方式下，丝杠转速nmax=vmax/Ph=11000/10=1100r/min nmin=vmin/ph=1/10=0.1r/min（2）各种切削方式下，丝杠轴向载荷 Fmax=4600+0.01*860=4608.6N Fmin=0.01*860=8.6N（3）当量转速 nm=(nmax+nmin)/2=(1100+0.1)/2=500.1mm/min（2）当量载荷 Fm=(Fmax+Fmin)/3=(2*4608.6+8.6)/3=3075.2N3.预期额定动载荷（1） 按预期工作时间估算 按表查得：轻微冲击取 fw=1.3 fa=1 可靠性90%取fc=1 已知：Lh=15000小时 代入得 Cam=30636（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载Fmax计算： 按表查得： 中预载取 Fe=4.5 代入得Cam=20736 取以上两种结果的最大值 Cam=306364.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 （1/31/4）重复定位精度 （1/41/5）定位精度 : 最大轴向变形量 m 已知：重复定位精度 6m, 定位精度12m =2 m=3 =4 取两种结果的小值 =2m(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 (1.11.2)行程+（1014） 已知：行程为360mm, 代入得 L=516mm F0=8.6N d2m=1.49mm5.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FFZD4010-5 Ph=10mm , Ca=46500Cam=30636, d2=34.3mmd2m=1.49mm6. 确定滚珠丝杠副预紧力 其中Fmax=4068.6N Fp=1536.2N7.行程补偿值与与拉伸力（1） 行程补偿值 式中： Lh=360 ln=193 =（24）ph=3*10=30mm Lu=580mm (2) 预拉伸力 代入得 Ft=5735N8.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FBmax=10343N（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d2=34.3mm FBP=1/3FBMAX 取 d=30mm 代入得 FBP=1536N（4）轴承预紧力 预加负荷5600N=5478N（5）按样本选轴承型号规格 当d=30mm 预加负荷为：FBP所以选760206TNI轴承d=30mm D=100mm B=23mm9.滚珠丝杠副工作图设计(1) 丝杠螺纹长度Ls： Ls=Lu+2Le 由表查得余程Le=40（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=660mm L1=795mm L=965mm L0=35mm10 . 电机选择总的转动惯量J总=0.00202Kg*m2总得力矩TM=3.06N*M根据转动惯量和力矩选择电机选择型号为120MB11 . 传动系统刚度（1）丝杠抗压刚度 1）丝杠最小抗压刚度Ksmin=6.610Ksmin ：最小抗压刚度 N/md2 ：丝杠底径L1 ：固定支承距离Ksmin=976 N/m2）丝杠最大抗压刚度Ksmax=6.610 Ksmax ：最大抗压刚度 N/m Ksmax=5801N/m(2)支承轴承组合刚度 1)一对预紧轴承的组合刚度 KBO=22.34 KBO：一对预紧轴承的组合刚度 N/m dQ ：滚珠直径mm Z ：滚珠数 Famax ：最大轴向工作载荷N ：轴承接触角 由样本查出760206TN1轴承是Famax预加载荷的3倍 dQ=7.144, Z=17, =60 Kamax=2900*3=8700 N/m KBO=1076 N/m2）支承轴承组合刚度 由两端固定支承 Kb=2KBO Kb=2152N/m Kb ：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/m KC：查样本上的刚度 N/m FP ：滚珠丝杠副预紧力 N Ca ：额定动载荷 N 由样本查得：KC=1585 N/m；Ca=46500N； FP=1536.2N 得KC=1088N/m12. 刚度验算及精度选择（1）=1.9*10-3N/m=1.14*10-3N/mF0=已知W1=800N ， =0.005 , F0=4NF0 ： 静摩擦力 N：静摩擦系数W1 ：正压力N（2）验算传动系统刚度KminKmin ：传动系统刚度N已知反向差值或重复定位精度为6Kmin=2.297000016. 滚珠丝杠副形位公差的标注表1： 支承方式简 图K2f一端固定一端自由0.251.8753.4一端固定一端游动23.92715.1二端支承13.1429.7二端固定44.73021.9m=3设计总结在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练。 通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次设计 ，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 参考文献1.陈铁鸣主编机械设计第4版哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,20062.王连明,宋宝玉主编机械设计课程设计第2版.哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,20053. 王知行，刘廷荣主编.机械原理.北京：高等教育出版社，20054.宋宝玉主编机械设计手册（第二版）北京：机械工业出版社，20045.陈铁鸣主编新编机械设计课程设计图册北京：高等教育出版社，2006 6.张志军.课程设计手册.沈阳理工大学出版，2009