有关丝杠导轨设计计算举例.pdf

设计计算举例 已知条件：机床工作台如图 5 最大行程：1 0 0 0 m m 全行程上定位精度：g=0.0 2 5 m m 失动量：s=0.0 1 m m 工作台最高速度 Vm a x=2 0 m/m i n 寿命 2 0 0 0 0 小时（两班工作制 1 0 年）电机直联丝杠，最高转速 nj=2 0 0 0 r/m i n 初步考虑用滑动导轨，摩擦系数=0.1 丝杠用 固定-固定的安装方式 设计计算过程，按 18、滚珠丝杠副的设计计算程序（简称 18，下同）进行 步骤 1：列表 步骤 2：按 18 备注 1，电机直联丝杠 I=1 PhI*Vmax/nj=20000/2000=10（mm）步骤 3：按 18 备注 2：ni=Vi/Ph列表，结果见表 15 第 7 行，计算 Fi,因导轨用滑动导轨，取=0.1 计算，结果见表 15 第 8 行 步骤 4：按公式 3、公式 4 及表 15 nm=2000*10/100+80*80/100+20*10/100=266(mm)步骤 5：Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.按公式 5 及表 1 5 根据机床定位要求，预选精度等级 3 级。由表 8、表 9 取 fw=1.3 fa=1 步骤 6：用固定-固定安装方式，由表 1 3 L z=Lx+b1+2 La+2 Le+Ln =Lx+8 Ph+2 Ph+8 Ph+1 4 Ph =1 0 0 0+3 0*1 0=1 3 2 0 m m 按 1 2.7.1 m=s*1/6=1 0/6=1.6 7(m)按公式 29 步骤 7：按 1 8 备注 3 选内循环反向器双螺母垫片预紧，样本 P 1 4 页 G D 3 2 1 0-3-P 3 Ph=1 0 d22 4.9 C a=2 2 3 2 9 满足步骤 2、5、6 的要求 步骤 8：按公式 3 1 Dn=d0*nm a x=3 0*2 0 0 0=6 4 0 0 0 7 0 0 0 0 (满足要求)步骤 9:按 9.3.2 Fp=Fm a x/3=2 5 7 5/3=8 6 0(N)0.1 C a=0.1*2 2 3 2 9=2 2 3 3 N(满足要求)步骤 1 0:按 6.1 及公式 1 取 t=2 Lu=Lx+2 La+Ln=1 0 0 0+2*1 0+1 4 0 0=1 1 6 0 m m C=-t=-*t*Lu=-1 2*1 0-6*2*1 1 6 0=-0.0 2 8(m m)按 6.4 及公式 预拉伸力 Ft=*t*E*（d22/4）=(1 2*1 0-6)*2*(2.1*1 05)*（3.1 4*2 4.92/4）2 4 5 3 N 步骤 1 1：（1）选轴承型号 因滚珠丝杠副安装方式为：固定-固定，选背对背 6 0 接触轴承（2）确定轴承内径，确定轴承型号规格 左端轴承内径应略小于丝杠外径，取 2 5，型号规格 2 5 T A C 6 2 B。内循环滚珠丝杠必须有一端轴承内径小于螺纹底 d2。选右端轴承内径 2 0。型号规格2 0 T A C 4 7 B。步骤 1 2：绘制工作图（绘图过程从略）最大行程：Lx=1 0 0 0 m m 余程：Le=4 0 m m 安全行程：La=Ph=1 0 m m 由样本螺母长度 Ln=1 4 0 m m 由结构设计得到 b1=8 5 m m b2=1 5 m m 罗纹长度：L1=Lx+2 La+2 Le+1 4 0=1 2 4 0(m m)Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.两支轴承间距：Lz=L1+b1=b2=1 3 4 0(m m)步骤 1 3：由表 1 3 及公式 3 0 安装方式：固定固定 查表 1 4 f=2 1.9 查表 1 3 Lc=L5=b+La+Le+Lx+Ln/2=8 5+1 0+4 0+1 0 0 0+7 0=1 2 0 5 m m nc=2 1.9*2 4.9*1 07/1 2 0 52=3 7 4 0(r/m i n)nm a x(符合要求)步骤 1 4：按公式 3 3，丝杠水平安装 k1=0.5 查表 1 4 k 2=4 0,查表 1 3 Ly=L5 pc=0.5*4 0*2 4.94*1 04/1 2 0 5 2=5 2 9 4 8(N)Fm a x(符合要求)步骤 1 5：(1)计算 K n 查样本：K=5 5 8 （N/m）由步骤 3 Fp=F3/3=8 6 0(N)按公式 9 K a=K Fp/C a 1/3=5 5 8*8 6 0/2 6 0 2 1/3=3 8 6（N/m）按公式 2 2 Kn=0.8 Ka=3 0 9（N/m）(2)计算 K s m a x,K s m i n 由表 1 3，步骤 1 2 及步骤 1 3 Lz=1 3 4 0 L5=1 2 0 5 按公式 2 0、2 1 K s m a x=6.62 4.92*1 02/1 3 4 0=3 0 5（N/m）K s m i n=6.6*2 4.92*1 3 4 0*1 02/4*1 2 0 5*（1 3 4 0-1 2 0 5）=8 4 2（N/m）（3）KB 查轴承样本 2 5 T A C 6 2 B 的刚性 Kb 1=1 0 0 0（N/m）2 0 T A C 4 7 B 的刚性 Kb 2=7 5 0（N/m）按公式 2 4 KB=Kb 1+Kb 2=1 7 5 0（N/m）（4）Kf引起的正反向间隙 按公式 2 5 x=2 F0/(1/Ks m i n+1/Kn+1/KB)2*5 0 0*（1/3 0 5+1/3 0 9+1/1 7 5 0）=7.1（N/m）0.8 s=8（N/m）（5）Kf引起的定位误差 按公式 2 6 d=F 0(1/Ks m i n-1/Ks m a x s)=5 0 0*（1/3 0 5-1/8 4 2）=1.1 (m)查阅附表 1 中 E 2：由 Lu=1 1 6 0,3 级精度 Vu=1 9 d=1.1(m)0.8(g-Vu)=0.8*(2 5-1 9)4.8 (m)g 是机床全行程上定位误差，s 是失动量 以上数据均符合要求，可选 3 级精度 步骤 1 6 参考 8 及图 2 确定形位公差（略）步骤 1 7 确定货代号 G B 3 2 1 0-3-P 3 步骤 1 8 计算扭距 （1）理论动态预紧转距 Tp o 由公式 1 0：3 级丝杠=0.9 Tp o=1 0-3*8 6 0*（1 0/2）*（1-0.92）/0.9 0.3（N m）（2）最大动态摩擦力矩 查 G B/T 1 7 5 8 7.3-1 9 9 8 验收标准 E 1 2 得：P 3 级 T p o=0.3 N m P=4 0%由公式 1 1 Tp m a x=(1+4 0%)Tp o=1.4*0.3 4=0.4 2（N m）（3）驱动最大负载所耗的转力矩 由表 1 5 Fm a x=2 5 7 5 按公式 9 T a=1 03*2 5 7 5*1 0/(2*0.9)3.6 7（N m）（4）支承轴承所需启动扭矩 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.由轴承样本得：轴承 2 5 T A C 6 2 B Tb 1=0.2 3 N m 轴承 2 0 T A C 4 7 B Tb 2=0.1 4 N m TB=0.2 3+0.1 4=0.3 7（N m）（5）驱动滚珠丝杠副所耗得扭矩 Tg Tg=Tp m a x+Ta+TB=0.4 2+3.6 7+0.3 7 4.4 6（N m）（6）电机的额定扭矩 TJ 简单估算可按 Tg=(0.3 5 0.5 0)TJ TJ2.5 Tg1 1.2（N m）注：对传动速度高或电机功率大的传动电机，计算额定扭矩 TJ时必须考虑加速时间。详细计算，欢迎咨询。Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.