滾珠絲杠的設計

1、滾珠絲杠的設計 選用滾珠絲杠副設計步驟實例 設計計算條件 工作臺重： W1=8000N工件重：W2=5000N 最大行程：Smax=760mm 絲杠兩端支承間距：ls=1080mm 螺紋全長S=1000mm 安裝方式固定一固定 定位精度： 0.012/300mm （空載） 重復定位精度： 0.006mm （空載） 壽命：Lh=l5000h 工作臺摩擦系數(shù)：卩=0.04 驅動電機 Nmax=1500r/m 切削方式 車銑或銑削，一般工作狀態(tài)，工作條件（見表1） 摩擦阻力 Fr= (Wi +W2)卩=520(N) 表1 工作情況 軸向載何Pa （N） 進給速度（mm/min） 工作時間（%） 切削

2、力F 摩擦阻力Fr 快速進給 0 520 15000 30 一般切削 6000 520 400 60 強力切削 10000 520 300 10 設計計算 1、選擇導程L L Vma1500010( mm) Nmax 1500 取 L=10mm 2、計算當量載荷Fm、當量轉速Nm（見表2） 3331 Ni ?ti ?N2 ?t2 計算公式 F(Fl?Ni?tiF2?N2?t2Fn?Nn?tn) N n ? t n Nm N/tj ?N2 ?t2. Nn ?tn t1 t 2. tn 表2 工作狀態(tài) 軸向載何Fa（ N） 轉速（l/min） 工作臺時間（%） 快速進給 Fi=520 Ni=150

3、0 T1=3O 一般切削 F2=652O N2=4O T2=6O 強力切屑 F3=1O52O N3=3O T3=1O 代入公式得Fm=2776 （ N） Nm=477 (l/min) 3、壽命: 計算公式L Ca fw ? Fm 106 Lh L 60 Nm 式中L回轉時間 （見表3） Lh壽命時間 Km Ca額定動載荷 N （見產(chǎn)品樣本） 7 / 6 f w載荷系數(shù)（見表4） 主機類別 Lh (h) 一般機床、組合機床 1OOOO 數(shù)控機床、精密機床 15OOO 工程機械 5OOO1OOOO 自動控制系統(tǒng) 15OOO 測量系統(tǒng) 15OOO 滾珠絲杠副預期工作壽命Lh表3 使用條件 f w 平

4、穩(wěn)無沖擊 1.O1.2 一般運動 1.21.5 伴隨有沖擊振動運動 1.52.O 載荷系數(shù)f w 表4 靜態(tài)安全系數(shù)fd表5 使用條件 f d的下限值 一般運動 12 伴隨有沖擊與振動運動 23 4、計算動載荷Ca， 根據(jù)工作狀態(tài)，取f w=1.2 計算公式 Ca，= ( 60X Nm X Lh) 1/3 Fm f wX 102 =25130(N) 5、計算靜載荷Coa( N ) 計算公式Coa =fa Fmax 式中fa靜態(tài)完全系數(shù)(見表5) 6、計算臨界轉速Nc、r/min Nc ?暮?阪 f? 107 r?A 式中入?f與安裝方法有關的常數(shù) d1絲杠底徑mm Is絲杠支承間距mm 表6

5、a安全系數(shù) a =0.5 NSK-DFD 型 d0 (mm) d (mm) L0=10 (mm) Ca (N) Coa (N) Kc (N/卩 m) DFD3210-4 32 27.1 33900 71700 790 DFD4010-4 40 35.1 39100 95200 990 DFD5010-4 50 45.1 44500 125000 1220 安裝方法 入 f 支承一固定 4.730 21.9 固定一支承 3.927 15.1 支承一支承 3.14 9.7 固定一自由 1.875 3.4 臨界轉速系數(shù)入、f表7 安裝方法 fs m 支承一固定 4 20.3 固定一支承 2 10.2

6、 支承一支承 1 5.1 固定一自由 1/4 1.3 臨界載荷系數(shù)fs、m表8 Pa 7、臨界載荷Pa（N） 2?fs? 2 ?E?I =m 式中fs、m 與安裝方法有關常數(shù)（見表8） 確定名義直徑 1）根據(jù)臨界轉速得 2 八 Nc?ls“ d1 10 f 7 (mm) Nc=Ni=1500r/min f=21.9 di 8mm 2）根據(jù)d?N值 do?N 5000070000 取 N=Ni 一 7000070000 d0 _- 10 4 m Pa=f3=10520N,m=20.3 得 d1 16(mm) 由1）、2）、3）可知 d1 16mmd0 46.7mm 4）螺母的選擇 螺母結構形式的

7、選擇可根據(jù)具體結構而定 從NSK產(chǎn)品樣本查得數(shù)據(jù)見表6 從表6可知do=4Omm, lo=1Omm的DFD4010-4滾珠絲杠副能滿足 要求。 校核靜載荷：按條件，取fd=2 Coa = fd? Fmax =2X 10520=21040 ( N) Coa 9、剛度計算 1）絲杠拉壓剛度 兩端固定時 Ks=n ?d12?E/lsX 103 (N/mm)E=2.1 X 105N/mm2 =693 (N/卩 m) 在空載下絲杠軸向變形量 Ls=Fa/Ks=520/693=0.72(u m) 2）螺紋滾道接觸剛度Kc Kc=990N/卩 m 螺母預緊力Fpr=3000N 算得螺母的實際接觸剛度內 1 F 3 Kc =Kc? 3000 =990 01 1 3 =906.3N/ 卩 m 在空載下螺母軸向接觸變形量： Lc=Ka/Kc =520/906.3=0.57 (卩 m) 2）軸承剛度 支承軸承盡可能選擇大接觸角軸承，以便提高剛性，若選擇P =60 的向心推力軸承（內徑d=30mm、D0=6.35mm、Z=21）則 4丨匚2 S a0 = 4.5 10 ? Jpb si np” dQ?Z2?si np 取 Fpb =520 =0.006 （mm） Kb =3 Fpr/S a0X 10-3=1500 （N/