滾珠絲杠副參數(shù)計算與選用

1、滾珠絲杠副參數(shù)計算與選用x電現(xiàn)軸承到螺母間距離In 1200mmimr七固定端軸承到甥母間距Wlk=1200mm盤承容許軸向鼓荷2、確定滾珠絲杠導(dǎo)程Ph根據(jù)1：作臺最島移動速度Vmax ,電機(jī)最商轉(zhuǎn)速nmaxt傳動比等確定Ph。按下式汁算.取較大圓整值。VPh二二叫（電機(jī)與滾珠絲杠副直聯(lián)時.i=l） L.n3滾珠絲杠剛載荷及轉(zhuǎn)速計算這里的戦荷及轉(zhuǎn)速，是抬滾珠絲杠的、1i雖:載荷Fm與十雖:轉(zhuǎn)速nnu滾珠絲杠副在rd、n2. n3nn轉(zhuǎn)速下，各轉(zhuǎn)速工作時間占總時間的百分比t詫、12%. t3%tn%,所受載荷分別是Fl. F2.F3Fn0則悩1V短+ 珞+叮祖+需幾爲(wèi) 十尸2如2為 +耳虬齋 +

2、乳譏葆半負(fù)荷與轉(zhuǎn)速接近正比變化時，各種轉(zhuǎn)速使用機(jī)會均等，可按下列公式計算：n +ri2F +Ffj = 必必片 rm：；f =“呼 w冊；iriJin（nmax:最大轉(zhuǎn)速.nmm：最小轉(zhuǎn)速,Fmax：最大裁荷（切削時），F(xiàn)min:最小載荷（空載時）4、確定預(yù)期額定動載荷 按滾珠絲杠副預(yù)期匸作時間Ln （小時）計算:C；ynr 謀（Mid C 按滾珠絲杠副預(yù)期運行距離Ls （千米）訃算： 有預(yù)加負(fù)荷的滾珠絲杠副還需按最大軸向負(fù)荷FmaxCam=feFmax（N）式中：Ln-預(yù)期匸作時間（小時，見表5）Ls預(yù)期運行距離（km）, 般取250knufa-精度系數(shù)。根據(jù)初定的精度等級（見表6）選。fc

3、-可靠性系數(shù)。一般悄況fc=l。在重婆場合.要求一組同樣的滾珠絲杠副在同樣條件下使用壽命超過希望壽命的90%以上時fc見表7選 fw-負(fù)荷系數(shù)。根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)（見表8）選。f*預(yù)加負(fù)荷系數(shù)。（見表9）表5各類機(jī)械傾期匸作時間Ln表一6精度系數(shù)fa機(jī)械類型Ln （小時）精度等1. 2. 34.5710普通機(jī)械500010000級普通機(jī)床10000 -20000fa1.00.90.80.7表一7可靠性系數(shù)fc數(shù)控機(jī)床20000精密機(jī)床20000可靠性$909596979899測示機(jī)械15000fc10.620. 530.440. 330. 21航空機(jī)械1000表一8負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)蝕負(fù)荷性無沖擊（很平輕

4、微沖擊伴有沖擊或振動質(zhì)穩(wěn)）fw1 1.21.21. 51.5-2表9預(yù)加致荷系數(shù)fe偵加負(fù)荷類型輕預(yù)救中預(yù)載重預(yù)載fe6.74.53.4以上三種汁算結(jié)果中，取較大值為滾珠絲杠副的Cammo5、按精度要求確定允許的滾珠絲杠鼓小螺紋底d2m&滾珠絲杠副安裝方式為一端固定.端自由或游動時（見圖乍）10TOFL=0.078式中：E-楊氏彈性模fi21X105N/mm2dm估算的滾珠絲杠最大允許軸向變形雖（mm）F。-導(dǎo)軌靜摩擦力（N） Fo=mow（mo為靜摩擦系數(shù)）L-滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支承的報大即離（mm）2行程+安全行程+氽程+摞母長度一半+支承長度的一半 a 行程 + （2 4）Ph+4

5、Ph+（4 6Ph 十（1/20 1/10）行程2（1. 051. 1）行程 +（10Phb.滾珠絲杠副安裝為兩端支承或兩端固定（見圖-5）=0.039式中:L-兩個固定支承之間的距離（mm）L行程+安全行程+兩個余程+嫖母長度+支承長度（1. 11.2）行程+（10ll）Ph其尊袪詢心重復(fù)定位精度或時5巧）定位精度,上述兩種方法估算出的小值為皿為系統(tǒng)剛性最小處剛度值.見下文12、13項計算）滾珠絲杠副公稱中徑domd2m+Dw （鋼球直徑 圖一 5一端固定，一端自由G-Z一端固定，一端游動G-Y二端支承J-Ja二端固定G-GO6、確定滾珠絲杠副規(guī)格代號按照汁算出的Ph, Cam及傳動方式.使

6、用情況，可在樣木中先查出對應(yīng)的滾珠絲杠公稱直徑do,應(yīng)注總dodom,CaCam,但不宜過大，否則會使?jié)L珠絲杠副轉(zhuǎn)動慣雖偏大.結(jié)構(gòu)尺寸也偏大。接著確定循環(huán)圈數(shù)，滾珠摞母規(guī) 格代號及相關(guān)的安裝連接尺寸。7、確定預(yù)緊滾珠絲杠副預(yù)緊力FpF選擇預(yù)緊螺母型式的滾珠絲杠副時需確定預(yù)緊力Fp。T最大軸向工作載荷Fmax能確定時Fp=l/3 Fmax當(dāng)最大軸向工作載荷不能確定時Fp= g Ca其中E值按表10選擇，Ca是額定動戦荷，可在樣木上査到。表一 10傾加負(fù)荷類型輕載荷中載荷重載荷0. 050. 0750. 18.計算行程補(bǔ)償值C和預(yù)拉伸力Fl考慮到絲杠運轉(zhuǎn)過程中溫升對絲杠副導(dǎo)程精度的影響，在精級要求

7、較島的場合.應(yīng)對滾珠絲杠副適、“I的預(yù)拉 伸。對預(yù)拉伸的滾珠絲杠副規(guī)定目標(biāo)行程值C,并計算預(yù)拉伸力。At L L8At L 10 6式中：C行程補(bǔ)償值（mm）Dt 溫度變化值2C:TCa-絲桿的線膨脹系數(shù)11. 8X10-6度Lu-滾珠絲杠副的有效行程（mm）Lu工作臺行程+螺母長度+兩個安全行程行程+F,=八嚴(yán) F . M 啓.E= 1.95 At W式中:F1-預(yù)位伸力（N）d2-滾珠絲杠螺紋底徑（mm）E楊氏彈性模雖2lX105（N/mm2）Dt-滾珠絲杠溫升2C39（814）Phd2do-Dw （Dw：鋼球半徑）9、確定滾珠絲杠副支承用軸承規(guī)格型號 il算軸承所受的報大軸向載荷FBma

8、x.有預(yù)拉伸的滾珠絲杠副應(yīng)考慮到預(yù)拉伸力Ft。按滾珠絲杠副支承的要求選擇軸承的型號。確定軸承內(nèi)徑：為便于絲杠加工.軸承內(nèi)徑最好不大干滾珠絲杠的大徑。在選用內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副時必須有一端軸承內(nèi)徑略小干絲杠底徑d2=其次軸承樣木上規(guī)定的傾緊力應(yīng)大于軸承所承受最大載荷FBmax的1/3。有關(guān)軸承的其它驗算項目可査軸承樣木。10、滾珠絲杠副工作圖設(shè)計滾珠絲杠副的螺紋長度LS=Lu+2LeLe余程見表-2Lu二行程+摞母長度滾珠絲杠副摞母的安裝連接尺寸可查樣木。滾珠螺母不應(yīng)該承受徑向載荷及顛覆力矩.應(yīng)使作用在螺母上的軸向合力通過絲杠軸心。可以用螺母的外闘柱而及法蘭凸緣的內(nèi)側(cè)作安裝基準(zhǔn).同時耍求螺母座孔與絲

9、杠軸承孔同心。螺母座孔端而與螺母座孔軸線垂直。、”|所受載荷沖擊力不大時.可僅用螺母法蘭凸緣的內(nèi)側(cè)而作安裝基準(zhǔn)面這時應(yīng)保證螺 母座浙與導(dǎo)軌垂直。裝配時應(yīng)找螺母外圓與絲杠支承軸承孔同心。插管式滾珠絲杠副水平放宜時.為使?jié)L珠的循環(huán)更加滾暢.應(yīng)將插管宜于滾珠絲杠軸線的上方。設(shè)汁螺母座軸承座及緊固螺釘時要注總保證足夠的剛性。在承戦方向設(shè)計加強(qiáng)筋。由匸作圖確定滾珠絲杠長度尺寸。1K電機(jī)的選擇作用在滾珠絲杠副上各種轉(zhuǎn)矩汁算。外加載荷產(chǎn)生的縻擦力矩TF(N. m)滾珠絲杠副預(yù)加載荷Fp產(chǎn)生的預(yù)緊力矩Tp(N. m)式中Ph-滾珠絲杠副導(dǎo)程 h未預(yù)緊的滾珠統(tǒng)杠副效率K 2、3級精度的絲杠h =0.9 4級精度

10、以下的絲杠h =0. 85作用在滾珠絲杠副上的外加軸向軼荷，不同情況下取值不-樣若汁算電機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩時機(jī)械是空載起動.F 是導(dǎo)軌摩擦力(垂直運動F還包括機(jī)構(gòu)重址)：若訃算電機(jī)1：作轉(zhuǎn)矩時.F包括導(dǎo)軌摩擦力和1：作載荷(垂向運 動F還包括機(jī)構(gòu)重雖 其他il算，請査找電機(jī)樣木及相關(guān)資料。12、傳動系統(tǒng)剛度計算 一般校核計算按:式中KS -滾珠絲杠副的拉壓剛度。計算見下面說明Kb -滾珠絲杠支承軸承的軸向剛度可査軸承樣木及有關(guān)資料。Kc -滾珠絲杠副滾珠與滾道的接觸剛度可査樣木。精確計算時,還需考慮伺服剛度.聯(lián)接軸剛度,扭轉(zhuǎn)剛度，螺母座.軸承座剛度等.詳請査閱相關(guān)資料。KS的計算a.絲杠支承形式為一端

11、固定.一端游動或自由。 nd?E心K= -r- 乂 10 5 =1.65 亠 乂 H）28 4aaKs= X1O-3 =1.65 X102式中E 楊氏彈性模量2.1X105 （N/mm2）d2 -絲杠底徑（mm）X a=Ll（滾珠嫖卽至固定支承的最大距離）時剛度最小Ks min =1.65 X102a=Lo （靠固定端的行程起點處）時剛度最大Ks max =1. 65 X10213. 傳動系統(tǒng)剛度驗算及滾珠絲杠副的精度選擇I 11k= X +K + X 得 將Ksmax, Kb, Kc及其它有關(guān)值代入b.支承形式為兩端支承或兩端固定。Ks = = 6. 6 X 102當(dāng)a=L 1/2時（即處在

12、兩支承的中點 時）剛度最小Ks min = 6. 6 X 102式中L1-兩支承間的距離當(dāng)a=Lo時（螺母在行程兩端處）剛度 最大Ks max =6. 6 X102將Ksmin替換Ksmax代入得Kminc 由于數(shù)控機(jī)床精度在機(jī)床空載下驗收.=2FO/Kmm,稱摩擦死區(qū)誤差。FO是機(jī)床空軼時導(dǎo)軌上的靜摩擦力。稱為傳動系數(shù)剛度變化引起的定位誤差。按JB/GQ1140-89規(guī)定.數(shù)控機(jī)床反向差值主要取決于而定位誤差主要取決于滾珠絲杠副的秸度，其次是Uo傳動系數(shù)剛度驗算08ZkW反向差值,即Kminl.6Fo/反向差值滾珠絲杠副的精度選擇開環(huán)控制系統(tǒng)中使用的滾珠絲杠副ep+VupO. 8x（定位精度

13、- K）ep+V300pW0 8x （300mm 定位粘度-g K）半閉環(huán)控制系統(tǒng)或可以行程補(bǔ)償?shù)拈_環(huán)系統(tǒng)：epWO. 8x（定位精度7 K）V300pW0 8x（300mm 定位粘度-g K）先根據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠副的類型（P類或T類），然后參照滾珠絲杠副的精度標(biāo)準(zhǔn)表（見表-1）.按上述 兩式汁算結(jié)果確定滾珠杠副的ep, Vup或V300p,從而確定滾珠絲杠副的精度等級。14. 滾珠絲杠副臨界壓縮載荷F的校驗（驗算壓桿穩(wěn)定性）Fk凡廣x 嚴(yán)_lxd式中：d2-滾珠絲杠螺紋底徑，d2do-Dw, do公稱中徑.取樣木數(shù)據(jù)。Lcl-滾珠絲杠副的報大受尿長度（mm）（見表11）F* max-滾

14、珠絲杠副承受最大軸向壓縮載荷（N）。若滾珠絲杠承受最大載荷不是壓縮載荷時.F max不等于Fmax,視工作情況進(jìn)行汁算K1-安全系數(shù)。絲杠垂直安裝Kl=l/2絲杠水平安裝Kl=l/3K2-支承系數(shù)。與支承方式有關(guān)（見表11）表一 1】支承方式一端固定簡圖|h.K2Xf0.251.8753.4一端自由1一端固定LUi一端游動23.92715. 13. 1429.74 73021. 915、滾珠絲杠副極限轉(zhuǎn)速nc校驗(避免高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生共振)式中：nc-極限轉(zhuǎn) (r/mm)Lc2-臨界轉(zhuǎn)速汁算長度(mm)(見表E-楊氏彈性模雖2lX105(N/mm2),I 絲杠的垠小慣性矩1=若間4-曲如曲)A-

15、絲杠的最小橫截面積47.8 x 10 sN/mm3K1 安全系數(shù)。一般取0.8廣材料密度，鋼密度9用x KPmm/s2f,入-與支承形式有關(guān)的系數(shù)(見表-ii)16. Dn值校驗dom nmax 70000式中：dom-滾珠絲杠副的節(jié)圓直徑(mm) dom=d2+Dw(mm)nmax-滾珠絲杠副的報商轉(zhuǎn)速17、滾珠絲杠副形位公差的標(biāo)注見表一3及下圖某些傳動類(T類)滾珠絲杠副.對精度耍求低，但傳遞的載荷較大，這時可不進(jìn)行有關(guān)傳動精度及傳動系統(tǒng)剛度的計算，但需進(jìn)行以下兩項汁算：18、基本軸向額定靜載荷Cs驗算19.強(qiáng)度驗算fsFamaxCoa式中:Coa-滾珠絲杠副的基木軸向額定靜軼荷6卜許用應(yīng)力(N/H)d2 滾珠絲杠螺紋底徑(mm)?？稍跇幽旧蠔说?。fs靜態(tài)安全系數(shù)。一般載荷fs= 12,有沖擊或振動的載荷:fs=Famax- id大軸向載荷(N