丝杠螺母机构的选择与计算

丝杠螺母机构的选择与计算

5.2.1 确定滚珠丝杠副的导程 滚珠丝杠副的导程按下式计算：

(5-1)

式中 h P —滚珠丝杠副的导程，（mm ）；

Vmax —工作台最高移动速度，（min /m ）； max n —电机最高转速，（min /r ）； 由进给系统设计要求知： Vmax=2.5min /m

查阅《机械设计手册》[13]得：

步进电机110BF003的最高转速n max =500min /r 。 将数值代入上式(5-1)可得：P h ≥5mm 。

故取P h =S=6mm 。

5.2.2 强度计算

动载强度计算

1）对于燕尾型导轨的牵引力计算

F m =KF X +f(F z +2F Y +G) (5-2)

取 K=1.4 f=0.2

考虑工作台在移动过程中只受G 影响 故 F 1m =fG

(5-3)

=0.2×30×9.8 =58.8(N )

考虑工作台在加工时静止只受F X 影响 故 F 2m = KF X

(5-4)

=1.4×9.8×130

max

max

n V P h

=1783.6(N )

故F m = F 1m ＋ F 2m =58.8N ＋1783.6N =1842.4N 2）.计算最大动载荷 C 当转速

min 10r

n ≥时，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式是工作表面的疲

劳点蚀，因此要进行动载强度计算，其计算动载荷)(N c C 应小于或等于滚珠丝杠螺母副的额定动载荷，即

r eq H d c F F f f T C ≤=3' (5-5) 式中 d f —动载荷系数； H f —硬度影响系数； eq F —当量动载荷，N ；

r F —滚珠丝杠螺母副的额定动载荷，N ； 'T —寿命，以r 610为一个单位。

(5-6) 式中 T —使用寿命，h ； N —循环次数；

eq n —滚珠丝杠的当量转速，min r 。 取 T=15000h

min 667.4166

1000

5.2max r s v n eq =⨯==

(5-7) 代入数据可得： 取2.1=d f 取f H =1.0

当工作载荷单调连续或周期性单调连续变化时，则

N T n T eq 661010

60'-==

N F F F F F m m eq 667.12083

8.586.178********min max =+⨯=+=+≈ (5-8)

式中 max F 、min F —最大和最小工作载荷，N 。 所以 计算可得：

查阅《机械设计手册》[7]选取CBM4006-5型滚珠丝杠副 （c a C KN C >=851.15），所以刚度满足要求。 3）静载强度计算

当转速min 10r n ≤时，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式为滚珠接触面上产生较大塑性变形，影响正常工作。为此进行静载强度计算，最大计算静载荷为：

N F f f F H d oc 32.21406.17830.12.1'max =⨯⨯== （5-9）

式中 H f '—硬度影响系数；

查《机械设计手册》[7]可得：CBM4006-5型滚珠丝杠副额定静载荷oc oa F N C >=47985，所以满足要求。滚珠丝杠螺母的主要参数如表5-1所示：

表5-1

5.2005

.0360675.0360=⨯⨯==δθs i 5.2.3 螺

母选择

由于数

控

机床对滚珠丝杠副的刚度有较高要求，故选择螺母时要注重其刚度的保证。推荐按高刚度要求选择预载的螺母型式。其中插管式外循环的端法兰双螺母应用最为广泛。它适用重载荷传动、高速驱动及精密定位系统。并在大导程、小导程和多头螺纹中具有独特优点，且较为经济。

① 滚珠的工作圈数i 和列数j 。根据所要求性能、工作寿命，推荐按表5-2选取。

表5-2

② 法兰形状。按安装空间由标准形状选择，亦可根据需要制成特殊法兰形状。 (3) 导程精度选择

根据机床定位精度，确定滚珠丝杠副导程的精度等级。一般情况下，推荐按下式估算：

E ≤(0.25～0.6)T D

式中：E ——累计代表导程偏差，μm; T D ——机床有效行程的定位精度，μm 。

5.3 动力计算

传动件转动惯量的计算 1）传动比的计算

2）初步分配传动比 按获得最小转动惯量的原则分配传动比

i=i 1i 2 i 2=

2

1i

得 i 1=1.52 i 2=1.64 3）初步估计齿轮

模数m=1.25 小齿轮Z 1=27

大齿轮 412752.1112=⨯==Z i Z 小齿轮303=Z

大齿轮493064.1324=⨯==Z i Z