滚珠丝杠、步进电机的扭矩值及轴承计算.xls

电主轴扭矩： T66牛.米N.M 垂直安装的滚珠丝杠副计算垂直安装的滚珠丝杠副计算 1、电主轴计算：1、电主轴计算： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 电主轴最大扭矩时允许的主轴最高转n最高756转/分r/min 机械效率： 0.95 电主轴功率： P5.5千瓦KW 工作台重量m157.00公斤Kg 力学相关的阻力力矩TLTL2.722牛顿.米N.m 2-1、垂直安装进给丝杠时进给电机功率值的确定：方法为：依据现场实际需求扭矩值来求步进电机的扭矩值：基本公式为：2-1、垂直安装进给丝杠时进给电机功率值的确定：方法为：依据现场实际需求扭矩值来求步进电机的扭矩值：基本公式为： T=3*TL（力学相关的阻力力矩）+Ts（牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩）-具体见下：(其中:蓝色底为根据实际取值的可变数据-黄色底为公式套T=3*TL（力学相关的阻力力矩）+Ts（牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩）-具体见下：(其中:蓝色底为根据实际取值的可变数据-黄色底为公式套 算所得的不变的数据)算所得的不变的数据) 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 重力加速度值g9.80米/秒m/s 匀速运动速度V匀5.00米/分m/min 导程10mm滚珠丝杠或其他螺旋螺纹Ph10.00毫米mm 滚珠丝杠回转轴的转动惯量J10.00065公斤.米Kg.m 牛顿惯性运动学相关的从静止到动态Ts0.109牛顿.米N.m 机械传动效率值0.90 水平移动的80KG重的工作台，通过丝通过丝J20.00040公斤.米Kg.m 初选滚珠丝杠轴长度L800.00毫米mm 初选滚珠丝杠轴规格d32.00毫米mm 物体从静止变为匀速转动运动，转速 为n匀，的角加速度值 弧度/秒平 方 滚珠丝杠轴每分钟的转速n匀500.00转/分r/min 启动时间t0.50秒s 物体从静止变为匀速转动运动，转速 为n匀，的角加速度值 104.72 弧度/秒平 方 rad/s 根据能量守恒定律按工作直线运动或 回转运动校核电机功率 P千瓦Kw 电机功率P0.44千瓦Kw 依据现场实际需求扭矩值来求步进电 机的扭矩值 T8.5牛顿.米N.m 垂直安装丝杠的进给机构上升时重力Fc11540.17牛N 4-1、垂直安装进给丝杠轴移动时向所受全部阻力值Fh1计算：4-1、垂直安装进给丝杠轴移动时向所受全部阻力值Fh1计算： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 垂直安装进给丝杠轴空载上升移动时 向所受合计阻力值计算： Fc21583.606667牛N 重力加速度值g9.81米/秒M/s 垂直安装丝杠的进给机构上升时总质 量值 m1157千克Kg 进给加速启动时间t0.3秒s 进给加工速度V0.083米/秒M/s 垂直安装进给丝杠轴空载上升加速移Fj43.43666667牛N 垂直安装进给丝杠轴移动时向所受合Fh11583.606667牛N 垂直安装进给丝杠轴向下切割移动时 向所受合计阻力值计算： Fs2#REF!牛N 最大力值Fmax11583.606667牛N 5-1、垂直安装进给丝杠轴移动时当量载荷：计算：5-1、垂直安装进给丝杠轴移动时当量载荷：计算： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 当量力值Fm11134.918111牛N 最小力值Fmin1237.541牛N 导程10mm滚珠丝杠或其他螺旋螺纹Ph10.00毫米mm 最高转速值Nmax1500转/分r/min 6-1、垂直安装进给丝杠轴当量转速：计算：6-1、垂直安装进给丝杠轴当量转速：计算： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 当量转速值Nm1175转/分r/min 平均转速系数：Cn0.35 进给加工速度Vmax5米/分M/min 精度系数：a0.9 7-1、垂直安装进给丝杠轴：额定动载荷及初选丝杠规格直径：计算：7-1、垂直安装进给丝杠轴：额定动载荷及初选丝杠规格直径：计算： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 可靠性系数：c0.62 预加载荷系数：e4.5 载荷性质系数：w1.5 额定动载荷（无预载）：Cam16805.39牛N 各类机械预期工作寿命Lh15000.0小时h 根据额定动载荷：按汉江丝杠样本初d032.00毫米mm 额定动载荷（有预载）：Cam7126.23牛N 额定动载荷：Cam16805.39牛N 重复精度：m35.0微米m 全行程定位精度：m70.0微米m 8-1、垂直安装进给丝杠轴：按精度要求及受力估算丝杠底径：计算：8-1、垂直安装进给丝杠轴：按精度要求及受力估算丝杠底径：计算： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 滚珠丝杠两轴支点间距离：L1700.00毫米mm m17.5微米m m8.8微米m 丝杠允许的最大轴向变形： m m8.8微米m 估算丝杠底径：d2m13.88毫米mm 轴向最大载荷：F01583.61牛N 支承方式系数：a0.039 厂家： 9-1、垂直安装进给丝杠：初步确定规格9-1、垂直安装进给丝杠：初步确定规格 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 型号： 滚珠直径：db5.593毫米mm 丝杠材料许用拉应力： p147.00兆帕Mpa 额定动载荷：Cam16805.39牛N 型号： 额定静载荷：Cao52565牛N 丝杠螺母长度：L180毫米mm 丝杠底径：d226.41毫米mm 接触刚度：Rnu1155牛/微米N/ m d0nmax=Dn值限制Dn16000 毫米*转/分 mm*r/min 10-1、垂直安装进给丝杠：其他各类校对（1）-d0nmax=Dn值限制10-1、垂直安装进给丝杠：其他各类校对（1）-d0nmax=Dn值限制 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 Dn结论:合格 Dn比较值:50000 11-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（2）-滚珠丝杠副预紧力确定11-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（2）-滚珠丝杠副预紧力确定 滚珠丝杠副预紧力：Fp528牛N 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 滚珠丝杠副行程补偿C值确定：C18微米 m 12-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（3）-滚珠丝杠副行程补偿C值确定12-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（3）-滚珠丝杠副行程补偿C值确定 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 滚珠丝杠副公司要求行程Lk：Lk500毫米mm 滚珠丝杠副有效行程Lu：Lu610毫米mm 温度变化值t：t2.5度 丝杠总长LL800毫米mm 预拉伸力FtFt3399牛N 13-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（4）-计算预拉伸力Ft13-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（4）-计算预拉伸力Ft 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 1）轴承类型选用 14-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（5）14-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（5）-配用轴承选择-配用轴承选择(大概进行选择核心的内容为两条：其一按710倍的（轴向力值+径向力值的合计值）作为轴承的额定(大概进行选择核心的内容为两条：其一按710倍的（轴向力值+径向力值的合计值）作为轴承的额定 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 2）根据额定动载荷：选用轴承C牛N 本表的寿命因素fh值得查表方法为：（其上-7-1、垂直安装进给丝杠轴：额定动载荷及初选丝杠规格直径：计算：中）-各类机械预期工作寿命Lh=15000小时本表的寿命因素fh值得查表方法为：（其上-7-1、垂直安装进给丝杠轴：额定动载荷及初选丝杠规格直径：计算：中）-各类机械预期工作寿命Lh=15000小时（另外也可（另外也可 按下表单独确定轴承的使用寿命小时h值）按下表单独确定轴承的使用寿命小时h值）；故按Lh/h=15000对应表中查得：球轴承的fh值=1.445-滚子轴承的fh值=1.39；故按Lh/h=15000对应表中查得：球轴承的fh值=1.445-滚子轴承的fh值=1.39 本表的速度因素fn值得查表方法为：（按其上-丝杠轴的平常平均转速值或（即当量转速值）Nm1=175转/分-故按n*r/min=175对应表中查得：球轴承的fn值=0.575-滚本表的速度因素fn值得查表方法为：（按其上-丝杠轴的平常平均转速值或（即当量转速值）Nm1=175转/分-故按n*r/min=175对应表中查得：球轴承的fn值=0.575-滚 子轴承的fn值=0.608子轴承的fn值=0.608 无表的力矩载荷因素fm值得到的表方法为：丝杠轴为悬臂结构时，得到的力矩载荷值较大-通常取值为fm=2：；对本题为两端支撑结构则得到的力矩载荷值较小-通常无表的力矩载荷因素fm值得到的表方法为：丝杠轴为悬臂结构时，得到的力矩载荷值较大-通常取值为fm=2：；对本题为两端支撑结构则得到的力矩载荷值较小-通常 取值为fm=1.5。取值为fm=1.5。 3）当量动载荷P的计算-1P牛N 其上的工作温度ft值确定的方法为：比如轧钢传输带的工作温度ft通常=300度，所以ft=0.6取值。而大部分轴承接触热源温度均小于120度，所以大部分情况按ft=1取其上的工作温度ft值确定的方法为：比如轧钢传输带的工作温度ft通常=300度，所以ft=0.6取值。而大部分轴承接触热源温度均小于120度，所以大部分情况按ft=1取 值。值。 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 N 轴向Fa/径向Fr1584/0=无穷大 5） 当量动载荷P的计算-3若采用深沟球轴承，则额定（当量）动载荷计算见下： 首先按其上：（轴向载荷Fa+径向载荷Fr）*10倍=（1584+0）*10=15840N=15.84KN-作为额定轴承的动载荷，并结合前面选定的丝杠直径32来初选深沟球轴承的型号-为：6205 径向载荷的计算Fr0牛N 轴向载荷的计算Fa1584牛 4）当量动载荷P的计算-2 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 进给轴承径向切削力 克服重力并加速向上的合力 G1 G1 轴承列数：i1 轴向载荷FaFa1584牛N Fa/（i*Z*Dw）2.8依据值2.8-查手册P7-274页中的表7-2-65中Fa/（i*Z*Dw）=2.07对应尾值e=0.34 e值与前面轴向Fa/径向Fr的比值进行e=0.34；而轴向Fa/径向Fr=无穷大；所以结论：轴向Fa/径向Fre-故：对应表7-2-65中选值为： 球径DwDw8.0毫米mm 球数Z：Z9.0 结论：额定动载荷C的计算值=9.39KN;小于其上初选的14-1、5）中初选深沟球轴承的型号-为：6205（径向基本额定动载荷Cr=14KN）；故可行，同时：径向基本额定结论：额定动载荷C的计算值=9.39KN;小于其上初选的14-1、5）中初选深沟球轴承的型号-为：6205（径向基本额定动载荷Cr=14KN）；故可行，同时：径向基本额定 动载荷Cr=14KN9.39KN之间的动载荷Cr=14KN9.39KN之间的深沟球轴承深沟球轴承也均可选用也均可选用 6） 当量动载荷P的计算-4若采用角接触轴承，则额定（当量）动载荷计算见下： 首先按其上：（轴向载荷Fa+径向载荷Fr）*10倍=（1584+0）*10=15840N=15.84KN-作为额定轴承的动载荷，并结合前面选定的丝杠直径32来初选公司常选的25成对背靠背安 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 额定动载荷C的计算：C9384.1牛N 计算径向当量载荷Pr：Pr2074.5牛N Fa/Fr无穷大依据下表：Fa/Fr0.68时，径向当量载荷Pr=0.67*Fr+1.41*Fa=0.67*0+1.41*1584=2233N 计算径向当量载荷Pr：Pr2232.9牛N 径向载荷FrFr0牛N 轴向载荷FaFa1584牛N 结论：额定动载荷C的计算值=10.1KN;小于其上初选的14-1、6）中初选25成对背靠背安装的DB系列角接触的型号-为：7202DB（径向基本额定动载荷Cr=14KN）；故结论：额定动载荷C的计算值=10.1KN;小于其上初选的14-1、6）中初选25成对背靠背安装的DB系列角接触的型号-为：7202DB（径向基本额定动载荷Cr=14KN）；故 可行，同时：径向基本额定动载荷Cr=14KN10.1KN之间的可行，同时：径向基本额定动载荷Cr=14KN10.1KN之间的2525成对背靠背安装的成对背靠背安装的DBDB系列角接触的型号系列角接触的型号也均可选用也均可选用 7） 当量动载荷P的计算-5若采用圆锥滚子轴承，则额定（当量）动载荷计算见下： 首先按其上：（轴向载荷Fa+径向载荷Fr）*10倍=（1584+0）*10=15840N=15.84KN-作为额定轴承的动载荷，并结合前面选定的丝杠直径32来初选公司常选的成对背靠背安装的 额定动载荷C的计算：C10100.4牛N 轴向载荷FaFa1583.6牛N 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 额定动载荷C的计算：C12381.8牛N Fa/Fr无穷大依据下表：Fa/Fre=0.32时，径向当量载荷Pr=0.4*Fr+1.9*Fa=0.4*0+1.9*1584=3009.6N 计算径向当量载荷Pr：Pr3008.9牛N 径向载荷FrFr0牛N 结论：额定动载荷C的计算值=12.385KN;小于其上初选的14-1、7）中初选32904单列圆锥滚子轴承（径向基本额定动载荷Cr=13.2KN）；故可行，同时：径向基本额定动结论：额定动载荷C的计算值=12.385KN;小于其上初选的14-1、7）中初选32904单列圆锥滚子轴承（径向基本额定动载荷Cr=13.2KN）；故可行，同时：径向基本额定动 载荷Cr=13.2KN12.385KN之间的载荷Cr=13.2KN12.385KN之间的单列圆锥滚子轴承单列圆锥滚子轴承的型号的型号也均可选用.也均可选用. 额定动载荷C的计算：C#REF!牛N 计算径向当量载荷Pr：Pr#REF!牛N 结论：额定动载荷C的计算值=9.51KN;小于其上初选的14-1、5）中初选深沟球轴承的型号-为：6304（径向基本额定动载荷Cr=15.8KN）；故可行，同时：径向基本额结论：额定动载荷C的计算值=9.51KN;小于其上初选的14-1、5）中初选深沟球轴承的型号-为：6304（径向基本额定动载荷Cr=15.8KN）；故可行，同时：径向基本额 定动载荷Cr=15.8KN9.51KN之间的定动载荷Cr=15.8KN9.51KN之间的深沟球轴承深沟球轴承也均可选用也均可选用 15、垂直及安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（6）-工作图设计-其中：Lk值表示丝杠所带动的滑板或工作台的行程长度值。-15、垂直及安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（6）-工作图设计-其中：Lk值表示丝杠所带动的滑板或工作台的行程长度值。-故丝杠的总长度从下图中可看故丝杠的总长度从下图中可看 出：L总=滑板或工作台的行程长度LK+丝杠螺母长度+2*25两头光电限位行程开关的长度+2*25两端光电开关后丝杠螺母不撞上轴承安装座的安全距离值+两端轴承安装座长度出：L总=滑板或工作台的行程长度LK+丝杠螺母长度+2*25两头光电限位行程开关的长度+2*25两端光电开关后丝杠螺母不撞上轴承安装座的安全距离值+两端轴承安装座长度 +丝杠两头分别冒出轴承安装座的长度。+丝杠两头分别冒出轴承安装座的长度。 16、丝杠：-计算允许的最大临界转速nc值：16、丝杠：-计算允许的最大临界转速nc值： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 允许的最大临界转速ncnc1311转/分r/min 安全防 撞距离 25 10宽光 电限位 开关 联轴器圆螺母步进电机 10宽光 电回机 械原点 开关 10宽光 电限位 开关 轴承座 支承系数ff21.9 临界转速计算长度LC2LC22100.0毫米mm 17、丝杠：压杆稳定性校验：17、丝杠：压杆稳定性校验： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 判断其上最大临界转速nc值是否合格#REF! 丝杠底径d2d226.407毫米mm 支承系数K2K24 压杆稳定性的安全系数取值K1K10.333 压杆稳定性Fc(即允许的最大临界压缩 载荷力） Fc14687牛N 判断其上压杆稳定性Fc值是否合格#REF!牛N 预拉伸力FtFt#REF!牛N 丝杠最大受压长度LC1LC12100毫米mm 丝杠：拉压强度校验 p1 p1#REF!兆帕Mpa 最大力值Fmax2#REF!牛N 18、丝杠：拉压强度校验：18、丝杠：拉压强度校验： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 19、丝杠：额定静载荷校验：19、丝杠：额定静载荷校验： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 判断其上丝杠：拉压强度值是否合格#REF!牛N 丝杠材料许用拉应力： p147兆帕Mpa 判断其上额定静载荷C0a值是否合格#REF!牛N 安全系数fs：fs2 额定静载荷C0aC0a52565牛N 系统刚度最小值Rmin#REF!牛/微米N/ m 20、系统刚度验算：刚度验算的思路是：工作台移动在丝杠中间时丝杠的刚性最差（即同等受力下的变形最大），而移动在丝杠两端时丝杠的刚性最好（即同等受力下的变形20、系统刚度验算：刚度验算的思路是：工作台移动在丝杠中间时丝杠的刚性最差（即同等受力下的变形最大），而移动在丝杠两端时丝杠的刚性最好（即同等受力下的变形 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 N/ m 滚珠丝杠的拉压刚度最小值196Rsmin#REF!牛/微米N/ m 系统刚度最大值Rmax#REF!牛/微米 圆锥滚子轴承刚度值Rb#REF!牛/微米N/ m 角接触轴承刚度值Rb#REF!牛/微米N/ m sin525 0.0135 滚珠丝杠的拉压刚度最大值819Rsmax#REF!牛/微米N/ m Lr表示圆锥滚子的长度值Lr9.0 Lr0.8表示圆锥滚子的长度值的0.8次方Lr0.8 5.80 sin1.925 sin1.9250.19467 见上18最大力值Fmax2的0.1次方。Fmax20.1#REF! 滚珠或滚子数的0.9次方。 Z0.9 7.22 滚珠或滚子数Z9.000 滚珠丝杠额定动载荷：Ca25988牛N 21、按工作需要设定机床的定位精度值：21、按工作需要设定机床的定位精度值： N/ m 滚珠丝杠副预紧力：Fp#REF!牛N 滚珠丝杠中滚珠和滚道间的接触刚度Rnu#REF! Rnu表示丝杠产品的轴向接触刚度：Rnu1155牛/微米 mm 铣床所能达到的加工精度等级为8级、IT280毫米mm 设定机床的定位精度：138微米 m 对应最大加工板材尺寸L2200毫米 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 机床重复定位精度对应的要求刚度值Rmin1#REF!牛/微米N/ m 22、验算，其上21机床重复定位精度对应的要求刚度值Rmin1，应小于其上20机床本身具有的最小刚度值Rmin22、验算，其上21机床重复定位精度对应的要求刚度值Rmin1，应小于其上20机床本身具有的最小刚度值Rmin 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 设定机床的重复定位精度：219微米 m 23、核算其上9-2初选丝杠的精度等级5级是否可以：23、核算其上9-2初选丝杠的精度等级5级是否可以： 项目项目符号符号数值数值单位单位单位符号单位符号 判断其上20机床本身具有的最小刚度 值Rmin是否够了（合格） #REF!牛N 水平安装丝杠的进给机构水平移动时Fs1#REF!牛N 查汉江样本FN3210-3循环圈数-5级精 度=23 m V300P23微米 m 计算300行程的定位误差值：V300PV300P#REF!微米 m 计算传动系统的定位误差值： k k#REF!微米 m 24、最后确定P类或T类传动丝杠的选用：最后订货型号为：汉江样本FN3210-3循环圈数-5级精度-FN3210-3-P5-24、最后确定P类或T类传动丝杠的选用：最后订货型号为：汉江样本FN3210-3循环圈数-5级精度-FN3210-3-P5- 计算公式计算公式 T=9550*P* /n最高 计算公式计算公式 TL=为克服其重力产 生的轴向阻力所须 的力矩TL=轴向（重 力）阻力值*（一圆 周上的升角）距离 值（即力*力臂）/ 机械效率及统一单 位系数值=（m*g）* （Ph/2 ）/(1000* 举例为：m=157KG 举例为：Ph=5mm 举例为：V匀=5米/ 世界通用值 n匀=工作台移动速 度（单位：米/分） /丝杠导程或其他螺 旋螺纹螺距（单 位：米）=V匀/ 66N.M值，参照洛轴厂样本5.5KW铣削电主轴的输出转矩值 垂直安装的滚珠丝杠副计算垂直安装的滚珠丝杠副计算 说明说明 按其上公式计算得 常取0.7-0.95 参照洛轴厂样本5.5KW铣削电主轴值得。 该值举例为：m=157KG重的Z轴上升重量；采用导程5mm滚该值举例为：m=157KG重的Z轴上升重量；采用导程5mm滚 珠丝杠或其他螺旋螺纹5mm螺距，带动其按5米/分的速度珠丝杠或其他螺旋螺纹5mm螺距，带动其按5米/分的速度 向上匀速移动：则通用计算公式为：为克服其重力产生的向上匀速移动：则通用计算公式为：为克服其重力产生的 轴向阻力所须的力矩TL=轴向（重力）阻力值*（一圆周上轴向阻力所须的力矩TL=轴向（重力）阻力值*（一圆周上 的升角）距离值（即力*力臂）/机械效率及统一单位系数的升角）距离值（即力*力臂）/机械效率及统一单位系数 值=（m*g）*（Ph/2值=（m*g）*（Ph/2 ）/(1000*）/(1000* ） 2-1、垂直安装进给丝杠时进给电机功率值的确定：方法为：依据现场实际需求扭矩值来求步进电机的扭矩值：基本公式为：2-1、垂直安装进给丝杠时进给电机功率值的确定：方法为：依据现场实际需求扭矩值来求步进电机的扭矩值：基本公式为： T=3*TL（力学相关的阻力力矩）+Ts（牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩）-具体见下：(其中:蓝色底为根据实际取值的可变数据-黄色底为公式套T=3*TL（力学相关的阻力力矩）+Ts（牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩）-具体见下：(其中:蓝色底为根据实际取值的可变数据-黄色底为公式套 算所得的不变的数据)算所得的不变的数据) 说明说明 J值可由solidworks三维图直接查得。该值举例为：滚珠J值可由solidworks三维图直接查得。该值举例为：滚珠 Ts值是指：负荷及电机从静止启动，加速至工作台水平移Ts值是指：负荷及电机从静止启动，加速至工作台水平移 通常取值0.70.95；滚珠丝杠值取0.9通常取值0.70.95；滚珠丝杠值取0.9 J2值可下图直接查得其计算公式为：通过丝杠转换J2值可下图直接查得其计算公式为：通过丝杠转换 =(=(末-末-初)/(t末-t初)=(初)/(t末-t初)=(匀-0)/(t末-0)-对于匀-0)/(t末-0)-对于 电力带动的运动的启动时间通常取值t末=0.1秒-0.5秒:电力带动的运动的启动时间通常取值t末=0.1秒-0.5秒: 此处取中间值0.3秒.-按机械设计手册单位换算关系此处取中间值0.3秒.-按机械设计手册单位换算关系 =0.10472*n/ （0.10.5）；此 处启动时间取0.5秒 通用计算公式为：n匀=工作台移动速度（单位：米/分）/通用计算公式为：n匀=工作台移动速度（单位：米/分）/ 丝杠导程或其他螺旋螺纹螺距（单位：米）=V匀/丝杠导程或其他螺旋螺纹螺距（单位：米）=V匀/ （Ph*0.001）（Ph*0.001） 启动时间取0.1 0.5秒 T=3*TL（力学相关 的阻力力矩）+Ts （牛顿惯性运动学 相关的从静止到动 态的惯性阻力力 T=P*9550/n匀 对转动P=T*n匀 /9550;对移动P=F*V 匀/1000 计算公式计算公式 Fc1=m1*g 由三维图：设置单 位：米-千克-米查 得体积*7850千克 得：进给机构上升 时的总质量（千 常数值 Fc2=重力阻力Fc1+ 加速上升所需加速 力Fj=Fc1+Fj Fj=m1*a=m1*(V/t) 公司要求本次设计 X-Y-Z三轴的最高空 载或工作进给速度 均为5米/分。 该电控启动时间通 常取为：0.1-0.5秒 Fs2=其上最大切削 力 Fmax-（此处 下刀加速度a与重力 加速度g值作用相互 抵消，故均不再考 =(=(末-末-初)/(t末-t初)=(初)/(t末-t初)=(匀-0)/(t末-0)-对于匀-0)/(t末-0)-对于 电力带动的运动的启动时间通常取值t末=0.1秒-0.5秒:电力带动的运动的启动时间通常取值t末=0.1秒-0.5秒: 此处取中间值0.3秒.-按机械设计手册单位换算关系此处取中间值0.3秒.-按机械设计手册单位换算关系 =0.10472*n/ （0.10.5）；此 处启动时间取0.5秒 通用计算公式为：对转动P=T*n匀/9550;对移动P=F*V匀通用计算公式为：对转动P=T*n匀/9550;对移动P=F*V匀 /1000/1000 通用计算公式为：对转动P=T*n匀/9550;对移动P=F*V匀通用计算公式为：对转动P=T*n匀/9550;对移动P=F*V匀 通用计算公式为：T=3*TL（力学相关的阻力力矩）+Ts通用计算公式为：T=3*TL（力学相关的阻力力矩）+Ts （牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力（牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力 矩）矩） 说明说明 公式：Fc1=由三维图：设置单位：米-千克-米查得体积 进给速度5米/分=5米/60秒=0.0833米/秒 Fh1=Fc2与Fs2俩种计算结果中取较大值。 计算公式计算公式 Fmax1=Fh1 Fmin1=0.15*Fh1 Fm1=(2Fmax1+Fmin1)/3 计算公式计算公式 Vmax=Nmax1*Ph 举例为：Ph=10mm 公司要求本次设计 X-Y-Z三轴的最高空 载或工作进给速度 均为5米/分。 Nm1=Nmax1*Cn 计算公式计算公式 10 # Cam=fwFm1(60Nm1Lh)1/3/100fafc Cam=feFmax 选上述两项最大的一项 计算公式计算公式 L1=其上丝杠总长L-100 F0=Fmax1 d2m=a(F0*L1/ m)1/2 计算公式计算公式 说明说明 （参考机械手册第三卷12-45页） 25规格及以下的丝杠：导程多为5-4mm=0.005-0.004m 说明说明 注：中小型中载机床 输入 0.35，大型重载机床 输入 0.2 进给速度5米/分=5米/60秒=0.0833米/秒 精度等级1，2，34，57 a1.00.90.8 丝杠选用精度系数 表 说明说明 99 c10.620.530.440.330.21 可靠性/%9095969798 可靠性系数 表 预加载荷类型轻预载中预载重预载 e6.74.53.4 预加载荷系数：表 载荷性质无冲击（很平稳）轻微冲击 伴有冲击或振动 w11.21.21.51.52 载荷性质系数 表 数控机床20000航空机械1000 Cam=Cam与Cam俩种计算结果中取较大值 普通机械500010000精密机床20000 普通机床1000020000测试机械15000预期工作寿命：表 参考机械手册第一卷2-94-98页，按铣床最高加工精度IT8 级，基本尺寸2000-2500，公差允许值280的1/4=70m m=0.5*m m=IT值/4= （IT8级-基本尺寸 说明说明 m选上述两项 m- m中的最小的一项 m=全行程定位 精度m/4 m=重复精度m /4 m选上述两项 m - m中的最小 a为支承方式系数，一端固定另一端自由或游动时 输入 汉江机床有限公司 说明说明 F（法兰式）N（内循环-最常见）32（公称直径）10（导 程）-3（滚珠圈数）-5（精度等级）-FN3210-3-5-产 计算公式计算公式 计算公式计算公式 Fp=（1/3）*Fmax1 计算公式计算公式 C=11.8*t*Lu/1000 通常取值 计算公式计算公式 Ft=1.95*t*d2 计算公式计算公式 本处为普通铣削加 工及中型传动：故 靠近进给电机（即 传力更可靠）的丝 杠的一端支撑采用 一个单列圆锥滚子 轴承，丝杠的另一 端支撑背靠背方式 成对使用的采用另 外一个单列圆锥滚 额定动载荷C的基本计算公式见下： 注：丝杠使用高碳铬轴承钢“GCr15”-滚珠硬度HRC62- F（法兰式）N（内循环-最常见）32（公称直径）10（导 程）-3（滚珠圈数）-5（精度等级）-FN3210-3-5-产 小于其上产品的额定动载荷=25988；所以合格 注：d2约为=公称直径 滚珠直径。 说明说明 (d0nmax=Dn比较值为“合格“；反之为“不合格“) 注：研磨丝杠Dn比较值输入 70000，轧制丝杠输入 50000. 说明说明 t=温度变化值取2.5;Lu滚珠丝杠副有效行程=行程+11* 说明说明 t=温度变化值-通常取值2.5; t=温度变化值取2.5;Lu滚珠丝杠副有效行程=行程+11* Lu滚珠丝杠副有效行程=行程+11*导程 t=温度变化值-通常取值2.5;- 见上 注：丝杠底径d2约为=公称直径 滚珠直径。- 见上 说明说明 1）对重型铣削加工及重型传动：两端支撑均采用背靠背成 对使用的圆锥滚子轴承-2）对普通铣削加工及中型传动 （对粗选轴承位置的基本额定动载荷大于等于60KN的）： 丝杠一端支撑采用背靠背成对使用的圆锥滚子轴承，另一 端支撑采用背靠背成对使用的角接触轴承-3）对普通铣 削加工及中型传动（对粗选轴承位置的基本额定动载荷小 于等于40KN的）：丝杠的一端支撑采用一个单列圆锥滚子 轴承，丝杠的另一端支撑背靠背方式成对使用的采用另外 一个单列圆锥滚子轴承-4）对雕刻加工及轻型传动：一 端支撑采用背靠背成对使用的角接触轴承；另一端支撑采 14-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（5）14-1、垂直安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（5）-配用轴承选择-配用轴承选择(大概进行选择核心的内容为两条：其一按710倍的（轴向力值+径向力值的合计值）作为轴承的额定(大概进行选择核心的内容为两条：其一按710倍的（轴向力值+径向力值的合计值）作为轴承的额定 说明说明 本表的寿命因素fh值得查表方法为：（其上-7-1、垂直安装进给丝杠轴：额定动载荷及初选丝杠规格直径：计算：中）-各类机械预期工作寿命Lh=15000小时本表的寿命因素fh值得查表方法为：（其上-7-1、垂直安装进给丝杠轴：额定动载荷及初选丝杠规格直径：计算：中）-各类机械预期工作寿命Lh=15000小时（另外也可（另外也可 按下表单独确定轴承的使用寿命小时h值）按下表单独确定轴承的使用寿命小时h值）；故按Lh/h=15000对应表中查得：球轴承的fh值=1.445-滚子轴承的fh值=1.39；故按Lh/h=15000对应表中查得：球轴承的fh值=1.445-滚子轴承的fh值=1.39 本表的速度因素fn值得查表方法为：（按其上-丝杠轴的平常平均转速值或（即当量转速值）Nm1=175转/分-故按n*r/min=175对应表中查得：球轴承的fn值=0.575-滚本表的速度因素fn值得查表方法为：（按其上-丝杠轴的平常平均转速值或（即当量转速值）Nm1=175转/分-故按n*r/min=175对应表中查得：球轴承的fn值=0.575-滚 子轴承的fn值=0.608子轴承的fn值=0.608 无表的力矩载荷因素fm值得到的表方法为：丝杠轴为悬臂结构时，得到的力矩载荷值较大-通常取值为fm=2：；对本题为两端支撑结构则得到的力矩载荷值较小-通常无表的力矩载荷因素fm值得到的表方法为：丝杠轴为悬臂结构时，得到的力矩载荷值较大-通常取值为fm=2：；对本题为两端支撑结构则得到的力矩载荷值较小-通常 取值为fm=1.5。取值为fm=1.5。 计算公式计算公式 当量动载荷P的基本计算公式见下： 计算公式计算公式 径向载荷Fr=0（根本不承受径向力值） 轴向载荷Fa=所有的 轴向力值=克服重力 并加速向上的合力 G1=其上的最大轴向 载荷=最大力值 =Fmax1 计算公式计算公式 角接触轴承分：15度；25度；40度，另圆锥滚子轴承也分 其上的工作温度ft值确定的方法为：比如轧钢传输带的工作温度ft通常=300度，所以ft=0.6取值。而大部分轴承接触热源温度均小于120度，所以大部分情况按ft=1取其上的工作温度ft值确定的方法为：比如轧钢传输带的工作温度ft通常=300度，所以ft=0.6取值。而大部分轴承接触热源温度均小于120度，所以大部分情况按ft=1取 值。值。 说明说明 首先按其上：（轴向载荷Fa+径向载荷Fr）*10倍=（1584+0）*10=15840N=15.84KN-作为额定轴承的动载荷，并结合前面选定的丝杠直径32来初选深沟球轴承的型号-为：6205 垂直安装丝杠时进给切削力： 的受力分析为： -所有的径向力值全部由丝杠螺母传给 粉红色的滑块与导轨把力承受了；故丝 杠两端的轴承支撑根本不承受径向力值 （况且在丝杠细长细长的中间部位几乎 没有抗弯强度，相应也承受不了径向力 值）。所以径向载荷Fr=0 -但是滑块根本又不承受丝杠的轴向力 值，所以所有的轴向力值均需由丝杠两 端的轴承支撑来承担。轴向载荷 Fa=所有的轴向力值=克服重力并加速向 上的合力G1=其上的最大轴向载荷=最大 力值=Fmax1 轴向载荷Fa=所有的 轴向力值=克服重力 并加速向上的合力 G1=其上的最大轴向 载荷=最大力值 =Fmax1 单列轴承i=1；双列轴承i=2 Pr=X*Fr+Y*Fa=0.56*0+1.31*1584 见其上：fh值 =1.445；fm=1.5； fd=1.2;fn=0.575;f t=1;P=Pr 计算公式计算公式 轴向载荷Fa=所有的 轴向力值=克服重力 并加速向上的合力 G1=其上的最大轴向 载荷=最大力值 =Fmax1 径向载荷Fr=0（根本不承受径向力值） Pr=0.67*Fr+1.41*F a=0.67*0+1.41*158 4=2233N 见其上：fh值 =1.445；fm=1.5； fd=1.2;fn=0.575;f t=1;P=Pr 依据值2.8-查手册P7-274页中的表7-2-65中Fa/（i*Z*Dw）=2.07对应尾值e=0.34 e=0.34；而轴向Fa/径向Fr=无穷大；所以结论：轴向Fa/径向Fre-故：对应表7-2-65中选值为： 结论：额定动载荷C的计算值=9.39KN;小于其上初选的14-1、5）中初选深沟球轴承的型号-为：6205（径向基本额定动载荷Cr=14KN）；故可行，同时：径向基本额定结论：额定动载荷C的计算值=9.39KN;小于其上初选的14-1、5）中初选深沟球轴承的型号-为：6205（径向基本额定动载荷Cr=14KN）；故可行，同时：径向基本额定 动载荷Cr=14KN9.39KN之间的动载荷Cr=14KN9.39KN之间的深沟球轴承深沟球轴承也均可选用也均可选用 首先按其上：（轴向载荷Fa+径向载荷Fr）*10倍=（1584+0）*10=15840N=15.84KN-作为额定轴承的动载荷，并结合前面选定的丝杠直径32来初选公司常选的25成对背靠背安 依据下表：Fa/Fr0.68时，径向当量载荷Pr=0.67*Fr+1.41*Fa=0.67*0+1.41*1584=2233N 结论：额定动载荷C的计算值=10.1KN;小于其上初选的14-1、6）中初选25成对背靠背安装的DB系列角接触的型号-为：7202DB（径向基本额定动载荷Cr=14KN）；故结论：额定动载荷C的计算值=10.1KN;小于其上初选的14-1、6）中初选25成对背靠背安装的DB系列角接触的型号-为：7202DB（径向基本额定动载荷Cr=14KN）；故 可行，同时：径向基本额定动载荷Cr=14KN10.1KN之间的可行，同时：径向基本额定动载荷Cr=14KN10.1KN之间的2525成对背靠背安装的成对背靠背安装的DBDB系列角接触的型号系列角接触的型号也均可选用也均可选用 首先按其上：（轴向载荷Fa+径向载荷Fr）*10倍=（1584+0）*10=15840N=15.84KN-作为额定轴承的动载荷，并结合前面选定的丝杠直径32来初选公司常选的成对背靠背安装的 计算公式计算公式 轴向载荷Fa=所有的 轴向力值=克服重力 并加速向上的合力 G1=其上的最大轴向 载荷=最大力值 =Fmax1 径向载荷Fr=0（根本不承受径向力值） Pr=0.4*Fr+1.9*Fa= 0.4*0+1.9*1584=30 09.6N 见其上：fh值 =1.39；fm=1.5； fd=1.2;fn=0.608;f t=1;P=Pr Pr=X*Fr+Y*Fa=0.56*0+1.15*1828 见其上：fh值 =1.445；fm=1.5； fd=1.2;fn=0.575;f t=1;P=Pr 计算公式计算公式 nc=10000000*f*d2/LC2 依据下表：Fa/Fre=0.32时，径向当量载荷Pr=0.4*Fr+1.9*Fa=0.4*0+1.9*1584=3009.6N 结论：额定动载荷C的计算值=12.385KN;小于其上初选的14-1、7）中初选32904单列圆锥滚子轴承（径向基本额定动载荷Cr=13.2KN）；故可行，同时：径向基本额定动结论：额定动载荷C的计算值=12.385KN;小于其上初选的14-1、7）中初选32904单列圆锥滚子轴承（径向基本额定动载荷Cr=13.2KN）；故可行，同时：径向基本额定动 载荷Cr=13.2KN12.385KN之间的载荷Cr=13.2KN12.385KN之间的单列圆锥滚子轴承单列圆锥滚子轴承的型号的型号也均可选用.也均可选用. 结论：额定动载荷C的计算值=9.51KN;小于其上初选的14-1、5）中初选深沟球轴承的型号-为：6304（径向基本额定动载荷Cr=15.8KN）；故可行，同时：径向基本额结论：额定动载荷C的计算值=9.51KN;小于其上初选的14-1、5）中初选深沟球轴承的型号-为：6304（径向基本额定动载荷Cr=15.8KN）；故可行，同时：径向基本额 定动载荷Cr=15.8KN9.51KN之间的定动载荷Cr=15.8KN9.51KN之间的深沟球轴承深沟球轴承也均可选用也均可选用 15、垂直及安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（6）-工作图设计-其中：Lk值表示丝杠所带动的滑板或工作台的行程长度值。-15、垂直及安装进给丝杠：其他各类参数确定及校对（6）-工作图设计-其中：Lk值表示丝杠所带动的滑板或工作台的行程长度值。-故丝杠的总长度从下图中可看故丝杠的总长度从下图中可看 出：L总=滑板或工作台的行程长度LK+丝杠螺母长度+2*25两头光电限位行程开关的长度+2*25两端光电开关后丝杠螺母不撞上轴承安装座的安全距离值+两端轴承安装座长度出：L总=滑板或工作台的行程长度LK+丝杠螺母长度+2*25两头光电限位行程开关的长度+2*25两端光电开关后丝杠螺母不撞上轴承安装座的安全距离值+两端轴承安装座长度 +丝杠两头分别冒出轴承安装座的长度。+丝杠两头分别冒出轴承安装座的长度。 说明说明 安全防 撞距离 25 10宽光 电限位 开关 联轴器圆螺母步进电机 10宽光 电回机 械原点 开关 10宽光 电限位 开关 轴承座 具体数据见下： 具体数据见下： 查汉江样本32丝杠的底径为： 计算公式计算公式 Fc=100000*K1*K2*d24/LC1 Ft=1.95*t*d2 Fc【(其上轴向最 大力值Fmax2）- （其上预拉伸力 计算公式计算公式 p1=4*轴向最大力值Fmax2/( *d22） p p1；为合格 计算公式计算公式 C0afs*轴向最大力值Fmax2 计算公式计算公式 1/Rmin= （1/Rsmin+1/Rb+1/ Rnu）-即 Rmin=1/ （1/Rsmin+1/Rb+1/ Rnu） 具体数据见下：插图12-1-47；并查三维图得到数值。 说明说明 合格依据为：其上最大允许临界转速nc空载最大移动速 查汉江样本32丝杠的底径为：丝杠底径d2约为=公称直径 滚珠直径=32-5.593。 具体数据见上插图中的（图中分别表示轴承与丝杠螺母）表：12-1-47；得到数 手册规定：丝杠垂直安装的取值为1/2；丝杠水平安装的取 合格依据为：压杆稳定性Fc【(其上轴向最大力值 Fmax2）-（其上预拉伸力Ft）】-反之为不合格. t=温度变化值-通常取值2.5;- 见上 注：丝杠底径d2约为=公称直径 滚珠直径。- 见上 具体数据见上插图中的（图中分别表示轴承与丝杠螺母）表：12-1-47；并查三 见上 说明说明 说明说明 合格依据为： p p1；为合格-反之为不合格. 注：丝杠使用高碳铬轴承钢“GCr15”-滚珠硬度HRC62-64;-丝杠与螺母滚 合格依据为：C0afs*轴向最大力值Fmax2：为合格- 手册规定：一般取值为12；有冲击及振动时取值为2 见上选定的丝杠,汉江样本FN3210-3循环圈数-5级精度- 1)基本公式：1/R=1/Rs+1/Rb+1/Rnu-其中R:表示系统 刚度-Rs:表示滚珠丝杠的拉压刚度-Rb:表示滚珠丝杠 两端所用轴承的支撑刚度-Rnu:表示滚珠丝杠轴向接触刚 度 2）所谓最大刚性值：是在丝杠 螺母最靠近两端轴承座位置时的计算值（此时滚珠螺母中 点至轴承支点距离为