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文档简介

桂林航天工业高等专科学校 第 2 页 共 42 页桂林航天工业高等专科学校毕业设计(论文)任务书系 别 机械工程系 专 业 机械设计与制造 学生班级 姓 名 学 号 指导老师 职 称 设计(论文)题目及专题:数控铣床的滑枕部分 39 目录 摘要- 2 -一、毕业设计的基本要求和资料- 5 -二、电机的选择及其参数- 6 -三、主传动带轮的设计过程及加工工艺- 8 -四、隔垫的设计- 17 -五、电机调整垫和支座的设计- 17 -六、主轴的设计过程及加工工艺- 18 -七、丝杠计算过程及加工工艺- 21 -八、轴承座设计- 37 -九、滑枕箱体设计- 37 -十、总结- 38 -十一、参考文献- 39 - 桂林航天工业高等专科学校 第 39 页 共 42 页 摘要随着机械加工行业的快速发展,对机床设备要求越来越高,数控机床已广泛应用。1、在机床传动系统中,同步带传动应用越来越广。因为它把摩擦传动改善为啮合传动,避免了打滑,传动精神准确,效率高,传动比大,功率高。现在已初步系列化,标准化,带轮和同步带可以直接购买。2、轴用来支承回转零件或同时传递运动和动力,轴的结构设计就是确定轴的外形和全部结构尺寸。影响轴的结构因素很多,如轴在机器中的安装位置形式;作用在轴上的载荷性质、大小;零件在轴上的位置及其和轴的联接方式;轴的加工工艺和装配工艺等,所以轴没有标准的结构形式,设计时应对不同情况进行具体分析。对一般轴的结构设计要求是:1)轴和轴上零件有准确的工作位置;2)轴上各零件应有可靠的相对固定;3)良好的制造和安装工艺性;4)形状、尺寸应有利于减少应力集中。3、滚珠丝杠传动是在丝杠和螺母之间放入适当数量的滚珠,使丝械和螺母之间的摩擦由普通丝杠的滑动摩擦改善为滚动摩擦的一种螺旋传动装置。其作用是装旋转运转变为直线运动,它由滚珠丝杠、螺母、滚珠、滚珠循环返回装置等零件组成。其特点为:摩擦小,逆正效率高;磨损小,寿命长;通过预紧可消除轴向间隙,提高传动精度;不自锁;结构较复杂,工艺性差,成本高。4、零件加工应遵循基本的机械加工顺序安排:先粗后精,先面后孔,先主后次,基面先行,热处理按段穿插,检验按需安排,完善加工工艺体系可以保证和提高产品的质量,提高劳动生产率,降低成本。 关键字:同步带滚珠丝杠胀套螺母粗糙度配合SummaryProcess the fast development of the profession along with the machine,Is more and more high to equipments of machine tool request,NC machine toolalready extensive applied,output of it is growing rapidly.1.In the system of machine tool for transmitting devise,belting in step have applicated more and more wide.Because it spread the friction moving improvement as the wheel gear moving,avoid beating to be slippery,moving is accurate,the efficiency is high,the ratio is big,the power is high.Xow they have already in first standarded.Gears and beltings in step may purchase directly.2.The shaft is used to accept the turn-over spare parts or to deliver powered motion and the motve in time.the axial construction design is to makes sure the axial shape and all sizes constructions.The factors influencing The axial construction are many,such as stalk at gearing in the machine position with form、Function or charge on the stalk is the kind and the sizes of it、parts in the position no shaft and the method of engagingi to the shaft、Properties processing and assembing etc.So the shaft has no standarded construction.Request of deigning the general shaft condtruction have these that the shaft and parts in it contain accurate work position,parts in shaft should be fixed oppoditly in the position, Properies well manufacturing and processing, the shape、sizeshould benefit to decrease“stress raisers”.3.Improve transmission precision and rigidity enter the system of giving the baoo silk pole nut (enter give system sharply) , worm gear worm (circumference enter give system) and support structure to determine their transmission preeision and main part or rigidity, must guarantee machining accuracy of them at rirst, for adopt walk into electrical machinery drive turn on the ring system especially so. In enter for the drive chains to join and moderate the gear wheel, can reduce pulse equivalent, can improve the preeision of the trandmission from the point of what has been designed. In addition can also adopt dispelling the ball silk pole nut vice axial transmission interval clocely in advance rational; Support the bearing of the silk pole in order to improve the structure rigidity supported closely in advance; Dispel gear wheel, worm gear, etc.transmit interval among, measure these is it improve transmission precision to help. Rigidity is entered insufficiently for the system to make the workingbench (or tow the board) produce creeping and vibration. For adopt cylinder is it enter give system to drive ,because compression of rluid rigidity very much low, must limit the greatest journey of its cylinder.Key wordsBelting in step screw bulge set nut finish fit一、毕业设计的基本要求和资料(一)、毕业设计的基本要求 1、毕业设计必须使学生完成机械工程师的基本训练,培养其综合预备用多学科理论知识和技能,以解决中等复杂的工厂技术实际问题能力,主要包括设计、研究方案的分析计算、原综述、方案方法的拟订及依据材料的确定等。2、毕业设计是一项创造性的劳动,培养学生树立正确的设计思想,勇于时间,勇于探索和开拓创新的精神,使其具备一定的创造能力,掌握现代设计方法,适应社会对人才培养的需要。3、培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风,通过毕业设计这一教学环节对学生进行独立承担实际任务能力的全面训练,学生必须独立完成毕业设计任务的全过程,以培养其的实践能力。4、学生必须具备一定的外语读、写能力,以适应社会发展和对人才应用的要求,在毕业设计中都应结合毕业设计课题进行必要的外文阅读和翻译外文资料。5、学生必须具备一定的计算机应用能力,在毕业设计中都应结合毕业设计课题利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化程序,具备必要的计算机绘图能力,尽量采用3D软件进行设计。6、学生应通过毕业设计培养作为工厂技术人才应该具有的基本精神,强化工厂时间意识,对设计工作的质量负责,具有高度的责任感,树立实事求是的科学作风,严格遵守规章制度。(二)设计技术条件1、主电机:西班牙FAGORSPM132X122Kww;2、主传动比:1:3;3、电机:西班牙FAGORFXM74伺服电机:26KN;4、滚珠丝杠用轴承:德国2BC60推力接触轴承;5、滚珠丝杠副:日本THK BNFN型6310-5RRG0+1300 C36、同步带及带轮:HTD-8M;7、胀套: 武汉正通ZI型。 (三)设计要求1、部件装配图;2、主要零件图;3、主要零件工艺规程;4、计算过程。二、电机的选择及其参数1、SPM主轴电机主要特性和参数见表1-1和1-2。表1-1SPM32XL的参数S1额定功率KwS6-40%额定功率KwS1额定扭矩NmS6-40%额定扭矩Nm额定电压VS1电流AS6-40%额定电流A额定转速rpm最大转速rpm惯量10Kgcm2重量Kg推荐的SPD主轴驱动推荐的SCD主轴驱动数值222814017827062.379.3150070000.131583.15表1-2尺寸(mm)参数HABCKVWDxWbxhMNPOFXSTSPM32XL132216332891279020542*11012*826523030041426465752、FXM无刷AC伺服电机特性和参数见表1-3和1-4。表1-3特性静态扭矩Nm峰值扭矩Nm电机额定转速的静态电流惯量Kgcm2重量Kg1200 rpm2000 rpm3000 rpm4000rpmLo(Amps)FXM74261306.210.415.420.612031.6表1-4 尺寸(mm)型号AC1AC2LBBRDEFGDGARMNP1P2STLVSTACVLPFXM741851853235332581083550215180245245154945M10x22205303三、主传动带轮的设计过程及加工工艺1、同步带轮传动简解同步带亦称同步齿形传动,如图所示:(P104)。它由梯形同步带与齿轮带组成,有时也附加紧轮,(本设计不带有张紧轮)它是带传动的改进与发展。从摩擦传动改变啮合传动,避免了打滑,常用做较精密的传动,具有如下特点:a、传动较精密;传动平稳,能吸震,噪声小。b、预张紧力小,轮轴上所承受的负荷亦相对较小;c、同步带可用复合材料制作;d、传动中心距要求较严、安装精度要求较高,对两带轮轴线,平行度及中心距要求严格;维护保养方便,能在高温,灰尘,水及腐蚀介质中工作,不需润滑;e、同步带为预制件,已趋于标准化,由专业厂生产。同时,同步带所传递的线速度可达到50m/s、功率可达到300kw、传动比I可达到1/10(极限允许1/20)、效率可达0.98左右。f、同步带有强力层和基体两部分组成,强力层由钢丝绳和玻璃纤维制作,基体由聚氨酯或氯丁橡胶制成。g、带轮可以自行设计也可采购,为了保证齿形带和带轮的正确啮合,它们的周节应相等,带的齿形角与带轮的齿槽角相等且为14度,带与带轮制造工艺复杂。2、同步带轮计算和选择(1)带轮结构分无边和有边两种,如中心距大于小轮直径8倍,选用有边结构,如线速度大于25 m/s带轮应进行平衡检验;(2)小带轮设计为BF型,大带轮为BS型,传动轮中心距要求较严,安装精度要求较高;(3)求计算功率:根据工作条件依参考文献1中表2.4-6查处工作情况系数,(4)求模数m:依计算功率=30.8Kw小带轮转速=7500prs,查图得出m=2.5;(5)求小轮齿数:根据小带轮转速,查表得出;按 的条件确定或按下式计算:=(为大于1的小带轮增齿系数,设计时自定)取=30。则=i。因由题意传动比i=1:3 则=90.(6)查表-带轮节圆直径: 76.39;229.18;(7)验算传动带线速度V(cm/s): 满足: V 2取6;并满足如下近似等式:Zn (9)初定中心距:根据文献中公式(10-11)得 即取=400(10) 确定标准齿形带长度:对于开口传动(本设计采用开口传动);可按照下式计算:=1294.33mm圆整至 =1304mm(11)计算实际中心距: =404.835mm(12) 计算带宽b:依Zn查表得出, ; F=9.8N/mm; q=29N/(mm.m); Fc=qv2/g=0.15N/mm;按下式计算b: 圆整至 b=95(13)验算切应力r: r=0.49 0.78Mpa;0.40Mpa2540.25+(外径-254)0.005表1-9带轮外径(mm)径向允许跳动量(mm)203.200.13203.200.13+(外径-203.20)0.0054、HTD-8M圆弧同步带齿型尺寸如下图所示: HTD-8M(节距=8.00mm)同步带规格、型号、尺寸表:表1-10规格节线长(mm)齿数840-8M840.001051304-8M1304.001633、小带轮的加工工艺过程序号工序名称工序内容定位基准1锻造毛坯锻造2热处理正火3粗车粗车外圆各段和端面留加工余量1mm粗车内孔留加工余量0.5mm外圆和端面4精车精车外圆留加工余量0.3mm精车端面精车内孔外圆和端面5钻孔钻4-M6-6H螺纹底孔5内孔和端面6攻丝攻4-M6-6H螺纹内孔和端面7滚齿滚齿后留磨削余量0.3mm内孔和端面8插键槽插128的键槽内孔和端面9钳钳工除毛刺10磨削磨削外圆内孔和端面11磨齿磨齿内孔和端面12电焊电焊挡环13热处理表面热处理发蓝14检验终结检验4、大带轮的加工工艺过程序号工序名称工序内容定位基准1锻造毛坯锻造2热处理正火3粗车粗车外圆留加工余量1mm车通气槽粗车内孔两段为60.2mm和67mm粗车A、B端面,A面留0.5mm加工余量外圆和端面4精车精车外圆留加工余量0.3mm精车A端面精车内孔至67.8mm外圆和端面5磨削磨削出68H7外圆和端面6钻孔钻6-M6-6H螺纹底孔5外圆和端面7攻丝6-M6-6H螺丝外圆和端面8滚齿留加工余量0.3mm内孔和端面9磨削磨削外圆内孔和端面10磨齿磨齿内孔和端面11热处理表面热处理发蓝12检验终结检验四、隔垫的设计为了使小带轮在电机输出轴上可以固定,必须限制其轴向自由度;并由于电机输出轴有一个M16-H6的螺纹孔。于是可以设计一个“T”隔垫,再用内六角圆柱螺钉来拧紧。根据带轮内孔和外圆尺寸,螺钉直径,带轮总长求出一些主要参数如:外径32h6,54,端面四个通孔所在圆的直径为53,内孔分别为18,28。隔垫的具体形状和参数见零件图。五、电机调整垫和支座的设计1、电机调整垫的作用是用于调整两带轮中心距,使同步带和带轮保持一定松紧关系便于正常工作。于是调整垫要与电机和支座联接,对其设计要求比较严格,特别是起定位作用的接触部位经济精度和表面粗糙度要求更严,设计过程要充分考虑电机固定板和支座的结构,具体形状和参数见图。2、支座用来支撑电机,要求有足够的刚度和强度,为了节约成本可选用灰铸铁,其主要接触表面要有一定的经济精度和表面粗糙度。六、主轴的设计过程及加工工艺1、主轴是主传动系统的组成部件。主轴的经济精度、强度、刚度影响着机床的切削精度。当轴的长度于直径比大于12时称挠性轴,就要根据轴的工作情况采取一些必要措施保证其刚性。在本次设计中因为轴的中间不受径向力,可以不对其刚性进行校核,主要校核轴的强度。2、估算轴的最细部位直径:其中Wp为抗扭截面系数,Wpd3/16(mm 3)轴传递的功率为P(kw),轴的转速为n(r/min),轴传递的扭矩为T9.55106p/nT和C从参考文献3中表10-3查得:T:4052MpaC:10798d= C3(p/n)-3=26.18mm为了提高轴的搞弯强度和刚度并参考轴的设计手册取其一倍大的最小的轴径值,即最小直径为60mm。3、轴加工工艺过程轴只要支承起来才能运转,轴与轴衬的配合部分称轴颈,轴颈的长与轴颈的直而不同,主要取决于抗压强度和散热要求。如采用滚动轴衬时,轴颈的确定必须与滚动轴承综合考虑,因为轴承是标准件。由于轴上装有各种零件,为保证不同要求的配合表面和精度等数,便于定位减少精加工面,大部分轴设计成稍大于理论轴外形的阶梯轴。轴上零件的定位除了台肩外,还可利用套筒或挡环。在轴的加工过程中,轴端和各台阶应有倒角,为了减少集中应力的影响,轴的过度部分有过度圆弧,如有配合则半径应小于零件的倒角半径。对于要求磨削的表面需要车越程槽。轴类零件主要表面的加工顺序在很大程度上取决于定位基准的选择。一般以外圆为粗基准,以轴两端面的顶尖孔为精基准。以顶尖孔为精基准除了使设计基准与定位基准重合外,同时也能获得较高的定位精度,即使二次装夹,调头加工也能得到较好的相互位置精度。主轴加工工艺过程:序号工序名称工序内容定位基准1备料2精锻3热处理正火4荒车荒车外圆并车端面外圆5钻孔钻两端中心孔外圆6粗车粗车外圆各段得:61mm71mm 85mm 100mm两中心孔和64中心架7热处理调质T2458精车精车外圆60.2mm 70.2mm精车端面并车倒角两中心孔和61中心架9磨削磨削台阶面,大端与轴承配合面,小端起至200mm的一段两中心孔和60中心架10粗铣粗铣大端凹槽留0.4加工余量外圆和台阶面11精铣精铣凹槽外圆和台阶面12终检终结检验4、轴承的选用根据主传动系统输出轴所受载荷情况:主要承受径向载荷。故可选用最普通的深沟球轴承,其性能为主要承受径向载荷,亦能承受一定的双向轴向载荷:高速时可用来承受纯轴向载荷,并且价格便宜。由参考文献4中表9-1查出轴承代号分别为6212,6214。5、弹簧挡圈选择由于要固定轴承的位置,为了便于设计采用最简单的挡圈和台阶固定方式:对6212左边用轴弹性挡圈-A型,内径d57.8mm,并在两段间加调整垫,右边用孔用弹性挡圈-A型,外径D117mm。对轴承6214右端由轴的台肩来固定,左由轴、孔用弹性挡圈-A型固定。6、胀套选用武汉正通ZI 型 型胀套结构图SPM132XL主电机的额定扭矩为178Nm,根据大带轮孔的尺寸可确定ZI型胀套的参数:dxD=60x68传递扭矩Mt700Nm178Nm,传递轴向力Ft=23.5KN,而该轴在工作中轴向载荷比较小,所以三组胀套足以。7.锁紧螺母选用锁紧螺母的工作原理是采用螺母和螺栓之间的摩擦力进行自锁的。本次设计选用台湾YINSH YSK型 M50x1.5,具体尺寸和形状见图:七、丝杠计算过程及加工工艺1、概述轴向间隙等措施,使丝杠副具有高的定位精度和重复定位精度。3)、传动可逆性:滚珠丝杠副没有滑动丝杠粘带磨擦,消除了在传动过程中可能出现的爬行现象,滚珠丝杠副能实现两种传动方式将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动并传递动力。 4)、磨损小寿命长:滚珠丝杠传动是在丝杠和螺母之间防入适当数量的滚珠,使丝杠和螺母之间的摩擦由普通丝杠的滑动摩擦改善为滚动摩擦的一种螺旋传动装置。其作用是将旋转与动转变为直线运动,它由滚珠丝杠、螺母、滚珠、滚珠循环返回装置等零件组成。其特点为: 1)、传动效率高:在滚珠丝杠副中,自由滚动的滚珠与运动在丝杠与螺母之间传递。这一传动方式取代了传统螺纹丝杠副的丝杠与螺母直接作用方式,因而以极小滚动摩擦代替了传统丝杠的滑动摩擦,使滚珠丝杠传动率达到90%以上,整个传动副的驱动力矩减少至滑动丝杠的1/3左右,发热率也因此得到幅度降低。2)、定位精度高:滚珠丝杠副发热率低,温升小以及在加工过程中对伺刚采取预拉伸并拉紧消除 由于对丝杠滚道形状的准确性、表面硬度、材料的选择等方面加以严格控制,滚珠丝杠副的实际寿命远高于活动丝杠。 5)、同步性能好:由于滚珠丝杠副运转顺滑、消除轴向间隙以及制造的一致性,采用多套滚珠丝杠副方案驱动同一装置或多个相同部件时,可获得很好的同步工作此外摩擦小,逆正效率高;通过预紧可消除轴向间隙,提高传动精度;不自锁;结构较复杂,工艺性差,成本高。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛应用于各中工业设备、精密仪器尤其是近年业滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元,在机床行业得到广泛的运用。极大的推动了机床行业的发展。1、基本参数:工作台重量:W1=15000N;工件及夹具最大重量:W2=30000N;工作台最大行程LK=2000mm;工作台导轨磨擦系数:动摩擦系数=0.1,静磨擦系数:0=0.2;快速进给速度:Vmax=8m/min;定位精度20m/300mm;全行程25m;重复定位精度20m;要求寿命20000小时(两班制工作10年)其他状况见下表:切削方式纵向切削力Pxl(N)垂直切削力Pzi(N)进给速度Vi(m/min)工作时间百分比t%丝杠轴向荷载(N)丝杠转速r/min强力切削300015000.610292060一般切削15008000.830185080精切削8003001501320100快速进给008108008002、设计过程:使用条件、负载、速度、加速度、最大行程、位置精度、寿命 P类T类确定滚珠丝杠副的导程滚珠丝杠副的载荷及转速计算 确定预期额定动载荷Cam按精度要求确定滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m由强度计算确定滚珠丝杠副的最小螺纹底径确定滚珠丝杠副的螺母型式代号确定预紧力基本额定静载荷验算对预拉伸滚珠丝杠,计算行程补偿值C和预拉伸力Ft确定滚珠丝杠副支承所用轴承的型号、规格滚珠丝杠副工作图设计各种传动力矩的计算,电机选择传动系统刚度计算传动系统刚度验算及滚珠丝杠副的精度选择、订货代号滚珠丝杠副精度经验选择滚珠丝杠副临界压缩载荷Fc的校验滚珠丝杠副的极限转速nc的校验滚珠丝杠副Dn的校验滚珠丝杠副形位公差的标注(1)确定滚珠丝杠副的导程Ph由传动关系图,工作台最高移动速度vmax,电机最高转速nmax,传动比i等确定Ph。工作台最高移动速度Vmax=8m/min,电机最高转速nmax=800r/min,传动比I等确定PhPh=计算出的Ph按规定的公称值的较大值圆整,故Ph=10。(2)、滚珠丝杠副的载荷及转速计算: 1)、最小载荷Fmin:机器空载时滚珠丝杠副的传动力,如工作台重量引起的摩擦力。 2)、最大载荷Fmax:选机器承受最大负载时滚珠丝杠副的传动力。如机床切削时,切削力在滚珠丝杠轴向的分力与导轨摩擦力之和即为Fmax(这时导轨摩擦力是由工作台、工件、夹具三折总的重量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同引起)。 3)、滚珠丝杠副的当量转速nm及当量载荷Fm:滚珠丝杠副在n1、n2、n3nn各转速下,各转速工作时间占总时间的百分比分别为t1%、t2%、t3%tn%,所受载荷分别是F1、F2、F3Fn 。 则=160rpm 由: 得 则: (3)、确定预期额定动载荷: 1)、按滚珠丝杠副的预期工作时间Lh(小时)计算由表16查得:轻微冲击 取=1.3、表17查得:13级取=1、表18查得:可靠性97%取=0.44,已知=20000 则:表16.负荷性系数:负荷性质无冲击(很平稳)轻微冲击伴有成绩或震动fw11.21.21.51.52表17.精度系数:精度等级1,2,34,5710fa1.00.90.80.7表18.可靠性系数:可靠性%909596979899fc10.620.530.440.330.21表19.预加负荷系数:预加负荷类型轻预紧中预紧重预紧fe6.74.53.4 2)、有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负载Fmax计算:式中Fe由表19查得:fe=4.5 Fmax=F1=49500N 则以上两种结果中选较大的为滚珠丝杠副的Cam=222750(N)3)、按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m 1)、估算滚珠丝杠的最大允许轴向变型量m一般情况下影响死区间隙的主要因素程序自大到小排列顺序是:a、滚珠丝杠本身的拉压刚度K;b、支承轴承的轴向刚度kb; c、滚珠丝杠副中滚珠与滚道的接触刚度kc; d、折合到滚珠械副的伺服系统的刚度kR; e、联轴节的刚度kt; f、滚珠丝杠副的扭转刚度kk;g、螺母座、轴承座的刚度kh。所以滚珠丝杠副窗系统的刚度K可按下式计算:1/K1/ ks+1/ kb+1/ kc+1/ kR+1/ kt+1/ kk+1/ kh其中前三项最主要,而ks又占总量的(1/31/2)。文艺一般情况下可按照下式进行计算:1/K1/ ks+1/ kb+1/ kc在机械装置中移动部件处在不同位置时系统的刚度K是不同的,刚度最小处用kmin表示。当滚珠丝杠副轴向有工作载荷用作时,传动系统中便产生弹性形迹,且F/K。从而影响了系统的传动精度,而kmin处系统受影响最大。机床或机械装置的伺服系统精度大多在空载下检验。空载时作用在滚珠丝杠副上的最大轴向工作载荷是静摩擦力F0。移动部件在kmin(又称摩擦死区误差)。它是影响重复定位精度的最主要因素。一般占重复定位的(1/21/3)。所以规定滚珠丝杠副允许的最大轴向变形。mF0/ kmin(1/3 1/4)重复定位精度=3。影响定位精度最主要的因素是滚珠丝杠副的精度,其次是滚珠丝杠本身的拉压弹性变形(因这种弹性变形随滚珠螺母在滚珠丝杠上的位置变化而变化)。以及滚珠丝杠副摩擦力矩的变化等。一般估算m= d2m, Ca = Cam,但不宜过大,否则会使滚珠丝杠副的转动惯量偏大,结果尺寸也偏大。接着再确定公称直径。循环圈数,滚珠螺母的规格代号有关的安装连接尺寸。0在样本中查表得丝杠底径57.3mm,则可确定公称直径d063mm,循环圈数n5,丝杠外径d162.5mm,钢球直径DW70.144mm;刚度K2505N/m;动载荷Ca =62.4KN,静载荷Coa =258KN,由此确定规格代号为:(查样本可得到)BNFN 6310-5RRG0+1539 C3。(6)对预紧滚珠丝杠副,确定其预紧力Fp:当选择预紧螺母形式的滚珠轴承丝杠副时需定预紧。当最大轴向工作载荷Fmax能确定时,因为Fmax=F1=495000N能确定,所以(7)对预紧拉伸的滚珠丝杠副,计算行程补偿值C和预拉伸力Ft,对于两端固定支承,需要预拉伸的滚珠丝杠副应规定目标行程补偿C,并计算预拉伸力:CatLu11.810-6 Lu11.810-631440=42m;C:行程补偿值:t:温度变化值:在此1取3,a:丝杠的线膨胀系数:11.8Lu:滚珠丝杠副的有效行程:Lu行程+(814) Ph1300+1010=1440mmF t=IAE/L=at d2E1.95t d21.953 d2216006N;F t:预拉紧力;d2:滚珠丝杠螺纹底径:57.3mm;t:滚珠丝杠的温升:3;E:杨氏模量2.1105;(8)确定滚珠丝杠副支承所用的轴承规格型号:1)选用规格:按题目要求选用推力角接角轴承。其主要功能是:可以承受以轴向方向为主的联合载荷。大的接触角允许在高轴向铡度情况下承受大的轴向载荷。径向载荷不超过预紧的90%。因为单向推力角接触球轴承只能趁手一个方向的轴向载荷。因此它必须与第二个轴承作相对配置。一般这类轴承以二个一组或四个一个组使用。主要用于进给系统滚珠杠传动器支承。它有如下优点:在组合部件系统应用中(装有不同直径的滚珠丝杠传动器的变形结构)只需要改变轴直径,而不必改变其它的连接尺寸。2)确定IBC60推力角接触轴承的代号及参数选用推力角接触轴承的代号为BS50M100,具体参数如下:内径50mm;外径D=100mm;C1=70500N;C2116000N;宽度B20mm;预紧M级为6400N;轴向刚度M级为1390N;起动摩擦力矩M级为0.26Nm;(9)滚珠丝杠副的作用设计:1)、滚珠丝杠副的螺纹长度;(查表得:35;Le =40mm)则=2190表20.(单位:mm)公称导程456810121620余程16202432404550602)滚珠丝杠副螺母的安装连接尺寸可查样本:D1D2L2D3BD4D5D6hD7MD8L1规格代号9090201382211213.52213112M8175BNFN6310-53)、滚珠螺母不应该承受径向载荷及颠覆力矩,应使作用在螺母上的轴向合力通过丝杠轴心。4)、可以用螺母的外圆柱面及法兰凸缘的内侧做安装基准,同时要求螺母座孔与丝杠轴承孔同心。螺母座孔端面与螺母座孔轴轴线垂直。当所受载荷冲击力不大时,可仅用螺母法兰凸缘的内侧安装基准面,这时应保证螺母与导轨垂直,装配应找螺母外圆与丝杠支承孔同心。5)、插管式滚珠轴承丝杠副水平放置时为使滚珠轴承的循环更流畅,应将插管置于滚珠轴承丝杠轴线的上方。6)、显赫机螺母座时,轴承座及紧固螺钉时要注意保证足够的刚性,在承载荷方向设计加强筋。7)、由作用确定滚珠丝杠长度尺寸。(10)传动刚度预紧计算:1)传动系统的刚度K计算:Ks:滚珠丝杠副的拉压刚度:滚珠丝杠副的拉压刚度Ks是滚珠螺母至丝杠轴向固定处距离a(mm)的函数。 N/m当a= L0时(螺母在行程两端处)刚度最大Ksmax= =4320N/mKb:滚珠丝杠副的轴向刚度。查样本资料为:Kb750 N/mKc:滚珠丝杠副的滚珠与滚道的接触刚度:2)、计算Ks滚珠丝杠副的拉压刚度是滚珠螺母至丝杠轴向固定处距离(mm)的函数。如下图:行程比n=L/L1;由曲线2,两端支承固定,当a=L1/2时(即处在两支承的中点时)刚度最小:查样本L1=230,则:当a=L0时(螺母在行程两端处)刚度最大:查样本L0=25,则: 3)、计算Kb查样本资料Kb=2340N/m。4)、计算Kc=对预紧的滚珠丝杠副,轴向工作载荷为F(N)式中查样本上的刚度(N/m),查得=215 N/m额定动载荷,查样本得=6790N由上述可知Fp=165000N,则:一般校核时:,由于数控机床精度在机床空载下验收,=2F0/Kmin称摩擦死区误差。F0是机床空载时导轨上的静摩擦力:则:称为传动系统刚度变化引起的定位误差。按JB/GQ1140-89规定的数控机床反向误差值主要取决于,而定位误差主要取决于滚珠丝杠副的精度,其次是。1)、滚珠丝杠副的精度验算0.8反向差值,即Kmin1.6F0/反向差值(已知反向差值后重复定位精度为20m)0.820,则:1.63000/20=240Kmin。2)、滚珠丝杠的精度选择开环控制系统中使用的滚珠丝杠副对于预紧的滚珠丝杠副,轴向预紧载荷Kc (Fp/(0.1Ca)1/3=1361 N/mKc:刚度(查样本中得到):2505 N/m;Ca:额定动载荷:查样本可得62.4KN由前可知,Fp4.26KN,一般校核时: 1/Kmin1/Ks+1/Kb+1/Kc 1/357所以Kmin357 N/m 1/Kmax1/Ks+1/Kb+1/Kc 1/454 Kmax454 N/m1)验算传动系统刚度:Kmin1.6 F0/反向差值160357可知反向差值或重复精度为102)传动系统刚度变化引起的定位误差:k= F0(1/Kmin-1/Kmax) 0.6m(F00W 11000N)3)滚珠丝杠副的精度确定:V300p:任意300mm内的行程变动量对半闭环控制系统而言;V300p0.8(300mm定位精度-k)=23.4m;定位精度为20m/300V300p23.4n max1000nc:极限转速(r/min);Lc2:临界转速计算长度(查表及工作图得:1606)E:杨氏弹性模量2.1105;:材料密度:钢密

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