丝杆传动工作台设计

Henan Polytechnic University 课程设计说明书 设计题目： 丝杆传动工作台 专业班级： 测 控 08-2 班 学 号： 学生姓名 ： 指导教师： 张登攀 目录 第一章 概述 1 1.1 课程设计目的 1 1.2 设计要求 2 1.3 注意事项 2 1.4 设计步骤 3 第二章 机械结构 总体与 零部件设计 4 2.1 总体设计方案 4 2.2 工作台的设计 5 2.2.1 工作台尺寸及重量 5 2.2.2 工作台简图 6 2.3 导轨的设计 6 2.3.1 导轨材料和类型选择 6 2.3.2 导 轨额定载荷的预算 7 2.3.3 导轨参数选择 7 2.3.4 滑动导轨的计算 8 2.3.5 导轨的润滑 9 2.4 丝杆的设计及计算 10 2.5 滚动轴承的选择及计算 18 2.6 联轴器的选择及计算 21 2.7 电机的选择 22 2.8 减速器的选型 24 第三章 机构润滑 26 3.1 导轨的润滑 26 3.2 螺纹连接的润滑 27 3.3 滚动轴承的润滑 27 第四章 丝杠传动工作台的装配 29 第五章 总结 30 附： 参考文献 1 第一章 概述 1.1 课程设计的目的 “精密机械设计基础” 课程设计作为实践环节对于整个课程具有非常重要的意义。学生在这个环节中不仅是完成一项指定任务，更重要的是实际走过一个完整的设计过程。学生在课程设 计中应该定位为设计者。设计者要进行方案筛选论证，要考虑装配关系，考虑结构工艺性，考虑选材。整个设计采用 AutoCAD 和 Solidworks 完成，从 3D建模到 2D 图纸。我们要求每人拿出至少一张可用于加工的图纸。这样的图纸，仅仅图形表达正确是远远不够的。图纸的尺寸标注要合理，要有尺寸公差和形位公差，要正确选择材料，要有技术要求。总之，通过课程设计要使学生知道，设计过程包括那些步骤，能够投放生产的加工图纸是什么样子。其目的是： （ 1）具体应用、巩固加深和扩大课程及有关先修课程的理论知识、生产知识，了解精密机械设计 的一般设计方法和步骤，培养学生的实际设计能力，为以后进行毕业设计打下基础 。 （ 2）掌握正确的设计思想。通过课程设计使同学掌握仪表的设计思路。机械产品设计，一般其主要过程为： （接受）设计任务（拟定）设计方案设计计算绘制装配图绘制零件图 设计过程中需注意以下内容： 1）满足使用要求（功能、可靠性及精度要求） 2）注意工艺性（结构合理、简单，经济性，外观要求） 3）熟悉有关规范、标准、手册 2 设计中涉及到的零件材料、结构等，均需按照有关标准选择；零件的尺寸、公差等亦应符合相关标准；制图也要符合一 定的规范。因此在课程设计过程中要求同学学习、掌握查阅标准及使用手册的能力。 1.2 设计要求 工作台水平行程如下表 1-1 所示，重复精度 0.05mm，承重 1.5kg，运行速度 5mm/s 设计内容：确定丝杠传动的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动参数；丝杠传动的设计计算；轴承、联轴器、润滑、联接件的选择及校核计算；绘制装配工作图；编写设计计算说明书。 数据编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 水平行程（ mm） 15 20 25 30 35 40 45 50 55 数据编号 10 11 12 13 14 15 16 17 18 水平行程（ mm） 60 65 70 80 85 90 95 100 110 表 1-1 1.3 注意事项 （ 1） 在课程设计前，应认真研究题目，明确设计要求和已知条件，阅读参考资料，了解课程设计的内容； （ 2） 对设计方案及结构，设计小组应进行讨论和对比，以明确优、劣、正、误，取长补短，改进设计； （ 3） 在正式进行设计计算前与指导教师充分讨论设计方案，明确设计方案； （ 4） 设计方案确定后，将确定的结构方案用计算机绘成草图给指导教师审阅，审阅后可绘制正式的设计图纸； 3 （ 5） 按规定编制设计计算说明书，将 设计说明书和全部图纸交指导教师审查，经认可后方可呈交； 1.4 设计步骤 （ 1）丝杠传动工作台总体设计方案 （ 2）工作台的设计 （ 3）导轨的设计 （ 4）丝杠的设计和校核计算 （ 5） 轴承的选型 （ 6） 联轴器的选型 （ 7） 电动机的选型 （ 8） 减速器的选型 （ 9） 机构 润滑 4 第二章 机械结构总体与零部件设计 2.1 总体设计方案 丝杠传动工作台总体设计方案的内容包括工作台尺寸设计、导轨设计、减速器的选择、联轴器和轴承的选择以及直流电机的选择。总体实物图如图 2-1 所示。 图 2-1 2.1.1 工作台的尺寸设计 由于所要承受的负载的重量较小，并且导轨的行程比较小，所以根据负载的重量可设计矩形工作台。 2.1.2 导轨类型设计 由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故设计滑动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动稳定性。 2.1.3 电机的选择 根据负载和工作台及零部件的重量较小，所以选用的电机的功率较小，可选用普通的直流电机，结合丝杠的转矩可选择所需的电机。 5 2.1.4 减速器的选择 因为工作台的水平行程比较小，丝杠的转速比较小，结合电机的转速较大，需选择传动比较大的减速器，又因为所需功率 较小，则可选用同轴圆柱齿轮减速器。 2.1.5 联轴器和轴承的选择 根据所选用的电机的转轴的尺寸和减速器的蜗轮和蜗杆的尺寸，可以选择合适的联轴器。由于在转动过程中，所受的轴向力比较小，主要承受径向力，所以可选择角接触轴承。 实物图如下图 2-2a所示： 结构件图如图 2-2b 示： 2.2 工作台的设计 2.2.1工作台外形尺寸及重量初步估计 工作台的相关参数设定为： 材料：灰铸铁 HT200，密度 =7.0g/cm3 长度 宽度 厚度： 50 60 10+50 35 10 2=30000+35000=65000mm3 工作台质量： m= V=7.0 65000 10-6=0.455kg G=4.55N 工作台 最大载荷： F=15N 6 2.2.2工作台简图 根据给定的有效行程，画出工作台简图。取两道轨的中心距为50mm，设计工作台简图如 2-3： 2.3 导轨的设计 2.3.1导轨材料和类型选择 滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触，优点：结构简单、接触刚度大，缺点：摩擦阻力大、磨损快、低速时易产生爬行现象。 在此我们选择滑动三角形导轨。导轨简图如图 2-4 所示 7 材料： 用于导轨的材料，应具有耐磨性好，摩擦因数小，并具有良好的加工和热处理性质。本设计导轨材料应选用 HT200，它具有较好的耐磨性，灰铸铁密度为 =7.0g/cm3。此灰铸铁导轨的硬度一般为 180200HBW。为了提高导轨表面硬度，采用表明淬火工艺，表面硬度可达 55HRC，导轨的耐磨性可提高 13 倍。 2.3.2导轨额定载荷的预算 工作台重量 G=4.55N，工作台最大载荷 F=15N，因此导轨额定静载荷为 F 静 =F+G=4.55+15=19.55N 2.3.3导轨参数选择 （ 单位 mm） H 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 65 80 100 125 H1 9 12 15 18 24 30 38 48 60 75 100 h 7 9 11 13 17 22 27 34 43 53 68 85 105 130 b不 大于 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 8 b1 900 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 1200 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 b2 不 小 于 900 0.8 1 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 1200 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 K不小于 0.8 1 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 K1不小于 1 1.2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 B = 600 6.93 9.24 11.55 13.86 18.48 23.09 28.87 = 900 12 16 20 24 32 40 50 64 80 100 130 H1 为推荐尺寸； B 仅供参考，允许使用不同宽度的棱面。 表 3-2-1 导轨参数 由表 3-1可选用 H=8 H1=12 h=9 b不大于 1.6 =600 B=9.24mm 滑块长度 导轨长度 L =H +L +0.5H =130mm H 行程 L 工作台长度 当 H 400mm 时， L1.5H +L 2.3.4滑动导轨的计算 根据导轨的初步尺寸和形状，以及受力情况，求出导轨面上的压力分布，然后算出导轨面上的平均比压和最高比压，其值低于 使用经验所推荐的许用比压值。 为了使导轨磨损均匀及提高工作寿命，导轨上的压力应尽可能平均，从表中可得，许用最大比压约为许用平均比压的二倍，因此在实际设计实验中，通常只计算平均比压。 P =（ P2+G） /BL P (公斤 /厘米 2) P 计算平均比压 (公斤 /厘米 2)； P2 垂直载荷（公斤）； 9 G 导轨面所承受的总重量，包括工件和工作台的重量（公斤）； B 导轨的水平投影宽度（厘米）； L 与工作台接触的导轨面总长度（厘米），对于圆周运动导轨，L= D， D为原型导轨的平均直径（厘米）； p 许用平均比压 (公斤 /厘米 2)， P =(1.5+0.455)/2/(0.924 5)=0.216(公斤 /厘米 2) 如下表 3-2 所示： 铸铁导轨的许用比压 (公斤 /厘米 2) 导轨种类 直线运动导轨 圆周运动导轨直径 D 中等机 床 重型机 床 磨床 D300 环状工 作台 单导轨 双导轨 主运动导轨 平均比压 45 23 4 3 2 1.5 最大比 压 8 4 进给运动导轨 平均比压 1215 5 0.250.40 最大比 压 2530 10 0.500.80 表 3-2-2 查表得 P =0.250.40 p p 则导轨尺寸设计合理 2.3.5导轨的润滑 保证导轨的良好的润滑，是减少导轨的摩擦和磨损的另一个有效措施。这主要是乳化油的分子 依附 在导轨接触面，从而阻止活减少导轨面间直接接触的缘故。 选择导轨润滑油的主要原则是载荷越大、速度越低，则油的粘度应越大；垂直导轨的润滑油粘度，应比水平导轨的润滑油的粘度大些。在工作温度变化时，润滑油的粘度变化要小。润滑油应具有良好的润 10 滑性能和 足够的油膜强度，不侵蚀机件，油中的杂质应尽量少。 对于精密机械中的导轨，应根据使用条件和性能特点来选择润滑油 。 机床导轨的润滑方法： 导轨类型 使用何种润滑 剂 润滑方法 备注 普通的滑动导轨 L-AN全损耗系统用油 油绳、油轮、油枪、压力循环 没有爬行的卧式机床 液压 -导轨油 由液压系统供油 各类的磨床导轨和液压系 统采用同一种油 导轨油 油绳、油轮、油枪、压力循环 适用于有爬行现象的机床 油雾 排除空气，并要求工作表面 没有切屑 润滑脂 滑动面较短时用脂枪或压盖脂 杯注入到油槽里 适用于垂直导 轨和偶尔有慢速运动的导轨 表 3-2-3 因此由上表可知本设计选用 精 密机床导轨油润滑。 2.4 丝杠的设计 滑动螺旋的特点：结构简单，加工方便；易于实现逆行程自锁，工作安全可靠；摩擦阻力大，传动效率低；容易磨损，轴向刚度较差。 滚珠螺旋的特点：摩擦阻力小，传动效率高；磨损小、寿命长、工作可靠性好；具有运动的可逆性，应设防逆动装置；轴向刚度较高，抗冲击性能较差；结构复杂，加工制造较难；预紧后得到很高的定位精度（约达 5um/300 ）和重复定位精度（可达12um）。 参照设计要 求发现，滑动螺旋和滚动螺旋均可满足要求。拟选定 11 滚动螺旋传动方式。 滚动螺旋的工 作原理如图 2-5 所示，丝杠 4 和螺母 1 的螺纹滚道间置有滚珠 2，当丝杠或螺母转动时，滚珠 2 沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置 3，如图 2-5a 所示的反向器和图 2-5b 所示的挡珠器，它们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。 (1)滚珠丝杆副的选用与校核计算 导轨摩擦力 Fu=u(m1+m2)g=2.874N 其中 m1 =1.5 移 动负载 ； m2 =0.455 工作台质量和滑块质量 ； u=0.15 导轨与支撑之间的摩擦系数 u 查下表： 常用材料的滑动摩擦系数 摩擦副材料 静摩擦系数 us 动摩擦系数 u 无润滑 有润滑 无润滑 有润滑 钢 -钢 0.15 0.10.12 0.1 0.050.1 钢 -青铜 0.10.15 0.150.18 0.07 (2)轴向载荷 Fxmax和等效轴向载荷 Fm的计算 12 Fxmax=kFx+u(Fz+G)+( m1+ m2)a=12.08N 其中负载移动阻力系数 k=1.15 ； Fx 负载移动阻力； Fz= m2g； G= m1 g； a=v/t=5mm/s2； Fxmax=Fm=12.08N； (3)预设滚动丝杆基本参数 螺纹公称直径 d0=10 ； 导程 Ph=2.5； 钢球直径 Dw=1.488mm； 圈数列数 i k=2.5 1； 螺杆滚道曲率 rs=0.52 Dw； 转速 n=V/Ph=120r/min； (4)计算动载荷 Ca Ca =kh KF KH Kl Fm/kn=69.54N 寿命系数 Kh =(Ln/500)1/3 工作寿命 Lh查下表： 各类机械预期工作时间 机械类型 Lh 备注 普通机械 普通机床 数控机床 精密机床 测试机械 航空机械 5000 10000 10000 15000 20000 20000 15000 1000 250（天） 16（ h） 10（年） 0.5（开机率） =20000 由于是普通丝杆传动，选 Lh =15000h； 又查表得： 载荷系数 载荷性质 无冲击平稳时 一般运行 有冲击和振动 13 KF 1-1.2 1.2-1.5 1.5-2 硬度系数 硬度系数 大于等于 58 55 50 KH 1.0 1.11 1.56 精度系数 精度系数 1、 2、 3 4、 5 7 KA 1.0 0.9 0.8 由上表知： 载荷系数 KF=1.2；动载荷硬度系数 KH=1.0； 转速系数 Kn=（ 33.3/n） 1/3,其中 n 是丝杆转速； 短行程系数 KL=1.0。 (5)螺旋导程角 =arctan Ph/ d0= arctan0.417=4.6o （ 6） 基本额定载荷校核 Ca Ca=fc（ icosa） 0.7Z2/3Dwwtana=281.8N fc= KF KH KA Fm=14.533 其中 fc： 与滚珠丝杆副滚道的几何形状制造精度和材料有关的系数一圈螺纹滚道内的钢球数量 Z= d0/Dw； 钢球滚到便面在接触点处的公法线与螺纹轴线的垂直线间的夹角 a=45 o 由上可知： Ca大于 Ca （ 7） 基本静载荷 Coa 计算 Coa =KF KH F=6.6N*1.2=7.92N F 轴向载荷 取 F=6.6N； 基本额定静载荷 Coa =focizDw2sina=5261N 当 a=45 o时， rs/ Dw=0.52, foc=63.7 Coa 小于 Coa，所以符合要求。 14 （ 8） 驱动转矩 T T=(F* d0/2)tan（ + ） =6.6*5* tan（ + ） =13.8N*mm 当量摩擦角 ； 由旋动运动变为直线运动时 tan =0.0025 （ 9） 当量应力 =（ 4F/ d22） 2+3(T/0.2 d23)2） 1/2=0.026Mp d2= d0+2e-2rs=10+0.06-1.548=8.51mm e 滚到圆弧偏心距， e= rs-Dw/2=0.03mm （ 10） 许用应力 牌号 铸件预计抗拉强度 单铸试棒最小抗拉强度（ Mp） 用途举例 铸件壁厚（ mm） 抗拉强度 b （ Mp） 大于 小于等于 HT100 2.5 10 20 30 10 20 30 40 130 100 90 80 100 适于对强度无要求的零件（外罩、底板） HT150 2.5 10 20 30 10 20 30 40 175 145 130 120 150 适于对强度要求不高的零件（机床底架、轴承座） HT200 2.5 10 20 30 10 20 30 40 220 195 170 160 200 适用于对强度、耐磨性要求较高的零件（气缸、齿轮） 由上表易知：铸铁抗拉强度最小为 100Mp，而且刚的抗拉强度较之更大，所以小于 ，设计符合要求。 （ 11） 轴向载荷 F产生的轴向变形量 F 滚珠丝杆常见的三种安装方式 : 15 固定 自由 固定 支撑 固定 固定 选定，即固定 固定 F=FLj（ L-Lj） /E*A*L=2.625*10-3mm 其中 Lj 丝杆两支撑间距离， Lj=35mm； L 丝杆计算长度， L=(35-25)/2+25=30mm E 丝杆材料的弹性模量 查表可知： 钢 E=2.07*105(Mpa) A 丝杆的计算截面积 A=（ d0-D） 2/4=70.85mm2 （ 12）转矩 T 产生的轴向变形量 T T =（ T* Lj *Ph） /2 gIP=2.898*10-6mm 其中 IP 丝杆的计算截面积的极惯性矩 IP= （ d0-D） 4/32=799.23426 16 G 丝杆材料切变模量 钢： G=8.3*104 （ 13） 轴向载荷 F使钢球与螺旋滚道间产生的轴向变形 a 当 rs/Dw=0.52 时，且滚动螺杆两边有预紧，则： a=(0.3*10-3*KZF)/ Z(DW*FP)1/3=5.664*10-5 mm 参数如下： Z 工作螺母中的钢球总数 Z=m*j*k Z 一圈螺母中的钢球数 Z=( * d0)/ DW FP 预紧力 一般取 FP= Fmax/3 KZ 载荷分布不均匀系数 一般取 KZ=1.2 （ 14） 温升引起的轴向位移 a 材料线膨胀系数 at（表内数值 *10-6/OC） 材料 温度范围（ OC） 20 20-100 20-200 20-300 工业用铜 （ 16.6-17.1） （ 17.1-17.2） 17.6 黄铜 17.8 16.8 20.9 碳钢 （ 10.6-12.2） （ 11.3-13） （ 12.1-13.5） 铸铁 （ 8.7-11.1） （ 8.5-11.6） （ 10.1-12.2） 镍铬合金 14.5 由上表综合考虑取 at=11*10-6/OC t=at tlo=1.1*10-6 mm 其中 at 线性膨胀系数 at=11*10-6/OC 17 t 丝杆温度 一般为 3-5 OC t =4 OC lo 螺纹有效长度 lo =25mm （ 15） 丝杆轴向总变形量 = F+ T+ a+ t=2.625*10-3mm+2.898*10-6mm +5.664*10-5 mm+1.1*10-6 mm =2.686*10-3mm （ 16） 丝杆的轴向刚度 K =F/ =2457 （ 17） 刚度条件 K 丝杆允许轴向刚度 K 小于 K =18*104 所以符合条件 （ 18） 重复定位度 = Fst/K =0.00269mm=2.69m K ：轴向刚度 Fst：导轨间最大静摩擦力 小于 =0.05mm=50m 所以符合要 求 （ 19） 滚珠丝杆副的许用转速 Dn值 滚珠丝杆副的许用转速 滚珠丝杆副的转速过高，会产生共振，影响正常运转，损坏机器。 nmaxnc =（ 60a 2/2 Lc2） *（ EIg/rA） 1/2=fd2*107（ r/min） a：安全系数， a=0.8 E：弹性模量， E=2.07*105MPa I：丝杆剖面最小惯性矩， I= d22/64 d2: 螺纹底径， mm 18 g： 9.8N/Kg r： 材料比重， r=7.65*105N/mm3 A： 螺纹底径面积， A= d22/4 （ mm2） Lc： 计算许用转速 nc用的安装距离， mm 固定 固定安装方式中， Lc为丝杆计算长度，指 F 和 T 作用处到固定轴承端的距离， Lc=30mm，安装系数如下表所示： 序号 安装方式 f Kz Kc 1 固定 -自由 1.875 3.4 0.25 2.5 2 固定 -支撑 3.927 15.1 2 20 3 固定 -固定 4.730 21.9 4 40 滚珠丝杆副的 Dn值 当滚珠丝杆精密等级为 1 5 级时： 20710mm*r /min=10*2071=donmax 70000mm*r/min （ 20） 传动效率：由螺旋运动变为直线运动时， =tan /tan（ + ， ） =0.417/0.41994=99.3 tan ， =0.0025 tan =0.417 ：螺纹升角 2.5 滚动轴承的选则与校核 选择轴承的类型与多种因素有关，通常根据下列几个因素： 允许空间。载荷大小和方向。例如既有径向又有轴向联合载荷一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承，如径向载荷大，轴向载荷小，可选深沟球和外圈都有挡边 的圆柱滚子轴承，如同时还存在轴或壳体变形大及安装对中性差，可选用推力调心滚子轴承。轴承工 19 作转速。旋转精度。轴承的刚性。轴向游动。 由上综合：本设计选用角接触球轴承 初选轴承为 a=25o的角接触球轴承。 （ 1） 径向外载荷 Fr： Fr=（ m1+ m2） g=19.159N （ 2） 轴向外载荷 Fa： Fa=Fxmax=12.08N （ 3） 轴承支反力： R1=R2=R=Fr/2=9.5795N （ 4） 轴承派生轴向力： 查表得： S1=S2=S=0.7R=6.70565N （ 5） 轴承所 受轴向载荷：因 S1+ Fa S2 则 A2= S2+ Fb2= S1+ FA=6.70565+12.08=18.78565N A1= S1=6.70565N 附表： 基本尺寸 /mm 基本额定 载荷 /KN 极线转速/r*min-1 安装尺寸 /mm d D B Cr Cor 脂 油 da min Da max ra max 10 26 8 4.92 2.25 19000 28000 12.4 23.6 0.3 26 8 4.75 2.12 19000 28000 12.4 23.6 0.3 30 9 5.82 2.95 18000 26000 15 25 0.6 30 9 5.58 2.82 18000 26000 15 25 0.6 （ 6） 计算轴承所受当量载荷 Pr 因轴承工作时有冲击，查表载荷系数为 fp=1.4 因 A1/R1=0.7e=0.68 A2/R2=1.42e=0.68 且 A2A1 Pr=P2=fp（ xR2+ yA1） =1.4(0.41 9.5795+0.81 6.70565)=13.10284N （ 7） 基本额定动载荷 C C=(Prfh/ft)*(60nL,n/106)1/2=983.2N L,h: 轴承预期计算寿命， L,h=15000h, 20 Fh： 寿命指数，当 L,n=15000h时， fh=3.11 Ft： 温度系数， ft =1.0 （ 8） 根据基本额定载荷 C，查找机械手册表 5-5-22，初选 7000AC 型角接触轴承。 基本参数（尺寸）： d=10mm D=26mm B=8 a=8.2mm 安装尺寸 (mm)： da=12.4 Da=23.6 ras=0.3 基本额定动载荷 Cr=4.75Kn 静载荷 Cor=2.12 计算寿命 Lh Lh=(106/60n)(ftCr/Pr)fh=6.744 104h LhL,h=15000h 且 CCr 因此，轴承合格。 （ 9） 滚动轴承座 基本尺寸 d=10mm (滚动轴承里轴的直径 ) d2=15mm（与 d相对另一侧宽度） D=26mm （径向最宽外径） A：滚动轴承轴向宽 工作温度 / T T 为丝杆最大转矩 联轴器选择合格。 附表： 型号 公称转矩Tn 许用转速 轴孔直径 d（ H7） 轴孔长度 D D1 转动 惯量 J 重量 铁 钢 铁 钢 Y型 J、J1型 /N*m /r*min-1 /mm /kg* m2 /kg YL1 YLD1 10 800 13000 10、 11 25 22 71 53 0.0018 0.94 12、 14 32 27 16、 18、 19 42 30 22 2.7 电机的选择与校核 常用的电机有 ： YR 系列（ IP23）绕线转子三相异步电动机、 YH系列高转差率三相异步电动机、 YC系列电容启动异步电动机。 YC 系列电动机 ： 其体积小，重量轻，结构简单，运行可靠，维修方便。两个端盖式轴承。 E 级绝缘，防护等级 IP44，冷却方式机座 号 63以上位 IC0141,56以下为 IC0041。广泛应用在机械传动设备上，如小型机床，冶金、化工、纺织、医疗器械及日用品电器。 因此选用此电机， 其基本参数如下： 传动比 i=12.5 导程 L0=2.5mm 丝杆直径 d=10mm 驱动负载质量 m=1.955kg 丝杆平移速度 v=0.005m/s 加速度 a=0.005m/ s2 =0.15 g=9.8N/kg 外负载力计算： Fw=mgf=1.9159N 惯性负载力 ： Fj=ma=0.009775N 折算到电动机轴上的负载力矩为： Tm=(1/i) (l0/2 ) (Fw+Fj)=0.00006081N m 折算到电动机轴上的转动惯量： Jm， =(1/i2) (l0/2 )2 m=1.738 10-9kg m2 电动机轴的转速： n=i (v/l0)=1500r/min 电动机的功率计算因为重力负载在任何速度下都是相同的，属 于在峰值力矩下，以峰值转速不断驱动的负载，则电动机的功率 23 为： Pm（ 1.5 2.5） Tcpnlp / 其中， = 1* 2* 36* 42* 5=0.64 1 丝杆传动效率 2 凸缘联轴器传动效率 3 滚子轴承传动效率 4 精度为 8 级的齿轮传动效 5 刚性联轴器的传动效率 附表： 类别 传动型式 效率 类别 传动型式 效率 圆 柱 齿 轮 传 动 很好跑和的 6级精度和 7级精度齿轮传动（稀油润滑） 0.980.99 滑 动 轴 承 润滑不良 0.94 8级精度的一半齿轮传动（稀油润滑） 0.97 润滑正常 0.97 9级精度的齿轮传动（稀油润滑） 0.96 润滑特好 0.98 加工齿的开式齿轮传动（干油润滑） 0.940.96 液体摩擦 0.99 铸造齿的开式齿轮传动 0.900.93 滚动轴承 球轴承（稀油润滑） 0.99 滚子轴承（稀油润滑） 0.98 联 轴 器 浮动联轴器 0.970.99 丝杠传动 滑动丝杠 0.3 0.6 齿轮联轴器 0.99 滚动丝杠 0.85 0.95 弹性联轴器 0.990.995 万向联轴器（ a 30） 0.970.98 万向联轴器（ a30） 0.950.97 梅花接轴 0.970.98 液力联轴器 (在设计点 ) 0.950.98 24 则 Pm=（ 2 0.00006081 2 25） /0.64=0.02985W 综上所述，查机械设计手册表 17-1-97 可得： 代 号 功率 /W 转速r/min 效率/ 功率因数 COS 堵转转矩 额定转矩 堵转电流/A 声功率级dB（ A） 机座 铁芯 极数 45 1 2 16 3000 35 0.90 0.6 1 65 2 2 25 40 1.2 1 4 10 1500 24 0.85 0.55 0.8 60 2 4 16 33 1 50 1 2 40 3000 47 0.90 0.5 1.5 65 2 2 60 53 2 1 4 25 1500 38 0.85 0.55 1.2 70 2 4 40 45 1.5 2.8 减速器的选择与校核 减速器种类繁多，圆柱齿轮减速器两级展开式是两级减速器中最简单的一种。齿轮相对于轴承位置不对称，当轴产生弯曲变形时，载荷在齿宽上分布不均匀，因此，轴应设计得具有较大的刚度，并尽量使高速级齿轮远离输入端。高速级可制成斜齿，低速级可制成直齿。相对于分流式讲 ，用于载荷较平稳的场合。 所以 优先选择圆柱齿轮减速器两级展开式。 又知，丝杆传动需要的最大功率： Pm=（ 2 0.00006081 2 25） /0.64=0.02985W 25 丝杆传动需要的最大转矩： T=(F* d0/2)tan（ + ） =6.6*5* tan（ + ） =13.8N*mm 最终确定减速器基本参数如下： 公称传动比 i=12.5 输入转速 n1=1500 r/min 输出转速 n2=120 r/min 功率 P=1.06kw 转矩 T=72.5N m 通过以上数据对比，减速器符合要求。 附表： 公称传动比 i 输入转速 n/r min 功率、转矩 中心矩 a/mm 50 60 80 100 125 140 155 额定输入功率 P1/kw 额定输出转矩 T2/N m 10 1500 P1 T2 1.15 66.5 2.08 122 3.54 210 6.55 384 11.1 666 14.5 867 19.0 113.8 1000 P1 T2 0.92 79 1.68 145 2.89 253 5.37 466 9.23 819 12.2 1080 16.1 142.9 750 P1 T2 0.8 91 1.48 170 2.56 296 4.78 549 8.29 974 11.0 1291 14.7 1730 500 P1 T2 0.61 104 1.16 197 2.05 352 3.87 660 6.81 1187 9.07 1580 12.2 2126 300 P1 T2 0.42 117 0.81 225 1.46 414 2.81 789 5.08 1457 6.85 1967 9.33 2667 12.5 1500 P1 T2 1.06 72.5 1.94 133 3.30 229 5.83 405 9.94 706 13.0 921 17.1 121.1 1000 P1 T2 0.84 84.5 1.56 158 2.68 274 4.77 489 8.22 862 10.9 1142 14.5 1519 750 P1 T2 0.73 97 1.36 182 2.37 321 4.24 574 7.36 1021 9.76 1354 13.1 1817 500 P1 T2 0.55 110 1.05 209 1.87 376 3.41 687 6.02 1240 8.04 1654 10.8 2229 300 P1 T2 0.37 120 0.72 232 1.31 429 2.46 805 4.45 1492 6.02 2019 8.22 2754 26 第 三 章 机构的润滑 3.1导轨的润滑 按滑动速度和平均压力来选择粘度 。 下表是按照导轨滑动速度和平均压力来选择其润滑油的粘度。其中的粘度和国标 GB/T7632-1987机床用润滑剂的选用中所推荐的 两种导轨油 L-G68、 L-G150 和两种导轨 -液压油 L-HG32 与 L-H68的粘度相当。 按滑动速度和平均压力来选择其粘度（ 40） (单位： mm2/s) 滑动速度（ mm/min） 比压 /MPa 0.01 0.1 1 10 100 1000 0.05 0.1 N68 N68 N68 N68 N32 N32 0.2 0.4 N150或220 N150或220 N150 或220 N150或220 N68 N68 表 4-1-1 S=L B=50*10=500mm2 式中： S 导轨和工作台支柱接触面积 L 工作台支柱长度 B 导轨宽度 P=F 静 /S=19.55N/5 10-4 =3.91 104Pa=0.039Mpa F 静 导轨额定静载荷 V=5mm/s=300mm/min 由以上计算及表可知导轨的润滑油选择 N32 27 3.2螺纹联接的润滑 螺纹联接由螺纹紧固件或被联接件的螺纹部分构成，如螺钉、螺栓、螺母与管件螺纹连接等。通常要求能圆滑地旋紧、松开并兼有自锁作用，有的还要求紧密性，对所加润滑剂要求不高，但长期固定放置会阴环境介质如潮湿、受热等影