机电一体化系统设计计算过程.doc

中国艺工 已知: 工作台重量 W1=500N，工作台最大行程 LK=800mm，工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数=0.1，静摩擦系数0=0.2，快速进给速度Vmax=15m/min 定位精度20m/300mm，全行程25m,重复定位精度10m,要求寿命20000小时(两班制工作十年)。）确定滚珠丝杠副的导程）确定允许的最小螺纹底径）校核）机械传动系统图）选择步进电机）设计控制系统例：某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算: 已知: 工作台重量 W1=5000N 工作及夹具最大重量W2=3000N 工作台最大行程 LK=1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数=0.1 静摩擦系数0=0.2 快速进给速度 Vmax=15m/min 定位精度20 m/300mm 全行程25m 重复定位精度10m 要求寿命20000小时(两班制工作十年)。表1 1)确定滚珠丝杠副的导程因电机与丝杠直联，i=1由表1查得代入得：按表，取2）确定当量转速与当量载荷（1）各种切削方式下，丝杠转速 由表1查得 代入得 （1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷由表1查得 代入得（3）当量转速由表1查得代入得（2）当量载荷代入得3）预期额定动载荷（1） 按预期工作时间估算按表查得：轻微冲击取 fw=1.3按表查得：13取 按表查得：可靠性97%取fc=0.44已知：Lh=20000小时代入得（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载Fmax计算：按表10查得：中预载取 Fe=4.5代入得取以上两种结果的最大值4）确定允许的最小螺纹底径（1） 估算丝杠允许的最大轴向变形量 （1/31/4）重复定位精度 （1/41/5）定位精度 : 最大轴向变形量m已知：重复定位精度10m, 定位精度25m =3 =6取两种结果的小值 =3m(2）估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 (1.11.2)行程+（1014）已知：行程为1000mm, 代入得5）确定滚珠丝杠副的规格代号（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式（2）由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-36) 确定滚珠丝杠副预紧力 其中7）行程补偿值与与拉伸力（1）行程补偿值 式中：=（24）(2) 预拉伸力代入得8）确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格（1） 轴承所承受的最大轴向载荷 代入得 （2）轴承类型两端固定的支承形式，选背对背60角接触推力球轴承（3） 轴承内径 d 略小于取 代入得 （4）轴承预紧力预加负荷（5）按样本选轴承型号规格 当d=30mm 预加负荷为：FBP 所以选7602030TVP轴承 d=30mm预加负荷为9 ) 滚珠丝杠副工作图设计(1) 丝杠螺纹长度Ls：Ls=Lu+2Le 由表二查得余程Le=40绘制工作图（2）两固定支承距离L1按样本查出螺母安装联接尺寸丝杠全长L（3）行程起点离固定支承距离L0由工作图得Ls=1290L1=1350L=1410L0=3010 ) 电机选择11 ) 传动系统刚度（略）（1）丝杠抗压刚度 1）丝杠最小抗压刚度Ksmin ：最小抗压刚度 N/md2 ：丝杠底径L1 ：固定支承距离Ksmin=575 N/m2）丝杠最大抗压刚度Ksmax=Ksmax ：最大抗压刚度 N/mKsmax=6617 N/m(2)支承轴承组合刚度1)一对预紧轴承的组合刚度KBO=22.34KBO：一对预紧轴承的组合刚度 N/mdQ ：滚珠直径 mmZ ：滚珠数Famax ：最大轴向工作载荷 N ：轴承接触角由样本查出7602030TUP轴承是预加载荷的3倍dQ=7.144 Z=17 =60Kamax=8700 N/mKBO=375 N/m2）支承轴承组合刚度由表13两端固定支承Kb=2 KBOKb=750 N/mKb ：支承轴承组合刚度 N/m3）滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度KC= KCKC ：滚珠和滚道的接触刚度 N/