机械机床毕业设计69数控铣床的滑枕部分全套毕业设计说明书.doc
机械机床毕业设计69数控铣床的滑枕部分全套毕业设计说明书
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机械毕业设计论文
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机械机床毕业设计69数控铣床的滑枕部分全套毕业设计说明书,机械毕业设计论文
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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 王先 职 称 设计（论文）题目及专题 ： 数控铣床的滑枕部分 nts 目录 摘 要 . 1 一、毕业设计的基本要求和资料 . 4 二、电机的选择及其参数 . 5 三、主传动带轮的设计过程及加工工艺 . 7 四、隔垫的设计 . 16 五、电机调整垫和支座的设计 . 16 六、主轴的设计过程及加工工艺 . 17 七、丝杠计算过程及加工工艺 . 20 八、轴承座设计 . 36 九、滑枕箱体设计 . 36 十、总结 . 37 十一、参考文献 . 38 nts 第 1 页 共 40 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 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 2 页 共 40 页 2 Summary Process 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 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 3 页 共 40 页 3 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 words Belting in step screw bulge set nut finish fit nts 桂林航天工业高等专科学校 第 4 页 共 40 页 4 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 FAGOR SPM 132X1 22Kww； 2、主传动比： 1： 3； 3、电机：西班牙 FAGOR FXM74伺服电机： 26KN； 4、滚珠丝杠用轴承：德国 2BC 60推力接触轴承； 5、滚珠丝杠副：日本 THK BNFN 型 6310-5RRG0+1300 C3 6、同步带及带轮： HTD-8M； nts 桂林航天工业高等专科学校 第 5 页 共 40 页 5 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 1-1 SPM32XL的参数 S1额定功率 Kw S6-40%额定功率 Kw S1额定扭矩 Nm S6-40%额定扭矩 Nm 额定电压 V S1电流 A S6-40%额定电流 A 额定转速 rpm 最大转速 rpm 惯量 10 Kgcm2 重量 Kg 推荐的SPD主轴驱动 推荐的SCD主轴驱动 数值 22 28 140 178 270 62.3 79.3 1500 7000 0.13 158 3.15 表 1-2 尺寸（ mm） 参数 H A B C K V W DxW bxh M N P O F X S T SPM 132 216 332 89 12 790 205 42 12 265 230 300 4 14 264 65 75 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 6 页 共 40 页 6 32XL *110 *8 2、 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 Kg 1200 rpm 2000 rpm 3000 rpm 4000 rpm Lo（ Amps） FXM74 26 130 6.2 10.4 15.4 20.6 120 31.6 表 1-4 尺寸（ mm） 型号 AC1 AC2 LB BR D E F GD GA R M N P1 P2 S T LV ST ACV LP FXM74 185 185 323 53 32 58 10 8 35 50 215 180 245 245 15 4 945 M10 x22 205 303 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 7 页 共 40 页 7 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 SK ，1 . 4 2 2 3 0 . 8isP k p K W nts 桂林航天工业高等专科学校 第 8 页 共 40 页 8 （ 4）求模数 m：依计算功率 iP =30.8Kw小带轮转速 1n =7500prs，查图得出 m=2.5； （ 5）求小轮齿数 1Z ：根据小带轮转速 1n ，查表得出 min 20Z ；按 1Z minZ 的条件确定 1Z 或按下式计算： 1Z = kZ minZ （ kZ 为大于 1 的小带轮增齿系数，设计时自定）取 1Z =30。则 2Z =i 1Z 。因由题意传动比 i=1:3 则 2Z =90. （ 6） 查表 -带轮节圆直径： 1D 76.39； 2D 229.18； （ 7）验算传动带线速度 V（ cm/s）： 1 3 . 1 4 7 6 . 3 9 1 5 0 0 6/6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0DnV m s 满足： V 2取 nZ 6；并满足如下近似等式： Zn 21 1126DD Za 1 2 2 9 . 1 8 7 6 . 3 9 3 0 1 3 . 0 92 6 4 0 0 （ 9） 初定中心距： 根据文献 1 中公式（ 10-11）得 1 2 0 1 20 . 7 2d d a d d 即 00 . 7 7 6 . 3 9 2 2 9 . 1 8 2 7 6 . 3 9 2 2 9 . 1 8a 02 1 3 .9 6 1 1 .1a 取 0a =400 （ 10） 确定标准齿形带长度 dL ：对于开口传动（本设计采用开口传动）；可按照下式计算 0dL ： nts 桂林航天工业高等专科学校 第 9 页 共 40 页 9 =1294.33mm 圆整至 dL =1304mm （ 11） 计算实际中心距： 00 1 3 0 4 1 2 9 4 . 3 340022ddLLaa =404.835mm （ 12） 计算带宽 b：依 Zn 查表得出 1zK , 0.085iK ; 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; 0.40Mpa254 0.25+（外径 -254） 0.005 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 13 页 共 40 页 13 表 1-9 带轮外径 (mm) 径向允许跳动量 (mm) 203.20 0.13 203.20 0.13+（外径 -203.20） 0.005 4、 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 840-8M 840.00 105 1304-8M 1304.00 163 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 14 页 共 40 页 14 3、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 12 8 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 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 15 页 共 40 页 15 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 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 16 页 共 40 页 16 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。 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 17 页 共 40 页 17 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， Wp d3/16(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 T 9.55 106p/n T和 C从参考文献 3中表 10-3查得： T： 40 52Mpa C： 107 98 d= 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 6 3109 . 5 5 0 . 2PTTTW d n 6 3333 9 . 5 5 1 00 . 2 ppdCT n n nts 桂林航天工业高等专科学校 第 18 页 共 40 页 18 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： 61mm 71mm 85mm 100mm 两中心孔和 64中心架 7 热处理 调质 T245 8 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 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 19 页 共 40 页 19 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 d 57.8mm，并在两段间加调整垫，右边用孔用弹性挡圈 -A型，外径 D 117mm。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 Mt 700Nm178Nm， nts 桂林航天工业高等专科学校 第 20 页 共 40 页 20 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。nts 桂林航天工业高等专科学校 第 21 页 共 40 页 21 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 20 m/300mm；全行程 25 m；重复定位精度 20 m；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 3000 1500 0.6 10 2920 60 一般切削 1500 800 0.8 30 1850 80 精切削 800 300 1 50 1320 100 快速进给 0 0 8 10 800 800 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 22 页 共 40 页 22 2、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 nts 桂林航天工业高等专科学校 第 23 页 共 40 页 23 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Ph nts 桂林航天工业高等专科学校 第 24 页 共 40 页 24 hpPh= 33m a xm a x81 0 1 0 1 0 /800v rmn 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、 n3 nn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、 F3 Fn 。 30 . 6 1 0 6 010 1n 30 . 8 1 0 8 010 2n 31 1 0 1 0 010 3n 38 1 0 8 0 010 4n 则 1 2 31 2 31 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0nmnt t t tn n n n n LL=160rpm 由： 1 2 11 5 0 0 0 3 0 0 0 0 3 0 0 0 1 5 0 0xW N W N P n N X2、 、 、 P 、4 1 2 3 40 1 5 0 0 8 0 0 3 0 0 0X Z Z Z ZP P N P N P N P 、 、 、 、 得 1 3 0 0 0 1 5 0 0 0 3 0 0 0 0 1 5 0 0 4 9 5 0 0FN （ ）2 1 5 0 0 1 5 0 0 0 3 0 0 0 0 8 0 0 4 7 2 0 0FN （ ）3 8 0 0 1 5 0 0 0 3 0 0 0 0 3 0 0 4 6 0 0 0 （ ） 3121 2 31 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0nmn ttttn n n n n LL3 3 3121 1 2 21 0 0 1 0 0 1 0 0nnnmmtttF n F n F nF nLL311 2 3 41 0 0 . 6 0 . 8 1 8hvn v v vp 1由 代 如 数 据 v 、 、 、 得1 1 2()x i z iF p w w p 代 入 数 据 ：nts 桂林航天工业高等专科学校 第 25 页 共 40 页 25 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 wf =1.3、表 17查得： 1: 3级取 af =1、表 18查得：可靠性97%取 cf =0.44，已知 hL =20000 则： 表 16.负荷性系数 wf ： 负荷性质 无冲击（很平稳） 轻微冲击 伴有成绩或震动 fw 1: 1.2 1.2: 1.5 1.5: 2 表 17.精度系数 af ： 精度等级 1， 2， 3 4， 5 7 10 fa 1.0 0.9 0.8 0.7 表 18.可靠性系数 cf ： 可靠性 % 90 95 96 97 98 99 fc 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 4 0 1 5 0 0 0 3 0 0 0 0 0 4 5 0 0 0FN （ ）3 3 3 3 34 9 5 0 0 0 6 4 7 2 0 0 2 4 4 6 0 0 0 8 0 4 5 0 0 0 5 0 1 6 6 . 8 1 0160mF 3 6 0 ( )100 mwa m m hacFfC n L Nff3 1 . 36 0 1 6 0 2 0 0 0 0 2 8 4 3 ( )1 0 0 1 0 . 4 4mam FCN nts 桂林航天工业高等专科学校 第 26 页 共 40 页 26 表 19.预加负荷系数 ： 预加负荷类型 轻预紧 中预紧 重预紧 fe 6.7 4.5 3.4 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/K 1/ 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（ 1/3: 1/2）。文艺一般情况下可按照下式进行计算： eFmaxam eC f F4 . 5 4 9 5 0 0 2 2 2 7 5 0 ( )amCN nts 桂林航天工业高等专科学校 第 27 页 共 40 页 27 1/K 1/ 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。 m F0/ 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 d0 63mm，循环圈数 n 5，丝杠外径 d1 62.5mm，钢球直径 DW 70.144mm；刚度 K 2505N/ m； 2002 101 0 0 . 0 3 9 ( / )mmmF L F Ld N m mE 5已 知 E = 2 . 1 1 023 0 0 0 3 5 0 00 . 0 3 9 5 5 . 1 4 65mdnts 桂林航天工业高等专科学校 第 28 页 共 40 页 28 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 pF 。 当最大轴向工作载荷 Fmax 能确定时max13PFF，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： C a t Lu 11.8 10-6 Lu 11.8 10-6 3 1440=42 m； 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： 11.8 Lu：滚珠丝杠副的有效行程： Lu行程 +（ 814） Ph 1300+10 10=1440mm F t= I A E/L=a t d2 E 1.95 t d2 1.95 3 d22 16006N； 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 2.1 105； （ 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。 m a x11 4 9 5 0 0 0 1 6
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