经济型数控铣床x-y工作台设计

毕业设计（论文）经济型数控铣床x-y工作台设计学生姓名：方鹏学 号：所在系部：机械电子工程系专业班级：2010机械设计指导教师：日 期：2012年5月4日毕业设计（论文）任务书系 部机械电子工程系指导教师游达章职 称学生姓名方鹏专业班级2010机械设计学 号设计题目经济型数控铣床X-Y工作台设计设计内容目标和要求（设计内容目标和要求、设计进度等）本课题设计经济型数控铣床X-Y工作台，应满足实用性能和加工精度的要求。1. 调研：了解各种数控铣床进给伺服系统中二维工作台的工作性能和加工要求情况，了解开环伺服传动系统的组成和特点，提出应满足的技术要求和条件，分析、比较各种可能的方案，并提出初步设计方案；2. 研究和确定数控铣床进给伺服系统的总体设计方案，要求有必要的分析和计算过程；3. 结构设计：要求画出总体结构图、关键零部件图并对关键零部件进行校核和验算；4. 控制系统设计：要求画出控制系统原理图；5. 撰写设计说明书6. 基本技术要求： 数控铣床X-Y工作台的设计参数：规格工作台行程(mm)工作台、夹具及工作重力(N)工作台快移速度(m/min)最大进给速度(m/min)走刀方向最大切削分力/垂向最大切削分力x,y向相同(N)启动加速时间ms定位精度mmX纵向Y横向X纵向Y横向X纵向Y横向X纵向Y横向1600400880300350055001.41.40.60.64000/3000500.01根据数控机床要求，由调研确定工作台定位精度和重复定位精度、脉冲当量等参数；7. 完成进给伺服系统的机械结构装配图一张、微机控制应用系统电路原理图一张；8. 设计进度：1) 15 周：主要进行毕业设计准备工作，熟悉题目，收集资料，明确研究目的和任务，构思总体设计方案；2) 610周：进行设计过程的具体计算，绘图；3) 1113周：编写毕业设计论文，准备毕业设计答辩。指导教师签名：年 月 日系 部审 核 此表由指导教师填写 由所在系部审核毕业设计（论文）学生开题报告课题名称经济型数控铣床X-Y工作台设计课题类型实践应用型指导老师游达章学生姓名方鹏学 号专业班级2010机械设计本课题的研究现状，研究目的及意义： 数控机床是50多年发展起来的新型自动化机床，较好地解决了形状复杂、精密、小批量零件的加工问题，它具有适应性强、加工精度和生产效率高的优点。由于数控机床综合了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的先进技术，使得数控机床的发展日新月异，功能也变得越来越强大。数控机床的发展趋势体现在数控功能、数控伺服系统、编程方法、数控机床的检测和监控功能、自动调整和控制技术等多方面的发展。在发达国家中，数控机床已经在大量普遍的使用。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要是依靠引进国外技术，且外方在许多高新产品的核心技术上具有掌控地位，我们对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精度、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能实用数控机床基本上还得依赖进口。我国的制造业与国际先进工业国家相比，存在着很大的差距，机床数控化率还不到2。对于目前我国现有的有限数量的数控机床(大部分为进口产品)也未能充分利用，原因是多方面的，数控人才的匾乏无疑是主要原因之一。由于数控技术是最典型的、应用最广泛的机电光一体化综合技术，我国迫切需要大量的从研究开发到使用维修的各个层次的技术人才。数控毕业设计是数控专业教学中的一个重要的实践环节。它是培养我们理论联系实际，将在课堂上学到的知识加以巩固和应用，解决实际问题能力的重要步骤。数控毕业设计是数控专业的典型课题以数控系统设计方案的拟定为主线，通过对数控系统设计总体方案的拟定，对进给系统机械部分设计、计算以及控制系统硬件电路的设计，使学生能够综合应用所学过的机械、电子和微机方面的知识，进行一次机电结合的全方面的训练，从而培养学生具有初步设计计算的能力，以及分析和处理生产过程中所遇到的问题的能力。学生在课堂上学习了数控技术的基本内容后，对数控机床的基本原理、结构有了一定的了解，通过毕业设计把课堂学到的这些知识加以巩固和应用，做到理论联系实际，是数控毕业设计多大重点训练内容。数控技术的水平代表着装备工业的技术水平和现代化程度。而装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空航天等国防工业产业）的使能技术和重要装备。数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。现在世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外，世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在高、精、尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。本课题的研究内容：主要的研究内容是数控机床进给传动系统的设计和控制系统设计，数控机床进给传动系统是CNC装置实现轨迹控制的执行部件，涵盖了在给定的设计条件下如何来确定机床进给传动系统的总体方案，在具体方案设计中，又涉及了导轨形式的选择，滚珠丝杠螺母副及其支承方式的选择，伺服系统与驱动电动置顶帖的选择和驱动电动机与滚珠丝杠连接形式的选择等等。为了保证机床坐标轴的定位精度和各功能部件工作的可靠性，必须进行机械传动系统的轴向刚度计算、误差分析和动态特征分析。在此基础上还要对各传动部件进行必要的稳定性较核 计算和电动机的造型计算，既具有一定的结构设计要求，又具有较强的理论，主要设计如下：（1） 进给传动系统设计，包括：进给传动系统的轴向负载计算，导轨的设计与选型，滚珠丝杠螺母的选型与计算，进给传动系统的刚度计算，进给传动系统的误差分析，驱动电动机的选型与计算，寄给传动系统的动态特性分析，驱动电动机与滚珠丝杠的连接。（2）控制系统设计，包括：控制系统硬件的基本组成，控制系统软件的组成与结构，计算机伺服控制系统和PLC控制系统。本课题研究的实施方案，进度安排为了满足以上技术要求，采取以下技术方案:（1） 工作台工作面尺寸（宽度X长度）确定为1600mmX400mm（2） 工作台的导轨采用矩形导轨，在与之相配的东导轨滑动面上贴聚四氟乙烯（PT-FE）导轨板。同时采用斜镶条消除导轨导向面的间隙，在背板上通过设计偏心轮结构来消除导轨背面与背板的间隙，并与在工作台导轨相接触的斜镶条接触面上和背板接触面上贴塑。（3） 对滚珠丝杠螺母副采用预紧措施，并对滚珠丝杠进行预紧拉伸。（4） 采用伺服电动机驱动。（5） 采用膜片弹性联动器将伺服电动机与滚珠丝杠直连。进度安排1）3.1-4.11 准备工作，熟悉题目，收集资料，进行毕业设计，明确研究目的和任务，构思总体方案2）4.12-5.9 绘图3）5.10-5.28 准备毕业设计答辩已查阅的主要参考文献【1】范超毅 赵天婵 吴斌方主编.数控技术课程设计.中国 武汉：华中科技大学出版社，2006.【2】机床设计手册编写组.机床设计手册（第三册）【M】.北京：机械工业出版社，1986.【3】加工中心应用与维修编委会.加工中心应用与维修【M】.北京：机械工业出版社，1992.【4】李福生.实用数控机床技术手册【M】.北京：北京出版社，1993. 【5】廖效果.数控技术【M】.武汉：湖北科学技术出版社，2000.指导老师意见 指导老师签名： 年 月 日毕业设计（论文）学生申请答辩表课 题 名 称经济型数控铣床X-Y工作台设计指导教师(职称)游达章申 请 理 由毕业设计已完成学生所在系部机械工程系专业班级2010机械设计学号 学生签名： 日期：毕业设计（论文）指导教师评审表序号评分项目（理工类）满分评分1工作量152文献阅读与外文翻译103技术水平与实际能力254研究成果基础理论与专业知识255文字表达106学习态度与规范要求15总 分100评语 （是否同意参加答辩） 指导教师签名： 另附毕业设计（论文）指导记录册 年 月 日4毕业设计（论文）评阅人评审表学生姓名方鹏专业班级2010机械设计学号设计(论文)题目经济型数控铣床X-Y工作台设计评阅人评阅人职称序号评分项目（理工类）满分评分1工作量152文献阅读与外文翻译103技术水平与实际能力254研究成果基础理论与专业知识255文字表达106学习态度与规范要求15总 分100评语 评阅人签名： 年 月 日5毕业设计（论文）答辩表学生姓名方鹏专业班级2010机械设计学号设计(论文)题目经济型数控铣床X-Y工作台设计序号评审项目指 标满分评分1报告内容思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论有应用价值。402报告过程准备工作充分,时间符合要求。103创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。104答 辩回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答准确，深入。40总 分100答辩组评语答辩组组长（签字）： 年 月 日 答辩委员会意见答辩委员会负责人（签字）： 年 月 日6-1毕业设计（论文）答辩记录表学生姓名方鹏专业班级2010机械设计学号设计(论文)题目经济型数控铣床X-Y工作台设计答辩时间答辩地点答辩委员会名单问题1提问人： 问题：回答（要点）：问题2提问人： 问题：回答（要点）：问题3提问人： 问题：回答（要点）：记录人签名（不足加附页）问题4提问人： 回答（要点）：问题5提问人： 问题：回答（要点）：问题6提问人： 问题：回答（要点）：问题7提问人： 问题：回答（要点）：问题8提问人： 问题：回答（要点）：记录人签名7毕业设计（论文）成绩评定总表学生姓名：方鹏 专业班级：2010机械设计毕业设计（论文）题目：经济型数控铣床X-Y工作台设计成绩类别成绩评定指导教师评定成绩评阅人评定成绩答辩组评定成绩总评成绩40%+20%+40%评定等级注：成绩评定由指导教师、评阅人和答辩组分别给分(以百分记)，最后按“优(90-100)”、“良(80-89)”、“中(70-79)”、“及格(60-69)”、“不及格(60 以下)”评定等级。其中，指导教师评定成绩占40%，评阅人评定成绩占20%，答辩组评定成绩占40%。学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 1、保密 ，在 年解密后适用本授权书。 2、不保密 。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日目录摘要1引言21.概述32.设计计算32.1.计算切削分力及其额定功率32.2导轨摩擦力的计算32.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力32.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算42.4.1确定滚珠丝杠的导程42.4.2计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷42.4.3确定滚珠丝杠预期的额定功率Cam42.4.4按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m42.4.5初步确定滚珠丝杠螺母副的规格型号52.4.6由式(2-29)确定滚珠丝杠螺母副的预紧力Fp52.4.7计算滚珠丝杠螺母副的目标行程补偿值与预紧伸力52.4.8确定滚珠丝杠螺母副支撑用的规格型号53.工作台部件的装配图设计64.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验64.1滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验64.2滚珠丝杠螺母副临界转速nc的校验64.3滚珠丝杠螺母副寿命的校验65.计算机械传动系统的刚度75.1机械传动系统的刚度计算75.2滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算76.驱动电动机的选用与计算76.1计算折算到电动机轴上的负载惯量76.2计算折算到电动机轴上的负载力矩86.3计算坐标折算到电动机轴上的各种所需的力矩86.4.选择驱动电动机的型号97.机械传动系统的动态分析97.1计算丝杠-工作台纵向振动系统的最低固有频率nc97.2计算扭转振动系统的最低固有频率nt98.机械传动系统的误差计算与分析108.1.计算机械传动系统的反向死区108.2.计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差kmax108.3.计算滚珠丝杠因扭转变形产生的误差109.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号109.1.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级109.2确定滚珠丝杠螺母副的规格型号10结论11致谢12参考文献13 摘要 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术；是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；是国防现代化的重要战略物质；是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径.装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。因此，专家们预言: 机械制造的竞争，根据国民经济发展和国家重点建设工程的具体需求，设计制造“高、精、尖”重大数控装备，打破国外封锁，掌握数控装备关键技术，创出中国数控机床品牌，提高市场占有率是全面提升我国基础制造装备的核心竞争力的关键所在。 Abstract CNC technology is the technology of digital information to control the mechanical movement and the working process;is the basis of manufacturing automation, flexible, integrated production;is the essential material means of improving product quality, and labor productivity; is the important strategic material of modernization of national defense;is an important related to the status of the national strategy and reflect the level of comprehensive National strategic position，Countries in the world manufacturing is widely used in CNC technology to improve the level of manufacturing capacity and Improve the ability of adaptability and competitiveness on dynamically changing market.Vigorously develop advanced manufacturing technology to CNC technology as the core has become the worlds developed countries to accelerate economic development, an important way to enhance the comprehensive national strength and national status. The technical level and degree of modernization of the equipment industry determines the level and degree of modernization of the national economy as a whole, CNC technology and equipment is the enabling technologies and the most basic equipment for the development of emerging high-tech industries and state-of-the-art industrial technology， Marx once said, the difference between a variety of economic times, does not lie in production, but rather how to produce, by means of labor.Manufacturing technology and equipment is the most basic human activities of production, and numerical control technology is the core technology of todays advanced manufacturing technology and equipment.Therefore, the experts predicted: the competition of machinery manufacturing, according to the specific needs of national economic development and national key construction projects, the design and manufacture of high, fine, sharp significant numerical control equipment to break down foreign blockade, to master the key technologies of numerical control equipment to hit China CNC machine tool brands, increase market share is the key to enhance the core competitiveness of our basic manufacturing equipment.前言 数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。 在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。1600 x 400立式数控铣床工作台设计1.概述技术要求工作台.夹具及工件重力X纵向3500N、Y纵向5500N；工作台的行程X纵向880mm、Y纵向300mm;工作台快移速度14m/min，最大进给速度0.6 m/min，走刀方向最大切削分力是4000N，垂向方向最大切削分力是3000N，启动加度时间50ms，定位精度0.01mm，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径D=125mm，主轴转速n=272r/min，工作台采用帖塑导轨，导轨的动摩擦系数=0.030.05，静摩擦系数0=0.15导轨速度可达30m/min，无爬行，机床的工作寿命为20000h。2.设计计算2.1.计算切削分力及其额定功率(1)计算各切削力分力取横向方向最大切削分力是4000N，即横向切削力Fc=4000N，主切削力Fz= Fc /0.95=4210N，纵向切削力F1= 0.4Fz =1684N, 垂向切削力Fv=0.55Fz =2315N, （2）计算电动机的额定功率若主传动的机械效率m= 0.85V=Dn/60=1.78m/sPE= FzV/m=8.82KW,查表常用电机功率，取电动机的额定功率PE=11KW 表2-3镶条紧固力推荐值导轨形式主电动机功率/kw2.23.75.57.5111518贴塑滑动导轨50080015002000250030003500滚动直线导轨2540751001251501752.2导轨摩擦力的计算 （1）按式（2-8a）计算在切削状态下的导轨摩擦力F，导轨的动摩擦系数=0.04，查表2-3的镶条的紧固力fg=2500NF ux=（Wx+fg+Fv+Fc）=821N F uy=（Wy+fg+Fv+Fc）=954N（2）按式（2-9a）计算不在切削状态下的导轨摩擦力F0和导轨静摩擦力F 0Fu0x=（W+ fg）=400N Fu0y=（W+ fg）=533NF 0x=0（W+ fg）=900N F 0y=0（W+ fg）=1200N2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力（1）按式（2-10a）计算最大轴向负载力FamaxFamaxx= F1+ F=2505N Famaxy= F1+ F=2638N（2）按式（2-11a）计算最小轴向负载力FaFaminx= F0=900N Faminy= F0=1200N2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算2.4.1确定滚珠丝杠的导程根据已知条件，题目给的工作台的快移速度1.4m/min实在过小，所以在接下来的计算中工作台的快移速度都用14m/min来计算，取电动机的最高转速nmax=1400r/min，伺服电机通过联轴器与丝杆直接连接，即i=1,则由式（2-16）得 L0=1000*Vmax/i nmax=10mm2.4.2计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷 （1）估算在各种切削方式下滚珠丝杠的轴向载荷将强力切削时的轴向载荷定位最大轴向载荷Famax，快速移动的和钻镗定位时的轴向载荷定位最小轴向载荷Famin，一般切削（粗加工）精铣切削（精加工）时，滚珠丝杠螺母副的轴向载荷F2，F3分别可按下式计算：F2 = Fa + 20% Famax F3 = Fa + 5% Famax将x轴计算结果填入表中切削方式轴向载荷N进给速度（m/min）时间比例（%）备注强力切削2505V1= 0.610F1x= Famaxx一般切削（粗加工）1401V2=0.830F2x=Fax+20%Famaxx精细切削（精加工）1025V3= 150F3x= Fax + 5%Famaxx快移和钻镗定位900V4= 1410F4x= Fax 将y轴计算结果填入表中切削方式轴向载荷N进给速度（m/min）时间比例（q%）备注强力切削2638V1= 0.610F1y= Famaxy一般切削（粗加工）1728V2=0.830F2y=Fay+20%Famaxy精细切削（精加工）1332V3= 150F3y= Fay + 5%Famaxy快移和钻镗定位1200V4= 1410F4y= Fay （2）计算滚珠丝杠螺母副在各种切削力方式下的转速nin1=V1/L0=60r/minn2= V2/L0=80r/minn3= V3/L0=100r/minn4= V4/L0=1400r/min（3）按式（2-17）滚珠丝杠螺母副的平均转速nmnm= q1n1/100+q2n2/100+q3n3/100+q4n4/100=220r/min（4）按式（2-18）计算滚珠丝杠螺母副的平均载荷FmFmx=F1x q1n1/（nm100）+ F2x q2n2/（nm100）+ F3x q3n3/（nm100）+ F4x q4n4/（nm100）=1027NFmy=F1y q1n1/（nm100）+ F2y q2n2/（nm100）+ F3y q3n3/（nm100）+ F4y q4n4/（nm100）=1327N2.4.3确定滚珠丝杠预期的额定功率Cam（1）按预定工作时间估算，查表2-28得载荷性质系数fw=1.3，已知初步选择的滚珠丝杠的精度等级为2级，查表2-29得精度系数fa=1，查表2-30得可靠性系数fc=0.44，则由式（2-19）得 Camx= Fmxfw【60 nmLh】1/3/（100fcfa）=19449NCamy= Fmyfw【60 nmLh】1/3/（100fcfa）=25131N（2）因对滚珠丝杠螺母副将实施预紧，所以可按式（2-21）估算最大轴向载荷，查表2-31得预紧载荷系数fe=4.5则 Camx=fe Famaxx=11273N Camy=fe Famaxy=11871N（3）确定滚珠丝杠预期的额定动载荷Cam取以上两种结果的最大值，即Camx=19449N, Camy=25131N,2.4.4按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m（1）根据定位精度的要求估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变形已知工作台的定位精度为10um，根据式（2-24）的要求得=(0.20.25)10um=(45)um取max=2um(2)估算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m本机床工作台滚珠丝杠螺母副的安装方式拟采用两端固定方式.滚珠丝杠螺母副的两个固定支撑之间的距离为Lx=行程+安全行程+2余程+螺母长度+支撑长度=(1.21.4)行程+(2530)L0=1.4行程+30 L0=1532mmLy=行程+安全行程+2余程+螺母长度+支撑长度=(1.21.4)行程+(2530)L0=1.4行程+30 L0=720mm又F 0=1000N,由式(2-26)得d2m0.039( F 0L/max)0.5=18.72mm2.4.5确定滚珠丝杠螺母副的规格型号故居计算所得的L0, Cam, d2m,选择南京工艺装备制造厂生产的FFZD型内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠螺母FFZD4010-5(见产品样本),其公称直径d0,基本导程L0,额定动载荷Ca和丝杠底径d2如下d0 =40mm L0=10mmCa = 46500N Camx=13673N, Camy=17480Nd2 = 34.3mm d2m=18.72mm故满足式(2-27)的要求2.4.6由式(2-29)确定滚珠丝杠螺母副的预紧力FpFpx= Famaxx/3=835N Fpy= Famaxy/3=879N2.4.7计算滚珠丝杠螺母副的目标行程补偿值与预紧伸力(1)按式(2-31)计算目标行程补偿值t已知温度变化值t，丝杠的线膨胀系数.-/，滚珠丝杠螺母副的有效行程Lux=工作台行程+安全行程+2余程+螺母长度=1166mmLuy=工作台行程+安全行程+2余程+螺母长度=354mmtx=tLux10-6=0.025mmty=tLuy10-6=0.008mm（2）按式（2-32）计算滚珠丝杠的预拉伸力Ft已知滚珠丝杠螺纹底径d2=18.72mm，滚珠丝杠的温度变化值t=2，则Ft=1.81t d22=929.76N2.4.8确定滚珠丝杠螺母副支撑用的规格型号（1）按式（2-33）计算轴承受的最大轴向载荷FBmaxFBmaxx= Ft+0.5 Famaxx=2182N FBmaxxy= Ft+0.5 Famaxy=2249N（2）计算轴承的预紧力FBpFBpx =FBmaxx/3=727N FBpy =FBmaxy/3=750N（3）计算轴承的当量轴向载荷FBamFBamx= FBpx+Fmx=1754 FBamy= FBpy+Fmy=2077（4）按式（2-15）计算轴承的基本额定动载荷C已知轴承的工作转速n=nm=240r/min，轴承所承受的当量轴向载荷FBam=3657.13N，轴承的基本额定寿命L=20000h，轴承的径向载荷Fr和轴向载荷Fa分别为Frx=FBamxcos60。=877N Fry=FBamycos60。=1038NFax=FBamxsin60。=1518N Fay=FBamysin60。=1798N因为Fa /Fr=1.7320000h，故满足要求。 5.计算机械传动系统的刚度5.1机械传动系统的刚度计算（1）计算滚珠丝杠的拉压刚度Ks 本工作台的丝杠支承方式为两端固定，由图可知，当滚珠丝杠螺母中心位于滚珠丝杠两支承的中心位置（a=L/2，L=1000mm）时，滚珠丝杠螺母副具有最小拉压刚度Kmin，可按式（2-45）计算：Ksmin=6.6102 d22/L=776.48N/um当a=LY=880mm或a=LJ=60mm时（即滚珠丝杠的螺母中心位于行程的两端位置时）滚珠丝杠螺母副具有最大拉压刚度Ksmax，可按式（2-45b）计算：Ksmax=6.6102 d22L/LJ（L- LJ）=3441.8N/um（2）计算雇主丝杠螺母副支承轴承的刚度Kb已知 轴承接触角=60，滚动体直径dQ=7.144mm，滚动体个数Z=17，轴承的最大轴向工作载荷FBmax=2010机械设计N，由表2-45， 2-46 得Kb=42.34【Z2FBmaxdQsin5】1/3=1733N/um（3）计算滚珠与滚道的接触刚度Kc查附表表得滚珠丝杠与滚道的接触刚度1585N/um，额定动载荷Ca=46500N，滚珠丝杠上所承受的最大轴向载荷Famaxx=2505N，Famaxy=2638N故由式（2-46b）得Kcx=（Famax/0.1Ca）1/3=1268N/umKcy=（Famay/0.1Ca）1/3=1300N/um（4）计算进给传动系统的综合拉压刚度K0由式（2-47a）得进给传动系统的综合拉压刚度的最大值为1/Kmax=