滚珠丝杠的设计

1、选用滚珠丝杠副设计步骤实例一、 设计计算条件工作台重：W1=8000N 工件重：W2=5000N最大行程：Smax=760mm丝杠两端支承间距：ls=1080mm螺纹全长S=1000mm安装方式固定固定定位精度：0.012/300mm（空载）重复定位精度：0.006mm（空载）寿命：Lh=15000h工作台摩擦系数：=0.04驱动电机：Nmax=1500r/m切削方式：车铣或铣削，一般工作状态，工作条件（见表1）摩擦阻力：Fr=（W1 +W2）=520(N)表1工作情况轴向载荷Pa（N）进给速度（mm/min）工作时间（%）切削力F摩擦阻力Fr快速进给05201500030一般切削600052

2、040060强力切削1000052030010二、 设计计算1、 选择导程LL取L=10mm2、 计算当量载荷Fm、当量转速Nm(见表2)计算公式 表2工作状态轴向载荷Fa（N）转速（l/min）工作台时间（%）快速进给F1=520N1=1500T1=30一般切削F2=6520N2=40T2=60强力切屑F3=10520N3=30T3=10代入公式得Fm=2776（N） Nm=477（l/min）3、 寿命：计算公式 式中L回转时间 r（见表3）Lh寿命时间 KmCa额定动载荷 N（见产品样本）f w载荷系数（见表4）滚珠丝杠副预期工作寿命Lh 表3 载荷系数f w 表4主机类别Lh（h）一般

3、机床、组合机床10000数控机床、精密机床15000工程机械500010000自动控制系统15000测量系统15000使用条件f w平稳无冲击1.01.2一般运动1.21.5伴随有冲击振动运动1.52.0静态安全系数f d 表5使用条件f d的下限值一般运动12伴随有冲击与振动运动234、 计算动载荷Ca根据工作状态，取f w=1.2计算公式Ca=（60Nm Lh）1/3Fm f w102 =25130(N)5、 计算静载荷Coa （N）计算公式Coa=faFmax式中fa静态完全系数（见表5）6、 计算临界转速Nc、r/min式中f与安装方法有关的常数d1丝杠底径mmls 丝杠支承间距mm安

4、全系数 =0.5表6NSK-DFD型d0（mm）d（mm）L0=10（mm）Ca（N）Coa（N）Kc（N/m）DFD3210-43227.13390071700790DFD4010-44035.13910095200990DFD5010-45045.1445001220临界转速系数、f 表7 临界载荷系数fs、m 表8安装方法f支承固定4.73021.9固定支承3.92715.1支承支承3.149.7固定自由1.8753.4安装方法fsm支承固定420.3固定支承210.2支承支承15.1固定自由1/41.37、 临界载荷Pa(N) =m 式中fs、m与安装方法有关常数（见表8）8、 确定名

5、义直径1） 根据临界转速得d1（mm）Nc=N1=1500r/min f=21.9d18mm 2) 根据dN值 d0N5000070000 取N=N1 d0 (mm) 3）根据临界载荷得 d1 Pa=f3=10520N,m=20.3 得d116(mm) 由1)、2)、3)可知 d116mm d046.7mm 4）螺母的选择 螺母结构形式的选择可根据具体结构而定 从NSK产品样本查得数据见表6 从表6可知d0=40mm，l0=10mm的DFD4010-4滚珠丝杠副能满足要求。 校核静载荷：按条件，取fd=2 C0a= fdFmax =210520=21040（N）C0a 9、 刚度计算1） 丝杠

6、拉压刚度两端固定时KS=d12E/ls103（N/mm） E=2.1105N/mm2 =693（N/m）在空载下丝杠轴向变形量Ls=Fa/Ks=520/693=0.72(m)2)螺纹滚道接触刚度KcKc=990N/m螺母预紧力Fpr=3000N算得螺母的实际接触刚度内Kc=Kc=990=906.3N/m在空载下螺母轴向接触变形量:LC=Ka/Kc=520/906.3=0.57（m）2） 轴承刚度支承轴承尽可能选择大接触角轴承，以便提高刚性，若选择=60的向心推力轴承（内径d=30mm、D0=6.35mm、Z=21）则a0 =取Fpb =520 =0.006（mm） KB =3 Fpr/a010-3=1500（N/m） 在空载下轴承轴向变