文档介绍：滚珠丝杠螺母副的计算和选型
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一、进给传动部件的计算和选型
进给传动部件的计算和选型主要包括:确定脉冲当量、计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、计算减速器、选择步进电机等。
1、脉冲当量的确定
根据设计任务的要求,X方向的脉冲当量为δx=,Z方向为δz=。
2、切削力的计算
切削力的分析和计算过程如下:
设工件材料为碳素结构钢,σb=650Mpa;选用刀具材料为硬质合金YT15;刀具几何参数为:主偏角κr=60°,前角γo=10°,刃倾角λs=-5°;切削用量为:背吃刀量ap=3mm,进给量f=,切削速度vc=105m/min。
查表得:CFc=2795,xFc=,yFc=,nFc=-。
查表得:主偏角κr的修正系数kκrFc=;刃倾角、。
由经验公式(3—2),算得主切削力Fc=。由经验公式Fc:Ff:Fp=1::,算得进给切削力Ff=,背向力Fp=。
(1) 工作载荷Fm的计算
已知移动部件总重G=1300N;车削力Fc=,Fp=,Ff=。根据Fz=Fc,Fy=Fp,Fx=Ff的对应关系,可得:Fz=,Fy=,Fx=。
选用矩形—三角形组合滑动导轨,查表,取K=,μ=,代入Fm=KFx+μ(Fz+G),得工作载荷Fm=1712N。
(2) 最大动载荷FQ的计算
设本车床Z向在最大切削力条件下最快的进给速度v=,初选丝杠基本导程Ph=6mm,则此时丝杠转速n=1000v/Ph=133r/min。取滚珠丝杠的使用寿命T=15000h,代入L0=60nT/106,得丝杠系数
L0=×106r。
查表,取载荷系数fW=,再取硬度系数fH=1,代入式(3—23),求得最大动载荷FQ=L0fWfHFm=9703N。
(3) 初选型号
根据计算出的最大动载荷,查表,选择FL4006型滚珠丝杠副。其公称直径为40mm,基本导程为6mm,双螺母滚珠总圈数为3×2圈=6圈,精度等级取四级,额定动载荷为13200N,满足要求。
(4) 传动效率η的计算
将公称直径d0=40mm,基本导程Ph=6mm,代入λ=arctan[Ph/(πd0)],得丝杠螺旋升角λ=2°44′。将摩擦角φ=10′,代入η=tanλ/tan(λ+φ),得传动效率η=%。
(5) 刚度的验算
1)滚珠丝杠副的支承,采取一端轴向固定,一端简支的方式,固定端采取一对推力角接触球轴承,面对面组配。丝杠加上两端接杆后,左右支承的中心距离约为
a=1467mm;刚的弹性模量E=×105MPa;查表,得滚珠直径Dw=,算得丝杠底径d2=公称直径d0—滚珠直径Dw=,则丝杠截面积S=πd22/4=。
2)根据公式Z=(πd0/Dw)-3,求得单圈滚珠数目Z=29;该型号丝杠为双螺母,滚珠总圈数为3×2=6,则滚珠总数量Z∑=29×6=174。滚珠丝杠预紧时,取轴向预紧力FYJ=Fm/3≈571N。则由式(3—27),。
因为丝杠加有预紧力,且为轴向负载的1/3,所以实际变形量可减小一半,取δ2=。
3)将以上算出的δ1和δ2代入δ总=δ1+δ2,求得丝杠总变形量δ==。
查表,4级精度滚珠丝杠任意300mm轴向行程内的变动量允许16μm,而对于跨度为1497mm的滚珠丝杠,总的变形量δ总只总2≈
,可见丝杠强度足够。
4)压杆稳定性校核
根据式(3—28)计算失稳时的临界载荷Fk。查表,取支承系数fk=2;由丝杠底径d2=,求得截面惯性径I=πd24/64≈;压杆稳定安全系数K取3;滚动螺母至轴向固定处的距离a取最大值1497mm。代入式(3-28),得临界载荷Fk≈51012N,远大于工作载荷Fm(1712N),故丝杠不会失稳。综上所述,初选的滚珠丝杠副满足使用要求。
4、同步带减速箱的设计
为了满足脉冲当量的设计要求和增大转矩,同时也为了使传动系统的负载惯量尽可能的减小,传动量中长使用减速传动。
设计同步减速箱需要的原始数据有:带传递的功率P,主动轮转速n1和传动比i,传动系统的位置和工作条件等。
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