丝杠螺母机构的选择与计算

丝杠螺母机构的选择与计算

5.2.1 确定滚珠丝杠副的导程 滚珠丝杠副的导程按下式计算：

P h  V max nmax式中 Ph—滚珠丝杠副的导程，（mm）；

Vmax—工作台最高移动速度，（m/min）； nmax—电机最高转速，（r/min）； 由进给系统设计要求知： Vmax=2.5m/min

查阅《机械设计手册》[13]得：

步进电机110BF003的最高转速nmax=500r/min。 将数值代入上式(5-1)可得：Ph≥5mm。

故取Ph=S=6mm。

5.2.2 强度计算

动载强度计算

1）对于燕尾型导轨的牵引力计算

Fm=KFX+f(Fz+2FY+G) 取 K=1.4 f=0.2

考虑工作台在移动过程中只受G影响 故 Fm1=fG

=0.2×30×9.8 =58.8(N)

考虑工作台在加工时静止只受FX影响 故 Fm2= KFX

=1.4×9.8×130

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(5-1)

(5-2) (5-3)

(5-4)

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=1783.6(N)

故Fm= Fm1＋ Fm2=58.8N＋1783.6N=1842.4N 2）.计算最大动载荷 C 当转速

n10rmin时，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式是工作表面的疲

劳点蚀，因此要进行动载强度计算，其计算动载荷Cc(N)应小于或等于滚珠丝杠螺母副的额定动载荷，即

Cc3T'fdfHFeqFr (5-5) 式中 fd—动载荷系数； fH—硬度影响系数； Feq—当量动载荷，N；

Fr—滚珠丝杠螺母副的额定动载荷，N； T'—寿命，以106r为一个单位。

60neqT6T'10N6 (5-6) 10式中 T—使用寿命，h； N—循环次数；

neq—滚珠丝杠的当量转速，rmin。 取 T=15000h

neqvmax2.51000 (5-7) 416.667rmins6代入数据可得： 取fd1.2 取fH=1.0

当工作载荷单调连续或周期性单调连续变化时，则

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Feq2FmaxFmin2Fm2Fm121783.658.81208.667N (5-8)

333式中 Fmax、Fmin—最大和最小工作载荷，N。 所以 计算可得：

查阅《机械设计手册》[7]选取CBM4006-5型滚珠丝杠副 （Ca15.851KNCc），所以刚度满足要求。 3）静载强度计算

当转速n10rmin时，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式为滚珠接触面上产生较大塑性变形，影响正常工作。为此进行静载强度计算，最大计算静载荷为：

Focfdf'HFmax1.21.01783.62140.32N （5-9）

式中 f'H—硬度影响系数；

查《机械设计手册》[7]可得：CBM4006-5型滚珠丝杠副额定静载荷Coa47985NFoc，所以满足要求。滚珠丝杠螺母的主要参数如表5-1所示：

表5-1

滚珠丝杠螺母副的主要参数 滚珠丝杠副型号 公称直径 导程 钢球直径 丝杠外径 螺纹底径 额定动载荷 CBM4006-5 3页

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5.2.3 母选择

由于数

额定静载荷 接触刚度 螺

控

机床对滚珠丝杠副的刚度有较高要求，故选择螺母时要注重其刚度的保证。推荐按高刚度要求选择预载的螺母型式。其中插管式外循环的端法兰双螺母应用最为广泛。它适用重载荷传动、高速驱动及精密定位系统。并在大导程、小导程和多头螺纹中具有独特优点，且较为经济。

① 滚珠的工作圈数i和列数j。根据所要求性能、工作寿命，推荐按表5-2选取。

表5-2

要求特性 滚珠循环流畅 刚性 插管式(i×j) 1.5×2 1.5×3 2.5×1 2.5×2 2.5×3 ② 法兰形状。按安装空间由标准形状选择，亦可根据需要制成特殊法兰形状。 (3) 导程精度选择

根据机床定位精度，确定滚珠丝杠副导程的精度等级。一般情况下，推荐按下式估算：

E≤(0.25～0.6)TD

式中：E——累计代表导程偏差，μm; TD——机床有效行程的定位精度，μm。

5.3 动力计算

传动件转动惯量的计算 1）传动比的计算

s0.7562）初步分配传动比 i2.53603600.005 按获得最小转动惯量的原则分配传动比

i=i1i2 i2=

i12

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得 i1=1.52 i2=1.64 3）初步估计齿轮

模数m=1.25 小齿轮Z1=27

大齿轮 Z2i1Z11.522741 小齿轮Z330

大齿轮Z4i2Z31.643049

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