滚珠丝杠设计实例与计算

计算举例

某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算:

已知: 工作台重量 W1=5000N 工作及夹具最大重量

W2=3000N 工作台最大行程 LK=1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦系数μ0=0.2 快速进给速

度 Vmax=15m/min 定位精度20 μm/300mm 全行程25μm 重复定位精度10μm 要求寿命20000小时(两班制工作十年)。 表1

切削纵向切削力方式 Pxi(N) 强力切削 一般切削 精切削 快速进给 解：

1) 确定滚珠丝杠副的导程

2000 1000 500 0 工作时间丝杠轴向丝杠转垂向切削力进给速度 百分比 载荷 速 Pzi(N) Vi(m/min) % (N) r/min 1200 200 200 0 0.6 0.8 1 15 10 30 50 10 2920 1850 1320 800 60 80 100 1500 PhVmaxinmax

PVnh:滚珠丝杠副的导程 mm:工作台最高移动速度 m/min:电机最高转速 r/min

maxmaxi:传动比因电机与丝杠直联，i1 由表查得

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Vmax15m/min

nmax1500r/min

代入得，

Ph10mm

2)确定当量载荷

Fm3F1n1t1F2n2t2...n1t1n2t2...33 F1Fs(W1W2Pn)F12920N,F21850N,F31320N,可求得：

F4800N,Fm1290N

3)确定当量转速

n1t1n2t2nm230r/min

t1t24）预期额定动载荷 ①按预期工作时间估算。

按表3-24查得：轻微冲击取fw1.3 按表3-22查得：精度等级1-3取fa1.0 按表3-23查得：可靠性97%取fc0.44 已知Lh20000h 得：CnmfwFm360nmLh24815N

100fafc②拟采用预紧滚珠丝杠，按最大负载Fmax计算， 按表3-25查得：中预载取：fe4.5

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FmaxF12920N，代入得

'CamfeFmax13140N

取以上两种结果的最大值

Cm24815N

5)确定允许的最小螺纹小径

估算丝杠允许的最大轴向变形量。

已知：重复定位精度10m，定位精度25m

m(1/4~1/3)重复定位精度3m m(1/51/4)定位精度6m

取两种结果的最小值m3m 估算最小螺纹底径

丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式

已知：行程为1000mm，W15000N,u00.2

L(1.1~1.2)行程（10~14）Ph1320mm有d2ma0W1L25.9mm m6）确定滚珠丝杠副的规格代号

（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式

（2） 由计算出的Ph,Cam,d2m在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-3其相应的参数

Ph10Ca46500Cam24851 d234.3d2m7)确定滚珠丝杠副预紧力

1FPFmax1000N

38）行程补偿值与与拉伸力

C11.8tlu10311.82.5(10001210)10333

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9)预拉伸力

2F1=1.95Δtd2=4807N

10)确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格

本滚珠丝杠副采用两端固定的支承形式，选背靠背60度角接触推力轴承，经计算选7602030TVP轴承。其主要参数为：

dQ=7.144,Z=17,β=600

11)验算系统刚度

d2Ks=6602=681N/μm

luKb2KHO24.683doZ2Fmaxsin21340/m

R1400/M

则得

K1/(1.6FO111)341256N/mKSKbR反向误差或重复定位精度

12)验算滚珠丝杠压杆稳定性

4K1K2d2Fc105142005Fmax2920N 2L113)验算临界转速

ncfd221.934.31071074310nmax1500 L132014）验算do

d0nmax6000070000 15)验算额定静载荷Ca0

foFmax2.529207300Ca0110500

16)验算丝杠轴拉压强度

pd2241103.1434.32101589Famax

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