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前言……………………………………………………………………………………滚珠丝杠螺母副的设计……………………………………………………轴承选择……………………………………………………………………………电机选择……………………………………………………………………………设计总结……………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………
前言
机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。
随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高。产品的更新换代也不断加快。因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换，生产的需要促使了数控机床的产生。
数控机床是指机床的操作命令以数值数字的形式描述工作过程按规定的程序自动进行的机床。随着微电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床迅速地发展起来。
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，有什么劳动资料生产”。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。当今世界各国制造业广泛采用的数控技术，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。
此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统，其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。由于时间仓促和自己知识水平有限，在设计中难免会有些许瑕疵，恳请老师指正。
1 滚珠丝杠螺母副的设计1.1 确定滚珠丝杠副的导程
P
h =
V
max
in
max
=
10000
1×1200
=8.3mm
取P
h
=10mm
P
h
：滚珠丝杠副的导程mm
V
max
：工作台最高移动速度
n
max
：电机最高转速
i：传动比
因电机与丝杠直联，i=1
V
max =10m/min ，n
max
= 1200r/min
代入得， P
h
=8.3mm
查表，取P
h
=10mm
1.2 确定当量转速与当量载荷
1.2.1 各种切削方式下，丝杠转速
n
max =
V
max
P
h
=
3500
10
=350r/min
n
min =
V
min
P
h
=
1
10
=0.1r/min
1.2.2 各种切削方式下，丝杠轴向载荷
F
max
=4500+0.01×833=4583.3N
F
min
=0.01×833=83.3N
1.2.3 当量转速
n
m =
n
max
+n
min
2
=
350+0.1
2
=175.05mm/min
1.2.4 当量载荷
F
m =
2F
max
+F
min
3
=
2×1583.3+83.3
3
=3083.3N
1.3 预期额定动载荷
1.3.1 按预期工作时间估算
C
am=3
60n
m
L
h
F
m
f
w
100f
a
f
c
C
am
：预期额定动载荷N
按表查得：轻微冲击取 f
w =1.3 f
a
=1 可靠性90%取f
c
=1
已知：L
h
=15000小时
代入得 C
am
=28362.6N
1.3.2 拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载F
max
计算：
C
am =F
e
F
max
按表查得：中预载取 f
e
=4.5
代入得C
am
=20624.85N
取以上两种结果的最大值 C
am
=28362.6N 1.4 确定允许的最小螺纹底径
1.4.1 估算丝杠允许的最大轴向变形量
①δ
m ≤（
1
3
～
1
4
）重复定位精度
②δ
m ≤（
1
4
～
1
5
）定位精度
δ
m
: 最大轴向变形量μm
已知：重复定位精度6μm, 定位精度12μm
①δ
m =2 δ
m
=3 ②δ
m
=3
取两种结果的小值δ
m
=2μm
1.4.2 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
d
2m =10
210F
L
пδ
m
E
=0.039
2F
L
δ
m
d
2m
：最小螺纹底径mm
L≈ (1.1～1.2)行程+（10～14）P
h
=1.1×350+10×10=485mm
静摩擦力F
=μmg=0.01×85×9.8=8.3N
代入得d
2m =0.039
28.3×485
2
=1.7mm
1.5 确定滚珠丝杠副的规格代号
1.5.1 选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式
1.5.2 由计算出的P
h ,C
am
,d
2m
在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-3
P
h =10mm , C
a
=30000>C
am
=28362N, d
2
=39.5mm>d
2m
=1.7mm
1.6 确定滚珠丝杠副预紧力
F
p =
1
3
F
max
=
1
3
×4583.3=1527.8N
1.7 行程补偿值与与拉伸力
1.7.1 行程补偿值
C=11.8△tL
u
×10-6
式中：L
u
=350+148+2×30=558mm △t取2.5°C
代入得C=17μm
1.7.2 预拉伸力
F
t =1.95△td
2
2=1.95×2.5×34.32=5735.4N
1.8 确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格
1.8.1 轴承所承受的最大轴向载荷
F
Bmax =F
t
+F
max
=5735+4583.3≈10320N
1.8.2 轴承类型
两端固定的支承形式，选背对背60°角接触推力球轴承
1.8.3 轴承内径
d 略小于d
2
=34.3mm
F
BP =
1
3
F
Bmax
=3279N
取 d=30mm
1.8.4 轴承预紧力
预加负荷3300N≥F
BP
=1527.8N 1.8.5 按样本选轴承型号规格选760206TNI轴承
d=30mm
1.9 滚珠丝杠副工作图设计
1.9.1丝杠螺纹长度L
s
：
由表查得余程Le=40
L
s =L
u
+2L
e
=560+2×40=640mm
1.9.2 两固定支承距离L
1
L
1
=640+135=775mm
丝杠全长L
L=775+85+85=945mm
1.9.3 行程起点离固定支承距离L
L
0=L
2
+B=15+15=30mm