丝杆设计计算

数控滑台进给用滚珠丝杠副的设计计算:

横向与纵向滑台的总重量 W

1=3000N 立柱最大重量W

2

=5000N 工作台最

大行程 L

K

=1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1静摩擦

系数μ

0=0.2 快速进给速度 V

max

=8m/min 定位精度20

μ

m /300mm 全行程25μ

m

重复定位精度10μ

m

要求寿命20000小时

(两班制工作十年)。表1

切削方式纵向切削

力

Pxi(N)

垂向切削

力

Pzi(N)

进给速度

Vi(m/min)

工作时间百

分比

%

丝杠轴向载

荷

(N)

丝杠转

速

r/min

强力切

削

2000 1200 0.6 10 2920 60 一般切

削

1000 200 0.8 30 1850 80 精切削500 200 1 50 1320 100 快速进

给

0 0 8 10 800 1500

1)确定滚珠丝杠副的导程

因伺服电机与丝杠直联，i=1

由表1查得

V

m ax

=8m/min

n

m ax

=1440r/min

代入得，

P

h

≈5.56mm

由于计算出的P

h

值应取较大值圆整，因此

P

h

=6mm

2）确定当量转速与当量载荷

（1）各种切削方式下，丝杠转速

由表1查得

V 1=0.6 V

2

=0.8 V

3

=1 V

4

=8

代入得

n 1=100 n

2

=133 n3=167 n

4

=1333

（1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷由表1查得

已知W

1=3000N W

2

=5000N

代入得

（3）当量转速

由表1查得

代入得

≈267r/min

n

m

（2）当量载荷

代入得

=1380N

F

m

3）预期额定动载荷

（1）按预期工作时间估算

按表9查得：轻微冲击取 f

=1.3

w

按表7查得：1～3取

按表8查得：可靠性97%取f

=0.44

c

=20000小时

已知：L

h

代入得

=27899N

C

m

计算：（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载F

max

=4.5

按表10查得：中预载取 F

e

代入得

取以上两种结果的最大值

=27899N

C

m

4）确定允许的最小螺纹底径

（1）估算丝杠允许的最大轴向变形量

① ≤（1/3～1/4）重复定位精度

② ≤（1/4～1/5）定位精度

: 最大轴向变形量µm

已知：重复定位精度10µm, 定位精度25µm

① =3

② =6

取两种结果的小值=3µm

(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

(1.1～1.2)行程+（10～14）

已知：行程为1000mm, W

1=3000N ,μ

=0.2

代入得

F

=600N

D

m

2

=20.04mm

5）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）由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4008-5

P

h

=8mm

C

a =30700﹥C

am

=27899

6) 确定滚珠丝杠副预紧力

其中

7）行程补偿值与与拉伸力（1）行程补偿值

式中：

=（2～4）

(2) 预拉伸力

代入得

8）确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格

（1）轴承所承受的最大轴向载荷

代入得

（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（3）轴承内径

d 略小于

取

代入得

（4）轴承预紧力

预加负荷≥

（5）按样本选轴承型号规格

当d=30mm 预加负荷为：≥F

BP

所以选7602030TVP轴承

d=30mm

预加负荷为

9 ) 滚珠丝杠副工作图设计

(1) 丝杠螺纹长度L

s

：

L s =L

u

+2L

e

由表二查得余程Le=40

绘制工作图

（2）两固定支承距离L

1

按样本查出螺母安装联接尺寸

丝杠全长L

（3）行程起点离固定支承距离L

0由工作图得

Ls=1290

L

1

=1350

L=1410

L

=30

10 ) 电机选择（略）

11 ) 传动系统刚度

（1）丝杠抗压刚度

1）丝杠最小抗压刚度