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 W 1=5000N 工作及夹具最大重量

W 2=3000N 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μ0=0.2 快速进给速

度 V max =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

解：

1) 确定滚珠丝杠副的导程

max

max

h i n V

P =

⋅

::/min :/min

:h

max

max

mm m r i P

V n

滚珠丝杠副的导程 工作台最高移动速度 电机最高转速 传动比

因电机与丝杠直联，1i = 由表查得

max

15/min m V

=

max 1500/min n r =

代入得，

10h

mm P

=

2)确定当量载荷

112()

m s n F F F W W P μ==+++可求得：

12342920,1850,1320,

800,1290m F N F N F N F N F N

=====

3)确定当量转速

112212/min m n t n t n r t t ++⋅⋅⋅==++⋅⋅⋅

230

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.w f =13 按表3-22查得：精度等级1-3取.a f =10 按表3-23查得：可靠性97%取.c f =044 已知h L h =20000

得：nm

a c

C N ==24815

②拟采用预紧滚珠丝杠，按最大负载max F 计算， 按表3-25查得：中预载取：.e f =45

max F F N ==12920，代入得

'

max am

e C

f F N ==13140 取以上两种结果的最大值

m C N =24815

5)确定允许的最小螺纹小径

①估算丝杠允许的最大轴向变形量。

已知：重复定位精度m μ10，定位精度m μ25

(/~/)m δ=1413重复定位精度m μ=3 (//)m δ=-1514定位精度m μ=6

取两种结果的最小值m m δμ=3 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

已知：行程为mm 1000，,.W N u ==10500002

(1.1~1.2)10~141320h L P mm =+=行程（）

有.m d mm ==2259 6）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,,h am m P C d 2在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-3其相应的参数

.h a am m

P C C d d ==>==>2210

4650024851343 7)确定滚珠丝杠副预紧力

max P F F N =≈1

10003

8）行程补偿值与与拉伸力

...()u C tl --=∆⨯=⨯⨯+⨯⨯≈331181011825100012101033

9)预拉伸力

2

12F =1.95Δtd =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：

0Q d =7.144,Z=17,β=60

11)验算系统刚度

2

2s u

d K =660=681N/μm l

./b HO K K m ==⨯=μ2241340

/R M μ=1400

则得

.)O b F m K R =++=≥=μS 16111

K 1/(

341256N/K 反向误差或重复定位精度

12)验算滚珠丝杠压杆稳定性

45122

max 2

1

101420052920c K K d F F N L =⨯=≥= 13)验算临界转速

772max 21.934.31010431015001320

c f

d n n L ⨯=

⨯=⨯=>= 14o d ）验算

0max 6000070000d n =< 015)a C 验算额定静载荷

max 02.529207*********o a f F C =⨯=≤=

16)验算丝杠轴拉压强度

2

22max 110 3.1434.31015894

4

p a d F σπ⨯⨯==≥