题目二：CK6136数控机床进给传动系统设计-滚珠丝杠副的设计
CK6136数控卧式车床机械结构设计(有cad图)
硬质合金刀具粗加工铸铁工件 硬质合金刀具半精加工碳钢工件 螺纹（丝杠等）加工和铰孔
通过比较最后选取：
Vmax=300 Vmin=6
m min
m min
（2） 主轴的极限转速 计算车床主轴极限转速时的的加工直径， 按经验分别取 （0.1~0.2） D 和(0.45~0.5)D。 则主轴极限转速应为：
1
1 数控车床的加工特点分析
1.1 数控车床的优点
数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势， 数控车床主要有以下几优点： （1） 传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机 皮带 齿轮副机构变速， 而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器 等传统部件，传动链大大缩短。 （2） 刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应 高精度的加工要求。 （3） 轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠 两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润 滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。
1.2 数控车床加工特点 qq2567214873
（1） 自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入 的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中， 主 要是观察和监督车床运行。但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相 应提高。 （2） 加工零件精度高、 质量稳定。 数控车床的定位精度和重复定位精度都很高， 较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作， 就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。 （3） 生产效率高。数控车床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只 检测首件，所以可以省区普通车床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减 少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合 效率明显提高。 （4） 便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过 编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型，更改设 计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研制 周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。 （5） 可向更高级的制造系统发展。数控车床及其加工技术是计算机辅助制造的 基础。
项目3数控车床滚珠丝杠副设计
• 滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作台在导轨上运动，以完成 工作台在X, Y方向的直线运动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动 机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即 可。
项目三数控车床滚珠丝杠副设计
• 3. 1滚珠丝杠副 • 3. 2滚珠丝杠副间隙调整及安装 • 3. 3滚珠丝杠副设计案例导入 • 3. 4数控车床滚珠丝杠副设计
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3. 1滚珠丝杠副
• 常见的机械传动部件有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传 动和各种非线性传动部件等。其中螺旋传动机构也称为丝杠螺母机构， 它主要是用于将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运 动的。丝杠螺母机构有滑动摩擦机构和滚动摩擦机构之分，滑动丝杠 结构简单、加工方便、成本低、传动效率低，而滚动丝杠结构复杂、 加工难、成本高、传动效率高(92%一98 % )。因此，后者在机电一 体化系统中得到广泛应用。
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3. 1滚珠丝杠副
• (2)丝杠传动、螺母移动，如图3一1 (b)所示。该传动形式需要限制螺 母的移动，故需要导向装置。其特点是结构紧凑、丝杠刚性较好，适 用于工作行程较大的场合。
• (3)螺母传动、丝杠移动，如图3一1 (c)所示。该传动形式需要限制螺 母传动和丝杠移动，由于结构较复杂且占用轴向空间较大，故应用较 少)。
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3. 1滚珠丝杠副
• 3.1.3滚珠丝杠副主要尺寸参数
• 滚珠丝杠副主要尺寸参数有:公称直径Do，丝杠小径d，，丝杠大径d， 螺母小径D1,螺母大径D，滚珠直径db，基本导程(或螺距)P，滚珠工 作圈数及滚珠数，具体如图3 -6所示。
CK6136数控机床主传动系统设计
CK6136数控机床主传动系统设计摘要本⽂主要是数控车床主传动系统，主驱动系统，这样的设计可以⽤于普通车床修改，以适应中国的机床⼯具⾏业的发展及⽬前的状态，具有⼀定的经济效益和社会效益。
这个完整的设计包括原始数据，根据⼀些（包括机器类型，⼤⼩等），结合实际条件和情况制定⼀些参数上的车床，根据建议的参数⽐较，以确定传输⽅案，传输⽅案。
然后传输和副齿轮齿的传动⽐的计算，然后估计弹性模量和齿轮轴轴，齿轮和轴的强度和刚度，以进⾏检查。
此外，还橱柜的主要结构设计，零部件的数量的选择，从⽽完成整个主驱动系统的设计。
关键词：数控车床；主传动系统；设计AbstractThis article is mainly CNC lathe main drive, the main drive system, this design can be used for ordinary lathe modified to adapt to China's machine tool industry development and current status, with certain economic and social benefits.The complete design, including raw data, according to some (including machine type, size, etc.), combined with the actual conditions and circumstances to develop some of the parameters on the lathe, according to the recommended parameters compared to determine the transmission scheme, transmission scheme. Then the pinion gear transmission and the transmission ratio calculation, and then estimate the elastic modulus and the gear shaft axes, gears and shaft strength and rigidity to be checked. In addition, the design of the main structure of the cabinet, the choice of the number of parts, thereby completing the main drive system design.Keywords：NC machine tool；main driving system；design⽬录引⾔ (4)第1章总体设计⽅案拟定 (6)1.1拟定主运动参数 (6)1.2运动设计 (6)1.3动⼒计算和结构草图设计 (6)1.4轴和齿轮的验算 (6)1.5主轴变速箱装配设计 (6)第2章参数拟定 (7)2.1车床主参数(规格尺⼨)和基本参数 (7)2.2各级转速的确定 (7)第3章运动设计 (8)3.1主拟定传动⽅案 (8)3.2传动⽅案的⽐较 (8)3.3各级传动⽐的计算 (9)3.4各轴转速的确定⽅法 (11)3.5转速图拟定 (12)第4章动⼒计算 (13)4.1齿轮的计算 (13)4.2电磁离合器的选择和使⽤ (19)第5章轴的设计和验算 (21)5.1轴的结构设计 (21)5.2轴的强度校核(以I轴为例) (21)5.3轴的刚度校核(以I轴为例) (25)第6章主轴变速箱的装配设计 (28)6.1箱体内结构设计的特点 (28)6.2设计的⽅法(以轴的布置为例) (28)第7章结论 (31)致谢 (32)参考⽂献 (33)引⾔这次毕业设计中，我所从事设计的课题是CK6136型数控车床主传动机构设计。
CK6136车床进给系统的设计毕业论文
三江学院本科生毕业设计（论文）题目 CK6136车床进给系统的设计高职院（系）机械设计制造及其自动化专业学生姓名周峰学号G105152057 指导教师季鹏职称实验师指导教师工作单位三江学院起讫日期 2013年12月16日至 2014年4月11日摘要数控技术和设备的基础在现代制造业里是很重要的。
数控车床是机器和电子的联合的产品，它的机械构造也伴着计算机技术在车床上得到遍及和利用，也就是对车床机能建议很高的技能请求，逐渐成长的转变。
与普通机床相比，数控车床精度更高，弹性好，适应性强，自动化程度高。
本设计的题目是一个CK6136车床的进给系统设计，该设计思想是通过从车床载荷的执行部分，并检查相关配件，包括了滚珠丝杠螺母副、减速齿轮还有步进电机。
还设计了CK6136车床的其他结构的设计配合进给系统。
关键词：CK6136车床；进给系统；滚珠丝杠螺母副；步进电机AbstractCNC technology and CNC equipment are among the most important foundations for the modernizing of the manufacturing industry. CNC lathe machine tool is a kind of machine that combines electronic technology and mechanical technology.Its mechanical structure evolves gradually with the wide application of computer technology on lathe and the higher and higher requirements of the performance of lathe. Compared with conventional lathe, CNC lathe has a better precision, a better flexibility and a better adaptability, and also more automated. The issue is to design the feeding system of CK6136 CNC lathe, Its designing method is selecting and checking there lated parts,containing balls crew speed-decreasing gear and engine fro-m the force that is loaded in the executive parts.yet it also has the design of the corresponding overall structure and system for the feeding system of the lathe machine.Key words: CNC lathe；feeding system；ball screw；walking engine目录摘要 0第一章绪论 (1)1.1研究调查数控机床在国内和国外的概况 (1)1.2数控机床的意义 (1)1.3研究内容及主要参数 (4)第二章总体方案的设计 (3)2.1总体方案的设计要求 (3)2.2进给系统的组成 (3)2.3 CK6136车床进给系统的总体设计 (4)2.4刀架的设计 (4)第三章对机械零件在进给伺服系统里的设计与计算 (5)3.1机械结构总体设计 (5)3.2计算机械配件在进给伺服系统里的选择和计算 (5)3.2.1纵车外圆 (5)3.2.2横切端面 (5)3.3计算和选择滚珠丝杠螺母副 (6)3.2.1纵向进给螺杆 (6)3.2.2横向进给丝杠 (9)3.4齿轮的相关计算 (12)3.5机床导轨的选择 (13)第四章进给系统控制设计与计算 (14)4.1进给系统控制方法的选择 (14)4.2进给系统驱动执行机构的设计 (14)4.2.1电机的选择 (14)4.2.2驱动器的选择 (17)4.3进给系统驱动系统的设计 (17)4.4进给系统接口电路的设计 (17)4.5刀架的电路设计 (17)结束语 (21)致谢 (22)参考文献 (23)第一章绪论1.1研究调查数控机床在国内和国外的概况如今国外机床墟市的消耗合流是数控机床。
滚珠丝杠副
4 4 I d1 Ip—丝杠的极惯性矩， p 32 S d1
G—丝杠切变模量，对于钢G=8.23×104 MPa M—扭矩
FQ 3 L f H fW Fcp
6010015000/ 10 1.0 1.2 3800Leabharlann 3 6 20435 (N )
滚珠丝杠副的选择步骤
（2）按照满足Ca≥FQ的原则选择丝杠副尺寸，查表得如下规 格：
规格型号 FFZD32103 FFZD50065
公称导 程
丝杠 外径
钢球 直径
fW为载荷系数，按表1选取； 载 荷 性 质 无冲击平稳 1.0~1.2
表 1
中等冲击 1.2~1.5
较大冲击或振 动 1.5~2.5
fW
fH为硬度系数，按表2选取； 滚道实际硬度 HRC ≥58 55 52.5 50 45
fH
1.0
1.11
表 2
1.35
1.56
2.40
滚珠丝杠副的选择步骤
2、压杆稳定性核算 实际承受载荷的能力Fk应不小于最大工作载荷Fmax，即
丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为
L 6.794 10 2 L0 l 1.2 13.59m 3 l0 6 10 通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的1/2，即
1 1 L 0 0.03mm 15m 2 2
刚度满足要求
滚珠丝杠副的选择步骤
在选用滚珠丝杠副时，必须知道实际工作条件：最大 的工作载荷Fmax（或平均工作载荷Fcp）（N）作用下的使用 寿命 T （ h ）、丝杠的工作长度（或螺母的有效行程） l （mm）、丝杠的转速n（或平均转速ncp）（r/min）、滚道 的硬度HRC及丝杠的工况，然后按步骤进行选择。 即已知条件：最大工作载荷Fmax（N）或平均工作载荷Fcp; 丝杠副的使用寿命T（h） ； 丝杠的工作长度（或螺母的有效长度）l(m); 丝杠的转速 n （平均转速 n c p 或最大转速 nmax ） (r/min); 滚道硬度HRC及运转情况。
滚珠丝杠螺母副的设计
目录一成绩评定表………………………………………………………………………二课程设计任务书………………………………………………………………三前言……………………………………………………………………………………四滚珠丝杠螺母副的设计……………………………………………………五轴承选择……………………………………………………………………………六电机选择……………………………………………………………………………七设计总结……………………………………………………………………………八参考文献……………………………………………………………………………成绩评定表学生姓名姚军班级学号1101012430专业机械设计制造及其自动化课程设计题目数控车床伺服进给系统结构与控制设计（8）评语组长签字：成绩日期201 年月日课程设计任务书学院机械学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名姚军班级学号1101012430课程设计题目数控车床伺服进给系统结构与控制设计（8）实践教学要求与任务:1、设计内容（1）运动设计：确定最佳传动比，计算选择滚珠丝杠螺母副、伺服电动机、导轨及丝杠的支承；（2）结构设计：完成进给系统装配图设计（0#图1张）；（3）验算：完成系统刚度计算，验算定位误差等；（4）设计单片机控制交流电机变频调速的原理图（多速开关）；（5）按照加速-匀速1-减速-匀速2-减速停的速度曲线，设计单片机控制程序；（6）撰写设计计算说明书。
2、主要技术参数：X轴：进给行程 400 mm；进给速度 1-6000mm/min，快移速度 10m/min,；最大进给力：5500 N；定位精度:0.012mm/300mm, 定位精度:0.006mm，横向滑板上刀架重量：80 Kg。
工作计划与进度安排:（共2周）（1）集中讲授设计内容、步骤及要求，下发设计题目及任务书，理解题目要求，查阅资料，确定结构设计方案（第16周的周一～周二）（2）指导学生进行设计计算及确定设计方案、装配图结构设计（第16周的周三～周五）（3）结构部分说明书撰写及答辩验收（第16周的周六～第17周的周一上午）（4）控制方案确定及原理图设计、控制程序设计（第17周的周一下午～周四）（5）控制部分说明书撰写及答辩验收（第17周的周四～周五）指导教师：201 年月日专业负责人：201 年月日学院教学副院长：201 年月日前言课程设计是在学完机床课后，进行一次学习设计的综合性练习。
题目一：CK6136数控车床主传动系统设计
机床与数控机床实验指导书题目一：CK6136数控车床主传动系统设计机床类型：数控车床 主传动设计要求：满载功率5.5KW ，最高转速3000rpm,最低转速75rpm 变速要求：无级变速传动方案1.电动机容量的选择选择电动机容量就是合理确定电动机的额定功率。
决定电动机功率时要考虑电动机的发热、过载能力和起动能力三方面因素，但一般情况下电动机容量主要由运行发热条件而定。
电动机发热与其工作情况有关。
但对于载荷不变或变化不大，且在常温下连续运转的电动机（如本课题中的电动机），只要其所需输出功率不超过其额定功率，工作时就不会过热，可不进行发热计算，本设计中电机容量按以下步骤确定：（1）确定电机输出动率Pd （错误!未找到引用源。
）错误!未找到引用源。
传动装置的总效率 1213ηηηηη=(2.2)其中，1η―V 带轮传动效率，由资料[1]，表2－2查得1η＝0.96；2η―滚动轴承效率，由资料[1]，表2－2查得2η＝0.99；3η―圆柱齿轮传动效率，由资料[1]，表2－2查得3η＝98；由此，88.098.099.096.024=⨯⨯=η所以Kw P d 55.488.04==（3）选择电动机额定功率ed P如前所述，电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8～0.9，所以电动机额定功率选取为 5.5Kw（4）电动机电压和转速的选择小功率电动机一般选为380V 电压。
所以本电机的电压可选为380V 。
同一类型、功率相同的电动机具有多种转速。
一般而言，转速高的电动机，其尺寸和重量小，价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。
选用转速低的电动机则情况相反。
要综合考虑电机性能、价格、车床性能要求等因素来选择。
本课题中数控机床的主轴的转速范围要求为75r/min~3000r/min 。
由于只有一根中间 传动轴，传动链较短，因此变速级数较少，故对电动机恒功率变速范围以及整个变速范围要求较高。
V 带传动比确定为121=i ；I 轴上齿轮传动比确定为122=i ；II 轴上两对直齿轮的传动比分别为213=i ，124=i 。
(8)数控车床的进给传动系统(滚珠丝杠)
内循环式滚珠丝杠结构
滚珠丝杠螺母机构 滚珠丝杠螺母副的特点: 滚珠丝杠螺母副的特点
与传统的滑动丝杠螺母副比较，滚珠丝杠螺母副具有以下优点： 与传统的滑动丝杠螺母副比较，滚珠丝杠螺母副具有以下优点： 优点 （1）传动效率高，摩擦损失小。 ）传动效率高，摩擦损失小。 （2）运动平稳无爬行。 ）运动平稳无爬行。 （3）传动精度高，反向时空程小甚至无空行程。 ）传动精度高，反向时空程小甚至无空行程。 （4）磨损小，精度保持性好，使用寿命长。 ）磨损小，精度保持性好，使用寿命长。
1—脉冲编码器；2—齿形带轮；3—齿形带； 4—滚珠丝杠；5—伺服电动机
c.通过同步齿形带联接 通过同步齿形带联接
5.进给系统传动部件
滚珠丝杠螺母传动副机构
（1）滚珠丝杠螺母机构 ） 滚珠丝杠螺母副的结构原理： 滚珠丝杠螺母副的结构原理：
在丝杠和螺母上都装有半圆弧形的螺旋槽， 在丝杠和螺母上都装有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了 滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来， 滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来， 构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠相对于螺母旋转时， 构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠相对于螺母旋转时，两者 发生轴向位移， 发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动 。
滚珠丝杠副的缺点是 滚珠丝杠副的缺点是： 缺点 （1）制造成本高。 ）制造成本高。 （2）由于不能自锁，因此必须增加制动装置。 ）由于不能自锁，因此必须增加制动装置。
3.1.1 滚珠丝杠的支撑方法 滚珠丝杠的支撑方法:
滚珠丝杠的支撑方式 滚珠丝杠的支撑方式 (a)仅一端装推力轴承 仅一端装推力轴承;(b)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承； 一端装推力轴承， 仅一端装推力轴承 一端装推力轴承 另一端装深沟球轴承； (c)两端装推力轴承 两端装推力轴承;(d)两端装推力轴承和深沟球轴承 两端装推力轴承 两端装推力轴承和深沟球轴承
CK数控车床主传动系统及进给伺服系统设计
CK数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK数控车床是一种智能化的机床设备，具有高效、精度高、自动化程度高等特点，被广泛应用于机械制造、航空航天、军工等领域。
CK数控车床的主传动系统是其核心部件之一，关系到车床的工作效率和加工精度。
进给伺服系统则是保证车床加工过程稳定性的重要组成部分。
本文主要从CK数控车床主传动系统和进给伺服系统的设计角度进行分析和讨论。
一、CK数控车床主传动系统的设计1. 主轴驱动方式主轴驱动方式通常可以由电机、齿轮传动或皮带传动等方式实现。
在CK数控车床中，常用的主轴驱动方式为交流伺服电机直接驱动主轴，具有驱动力矩大、响应速度快、控制精度高等特点。
2. 齿轮系统设计齿轮系统是实现主轴传动的关键组成部分，其设计应考虑到精度、牢固性、噪声等因素。
通常使用调质淬火的合金钢齿轮，采用齿轮精度等级要求高于齿轮传动的精度等级，以保证齿轮传动的精确性和稳定性。
同时，为了减少噪声和振动，应该选择齿轮结构简单、转速变化范围小和运转平衡的齿轮组合。
3. 主轴轴承设计主轴轴承是支撑主轴的关键组成部分，其设计应考虑到承载能力、耐磨性、轴向刚度以及寿命等因素。
常用的主轴轴承采用滚道式或杯状式结构，具有承载能力大、耐磨性好等优点。
同时，应合理选择轴承的接触角度和精度等级，减小径向力矩、抗疲劳性好，以提高轴向刚度和使用寿命。
4. 润滑系统设计润滑系统是保障主轴正常运转的关键组成部分，其设计应考虑到润滑方式、油品种类和加油方式等因素。
常用的润滑方式包括油脂润滑和油膜润滑，油品种类应选择合适的润滑油，加油方式应考虑到主轴的运转状态，一般采用快速注油式或定期注油式。
二、CK数控车床进给伺服系统的设计1. 进给驱动方式进给驱动方式通常可以由电机、齿轮传动或滑块传动等方式实现。
在CK数控车床中，常用的进给驱动方式为伺服电机驱动滚珠丝杠，具有进给精度高、稳定性好、响应速度快等特点。
2. 滚珠丝杠设计滚珠丝杠是实现进给传动的关键组成部分，其设计应考虑到精度、耐磨性、轴向刚度以及寿命等因素。
滚珠丝杠计算
3
3
11
2
22
3
11
22
33
33
NmN1•t1t1 N t22 • t2 t 3 N3•t3
3 确定名义直径
1 根据临界转速得
d
1
Nc f
l2 s
N c ——临界转速,这里等于主轴的最高转速
f ——与安装方法有关的常数
d 1 —— 丝杆底径
2 根据 d值0 N求得
d
0
70000
N
d 0 ——公称直径
滚珠丝杠副产品样品
6 刚度计算
1 丝杠拉压S
103
2 钢球与螺纹滚道区的接触刚度
1
K' c
Kc
F pr 0.1Ca
3
3 轴承的刚度
3
F
pr
Kb
a0
K c ——无预紧力下螺纹滚道接触刚度
F p r ——螺母预紧力 约等于 F max 3
传动系统综合刚度 K
K
1
K K K 1
V max L0
N max
V m ax ：最大进给速度 N max ：驱动电机最大转速
2 计算当量载荷 F 、m 当量进给转速 N m
工作状态
快速进给 一般切削 强力切削
轴向载荷
F1
F2 F3
转速
N1 N2 N3
工作时间 %
t1 t2
t3
3
FNt FNt FNt 3 1 F Nt Nt Nt m
1
'
1
b
c
s
加工中心的定位精度是在不切削空载条件下检验的,故轴向
载荷仅为导轨的摩擦力,故因摩擦力引起的弹性变形为：
滚珠丝杠副的设计计算
• 按最不利的情况，即取F=Fm，则
L0 pF EA p T 2GJ c
2
4 pF
2 Ed1
16 p T
2
Gd 1
2 2
4
3 4 6 10 3800 3.14 206 10 9 0.04576
16 (6 10
2
3 2 9
（3）滚珠丝杠副的选择步骤（校核计算）
已知条件： 工作载荷F（N）或平均工作载荷Fm （N）; 丝杠副的使用寿命Lh （h） ； 丝杠的工作长度（或螺母的有效长度）l(m); 丝杠的转速n（平均转速nm或最大转速nmax）(r/min); 滚道硬度HRC及运转情况。 设计步骤：1、求出计算载荷Fc :Fc=KFKHKA Fm 2、根据寿命计算出额定动载荷 C a
9910
3.927 0.0458 ( 1.2) 3 2
2
2
10960
ncr nmax 10000
（5）刚度验算 • 滚珠丝杠在工作负载F（N）和转矩T（N.m）共同作 用下引起每个导程的变形量 L0（m）为
L0
pF EA
p T 2GJc
4 d1
2
2
• •
使用要求。
• • 经上述计算验证，FFZD5006-5各项性能指标均 符合题目要求，可选用。
规格型号 FFZD3210-3
D0
32
公称导 程 p 10
丝杠外 径 d 32.5
钢球直 径 d0 7.144
丝杠内 径 d1 27.3
循环圈 数 -
动负荷 Ca(KN) 25.7
FFZD5006-5
滚珠丝杠螺母副的设计
滚珠丝杠螺母副的设计滚珠丝杠螺母副是一种机械传动装置，常用于机械设备中，如数控机床、3D打印机、机器人等。
它采用了滚珠的运动方式，具有传动效率高、刚性好、精度高等优点，因此在工业领域得到了广泛应用。
下面将对滚珠丝杠螺母副的设计进行详细介绍。
1.滚珠丝杠的选择：滚珠丝杠是滚珠丝杠螺母副的核心部件，其选择与设计密切相关。
首先要考虑传动的负载、速度和精度要求，根据这些要求选择适当的滚珠丝杠规格。
同时，还需考虑滚珠丝杠的承载能力、刚性和寿命等因素，以确保设计的可靠性和耐久性。
2.螺母的设计：螺母是滚珠丝杠螺母副的另一关键部件，它的设计直接影响到传动的效率和精度。
在设计螺母时，需要确定其材料、形状和加工工艺。
通常采用淬火钢或不锈钢材料制成，以提高其硬度和耐磨性。
螺母的形状根据滚珠丝杠的外形尺寸和螺纹类型进行确定，并且需要注意螺母与滚珠之间的配合度，以确保传动的顺畅与精度。
3.环保设计：在滚珠丝杠螺母副的设计中，应尽量减少噪声和摩擦，提高传动效率。
可以通过采用润滑剂和合理的密封设计来实现。
滚珠丝杠螺母副通常采用磨削加工，因此在加工过程中应选用适合的润滑剂，以减少摩擦和磨损。
此外，还可以采用密封结构，防止灰尘和杂质进入，增加使用寿命。
4.刚性设计：滚珠丝杠螺母副在工作时需要承受较大的力和载荷，因此在设计中要考虑其刚性。
主要措施包括增加滚珠丝杠的直径、提高螺母的刚度等。
另外，可以采用多支撑点的设计，增加支撑面积，提高整体的刚性。
5.精度设计：滚珠丝杠螺母副在工作时需要具备一定的精度，以满足工艺要求。
为了提高精度，设计时应注意几个关键点。
首先是保证滚珠丝杠的直线度和平行度，以减小误差。
其次是保证螺母和滚珠之间的配合精度，尽量减小间隙，提高传动精度。
最后是在加工过程中，控制好加工精度，避免残余应力和变形。
总之，滚珠丝杠螺母副的设计需要考虑多个因素，包括滚珠丝杠的选择、螺母的设计、环保设计、刚性设计和精度设计等。
通过合理的设计，可以提高滚珠丝杠螺母副的传动效率、精度和使用寿命，满足不同工程设备的需求。
数控机床滚珠丝杠进给系统设计流程
数控机床滚珠丝杠进给系统设计流程1)根据需求确定设计要求负载（就是丝杠螺母驱动的系统总质量=负载+工作台质量）有效行程（加工过程的可移动范围）进给速度（与电机转速、丝杠导程、减速比有关）最大加速度精度要求与精度保持性配种…………2)负载支撑部件的选取——导轨根据常用丝杠的手册，选取一种导轨型号符合设计要求。
供货商会根据其设计要求推荐一两种导轨，在此基础上进行校核其刚性是否满足，使用寿命是否满足要求等。
具体的校核方法，各个手册上都有计算公式。
3)负载驱动部件的选取——丝杠基于常用的滚珠丝杠进给系统，一般都是直联，故减速比为1。
而常用的伺服电机其最大转速都是3000转，因此可以根据最大进给速度来确定其丝杠导程的大小。
由丝杠导程大小及其行程可基本确定丝杠的公称直径。
根据精度要求和负载确定其丝杠螺母副的结构形式及其预紧力的大小。
选取好丝杠及其丝杠螺母副之后就要进行精确校核是否满足设计要求。
校核的内容主要有寿命校核（各种工况下的受力有关）、转速校核（转速、导程有关）、驱动负载下的应力校核（各种工况下的轴向应力、切向应力及其总应力是否满足材料要求）、热变形及其预拉伸变形量和该变形量下的预拉伸力等等。
上述计算方法和计算公式见选取丝杠的厂家手册。
4)支撑丝杠部件的选取——轴承副根据系统的最大负载力和丝杠预拉伸轴向力总和的大小来确定轴承副的最大轴向载荷，基于该值进一步计算轴承副的预紧力大小、轴承副的额定动载荷、轴承的当量载荷等基本信息，进一步基于这些信息，来确定轴承的型号。
有轴承的型号进一步查出该轴向的型号是否满足设计要求。
上述的计算方法也见轴承厂家的手册。
5)驱动系统的动力源选取——伺服电机伺服电机的选取应进行负载扭矩计算、负载惯量匹配计算以及空载加减速下的转矩计算等。
负载扭矩包含预压扭矩和轴向负荷引起的摩擦扭矩以及轴承的启动扭矩三部分。
其各个计算方法见厂家手册。
负载惯量主要含有丝杠的转动惯量，移动部件折算后的转动惯量以及联轴器的转动惯量，齿轮的转动惯量（有减速机构的）这几部分。
CK6136型数控车床的设计
目录机电一体化产品综合课程设计任务书 (2)前言 (3)1.进给传动系统设计计算和选型 (3)1.1切削力的计算 (3)1.2滚珠丝杠副的的计算和选型（横向） (4)1.3.齿轮减速箱的设计(横向) (6)1.4.步进电动机的计算与选型（横向） (7)2. 绘制横向进给系统装配图 (11)3.设计小结 (12)4.参考资料 (12)三明学院机电一体化产品综合课程设计报告题目：CK6136型数控车床的设计姓名：学号：年级：系别：专业：指导教师：2009 年12 月25 日三明学院机电一体化产品综合课程设计任务书一、设计题目：CK6136型数控车床的设计——横向进给机械结构设计二、设计原始资料：主轴转速：45~3000r/min(无级)最大回转直径；360mm最大加工长度：700mm溜板及刀架重量：1600N刀架快速运动速度：纵向8m/min 横向6m/min最大进给速度：纵向60mm/r 横向45mm/r主电机功率： 5.5kW机床定位精度：±0.01mm三、设计工作内容：（1）进给传动系统设计计算（2）横向进给系统装配图A1 1张（3）综合课程设计说明书1份四、设计完成时间：2009年12月25日～2010年1月15日学生姓名指导教师物理与机电工程系前言机电一体化系统设计课程设计是在我们学完了机电一体化之后进行的，这次通过设计让我们获得综合运用过去所学过知识，独立进行一次机电结合的设计训练，学会了进给传动系统设计计算，并且通过课程设计掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予批评指教。
1.进给传动系统设计计算和选型横向进给的计算和选型主要包括：计算切削力、选择滚珠丝杠副、设计减速箱、选择步进电动机等。
1.1切削力的计算以下是横向切削力的详细计算过程。
设工件材料为碳素结构钢，Mpa b 650=δ；选用刀具材料为硬质合金YT15；刀具几何参数为：主偏角︒=60r κ，前角︒=100γ，刃倾角︒-=5s λ；切削用量为：背吃刀量mm a p 3=，进给量f=0.6mm/r ，切削速度v c =105m/min 。
滚珠丝杠螺母副的设计
目录前言……………………………………………………………………………………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。
数控机床进给传动系统设计方案分析
数控机床进给传动系统设计方案分析数控机床进给传动系统是数控机床的重要组成部分之一，对机床的精度、效率和可靠性影响重大。
本文将基于近年来国内外研究成果，对数控机床进给传动系统设计方案进行分析探讨。
一、传动方式选择常见的数控机床进给传动方式主要有螺杆副、滚珠丝杠副、液压传动、齿轮传动和软件控制等。
不同的传动方式有各自的特点和适用范围。
1、螺杆副螺杆副具有传动精度高、刚性好、噪音低等优点，适用于慢速大力的进给运动。
但是，它的效率低、摩擦力大、易磨损、不适合高速运动。
2、滚珠丝杠副滚珠丝杠副相对螺杆副来说效率更高，适用于高速进给运动。
但是，它的传动精度受制于滚珠杆的制造精度，而且滚珠很容易受损。
3、液压传动液压传动具有传动力矩大、响应速度快等优点，在铣削和切削加工中有较好的适应性。
但是，液压传动的系统复杂，维护不易，而且液压油需要定期更换。
4、齿轮传动齿轮传动的优点是传动精度高、能承受较大的力矩，适用于高速进给运动。
但是，它的噪音较大，容易出现波动，而且需要灵活的齿轮摆动机构。
5、软件控制软件控制是一种新的进给传动方式，它通过精确的计算控制电机的旋转角度和速度，精确实现进给精度。
但是，软件控制的成本较高，需要高精度的编码器。
根据不同的机床类型和加工工艺，选择合适的传动方式，可以在传动效率、精度和可靠性之间取得平衡。
二、传动控制技术传动方式是进给传动系统的核心，而控制技术也是影响系统性能的关键因素之一。
常见的传动控制技术包括闭环控制和开环控制两种。
1、闭环控制闭环控制是指传感器将实际位置反馈给控制器，通过对设定值和实际值的差进行比较和调整，控制伺服电机的转速和转角，以实现精确控制。
闭环控制具有稳定性好、精度高等优点，但是需要更多的硬件和软件支持，成本较高。
2、开环控制开环控制是指系统只控制电机的转速，不对传感器信号进行反馈调整，只能通过实验调节来实现控制精度。
开环控制具有简单、成本低等优点，但是精度和稳定性不如闭环控制，容易受到噪声和温度等环境影响。
机床滚珠丝杠副课程设计
机床滚珠丝杠副课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机床滚珠丝杠副的基本结构、工作原理及功能；2. 学生能够掌握机床滚珠丝杠副的选用原则、安装调试方法及维护保养知识；3. 学生能够了解机床滚珠丝杠副在机械加工中的应用及其对加工精度的影响。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识对机床滚珠丝杠副进行正确的选用和安装；2. 学生能够掌握机床滚珠丝杠副的调试方法，保证其正常工作；3. 学生能够运用机床滚珠丝杠副进行简单的机械加工操作，提高加工精度。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机床滚珠丝杠副的探究兴趣，激发学生学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队合作精神；3. 增强学生对我国机械制造业的自豪感，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为专业实践课，结合理论知识和实际操作，培养学生的专业技能。
学生特点：高年级学生，具备一定的机械基础知识和动手能力，对机床结构及工作原理有一定的了解。
教学要求：以学生为主体，注重实践操作，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 机床滚珠丝杠副的基本概念与结构：- 滚珠丝杠副的定义、分类及特点；- 滚珠丝杠副的组成、结构及工作原理。
2. 机床滚珠丝杠副的选用与安装：- 选用原则及注意事项；- 安装方法、步骤及要求；- 常见故障及排除方法。
3. 机床滚珠丝杠副的调试与维护：- 调试方法、步骤及注意事项；- 维护保养内容、周期及要求；- 故障诊断与排除技巧。
4. 机床滚珠丝杠副在机械加工中的应用：- 在数控机床、普通机床等设备中的应用实例；- 对加工精度、效率等方面的影响；- 提高加工质量的方法与措施。
教学内容依据课程目标制定，注重科学性和系统性。
教学大纲安排如下：- 第1周：机床滚珠丝杠副基本概念与结构学习；- 第2周：机床滚珠丝杠副选用与安装学习；- 第3周：机床滚珠丝杠副调试与维护学习；- 第4周：机床滚珠丝杠副在机械加工中的应用学习。
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题目一：CK6136数控机床进给传动系统设计-滚珠丝杠副的设计X 轴滚珠丝杠副的参数计算 由设计所给的条件： 工作台的重量35Kg工作台的最大行程h = 230mm工作台导轨的摩擦系数：动摩擦系数林μ＝0 . 1 静摩擦系数从，μ= 0 . 2 快速进给速度Vmax = 10m/min定位精度20μm ／300mm 全行程25μm 重复定位精度10μm 其它状况见表3 -13-1 各种切削状况下的性能参数1.1 确定滚珠丝杠副的导程由传动关系，工作台最高移动速度x ma V 电机最高转速m ax n 传动比i 等确定P hP h >m axxn i V ma 其中x ma V =10m/min,m ax n =3000r/min,选择传动比是考虑到同步轮包角不能过小，并且传动系统的整体尺寸不能过大，故取传动比为0.8，所以P h =10*1000/（3000*0.8）=4.17min/r导程已经标准化，取偏大一点的标准值，即取P h=5mm/r。
1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算1.2.1 最小载荷F min机器空载时滚珠丝杠副的传动力，如工作台重量引起的摩擦力。
机器空载时滚珠丝杠副的传动力，主要由于工作台及其上的电机的重量引起的摩擦力。
F min=fw=0.2*35*9.8=68.6N1.2.2 最大载荷F max选择机器承受最大负荷时滚珠丝杠副的传动链。
机床切削时，切削力滚珠丝杠轴向的分力与导轨摩擦力之和即为F max（这时导轨摩擦力是由工作台、文件、夹具三者总的重量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同引起）。
表3-2 车床常用切削状况及参数1.2.3 滚珠丝杠副的当量转速nm及当量载荷Fm滚珠丝杠副在n1，n2，n3，……nn各种转速下，各转速工作时间占总时间的百分比分别为t1%，t2%，t3%……tn%，所受荷载分别是F1，F2，F3……Fn。
N m = n 11001t + n 21002t +……n n 100nt各种切削方式下，丝杠转速n i =310⨯Ph Vi其中 n i ：丝杠转速 r/min V i ：进给速度 m/min 。
查上表得V 1=0.6 V 2=0.8 V 3=1， V 4=15 带入上式n 1=120, n 2=160，n 3=200，n 4=3000各种切削方式下，丝杠轴向载荷 F i = Pz i +μ（W+ Px i ）w=9.8*35F i ：丝杠轴向载荷 N P xi ：纵向切削力 N P zi ：垂向切削力 N 查表得P x1=2000N P x2=1000N P x3=500N P x4=0NP z1=1200N P z2=500N P z3=200N P z4=0N W =343N 带入得F 1=1668.8N F 2=768.8N F 3=368.8N F 4=68.6N当量转速N m =120*10010+160*10030+200*10050+3000*10010=460r/min当量载荷3100mn 4t4n 34100m n 3t 3n 33100m n 2t 2n 32100m n 1t 1n 31m F F F F F +++= =711N1.3 确定预期额定动载荷按滚珠丝杠副的预期工作时间（小时）计算： C am =)(100603N f f f F L n ca wm h m ⋅=62.0*1*1002.1*711*20000*230*603=8959.7N有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负荷Fmax 计算；C am =f e F max =4.5*1668.8=7509.6N选用中预载。
式中;f e ——预加负荷系数（见表3-7）以上二种结果比较后取其最大值即为滚珠丝杠副的C am =7668.1N1.4 确定允许的最小螺纹底径d2m估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量δm一般情况下，影响死区间隙的主要因素按影响程度自大到小排列顺序是： a. 滚珠丝杠本身的拉压刚度K s ； b. 支撑轴承的轴向刚度K b ；c. 滚珠丝杠副中滚珠与滚道德接触刚度K c ；d. 折合到滚珠丝杠副上的伺服系统的刚度K R ；e. 联轴节的刚度K t ；f. 滚珠丝杠副的扭转刚度K k ；g. 螺母座、轴承座的刚度K h 。
其中前三项是最主要的，而K s 又占总量的（1/3~1/2）。
所以一般情况下可按下式精心进行计算：cb s K K K K 1111++= 机械装置中移动部件处在不同位置时系统的刚度K 是不同的，刚度最小处用K min 表示。
当滚珠丝杠副轴向有工作载荷作用时，传动系统中便产生弹性变形δ，且δ=F/K 。
从而影响了系统的传动精度，而K min 处系统受影响最大。
机床或机械装置的伺服系统精度大多在空载下检验。
空载时作用在滚珠丝杠副上的最大轴向工作载荷是静摩擦力F 0。
移动部件在K min 处起动和返回时，由于方向变化将产生误差2 F 0/K min （又称摩擦死区误差）。
它是影响重复定位精度的最主要因素。
一般占重复定位精度的（1/2~1/3）。
所以规定滚珠丝杠副允许的最大轴向变形：δm ）（41~31≤. 重复定位精度 ）（5/1~4/1m ≤δ 定位精度影响定位精度最主要的因素是滚珠丝杠副的精度，其次是滚珠丝杠本身的拉压弹性变形（因这种弹性变形随滚珠丝螺母在丝杠上的位置变化而变化）。
以及滚珠丝杠副摩擦力矩的变化......等。
一般估算是）（5/1~4/1m ≤δ定位精度。
以上两种方法算出的小值取为δm （单位m μ）。
查表得重复定位精度10m μ，定位精度25m μ可以求得δm =3 δm =5 取两种结果较小值δm =3 估算最小螺纹底径滚珠丝杠副安装方式为一端固定，一端游动时30m 28.9*302.0*302078.010102d *=⨯≥EL F m πδ=6式中E ——杨氏弹性模量2.1×105N/mm 2；δm ——估算滚珠丝杠副最大允许轴向变形量（μm ）； F 0——导轨静摩擦力（N ）。
F 0=μ0W （μ0为静摩擦系数）； L ——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离（mm ）。
L ≈行程+安全行程+余程+螺母长度的一半+支承长度的一半 =行程+（2~4）P h +4P h +(4~6)P h +(1/20~1/10)行程 ≈（1.05~1.1）行程+（10~14）P h L=1.1*220+12*5=302mm1.5 确定滚珠丝杠副规格代号根据传动方式及使用情况，按照样本可以确定滚珠螺母型式。
按照已估算出的P h 、C am 在样本中查出丝杠底径d 2，额定动载荷C a 应注意到d 2≥d 2m ，C a ≥C am 但不宜过大，否则会使滚珠丝杠副的转动惯量偏大，结构尺寸也偏大。
接着再确定公称直径。
循环周数，滚珠螺母的规格代号及有关的安装连接尺寸。
综上所述，查表（3-8）和表（3-9）后选用FFZL2005-3型内循环螺纹预紧螺母式滚珠丝杠副。
表3-8 滚珠丝杠副的主要参数1.6 确定滚珠丝杠副预紧力当选择预紧螺母形式的滚珠丝杠副时需定预紧力F p。
F p=13F max=31*1668.8=556.3N1.7 确定滚珠丝杠副支承所用的轴承规格型号a.计算轴承所受的最大轴向载荷F Bmax ,F Bmax = F max =1668.8Nb.按滚珠丝杠副支承的要求选择轴承的型号。
由于滚珠丝杠副承受的载荷既有轴向的， 又有径向的，因而选用角接触球轴承。
c.确定轴承内径：为便于丝杠加工，轴承内径最好不大于滚珠丝杠的大径。
在选用内循环滚珠丝杠副是必须有一端轴承内径略小于丝杠底径d 2。
其次轴承样本上规定的预紧力应大于轴承承受最大载荷FBmax 的1/3。
差轴承手册，固定端取轴承内径为17mm ，选用70003AC 型轴承。
游动端取轴内径17mm ，采用60003深沟球轴承。
1.8 轴承的简化计算由于轴系中一端对称安装同型号的角接触轴承，轴系处于三支点静不动状态，可简化为：将同一支点成对安装的轴承视为一个整体，并认为支反力作用点位于两轴承中点处，这一轴承组所受的载荷F n 等于轴向外载，径向基本额定静载荷C or2及径向基本额定动载荷C r2可按下式计算：C or2=2C or ， C r2=1.625C r式中C or ——单个轴承的径向基本额定静载荷； C r ——单个轴承的径向基本额定动载荷。
查手册7003AC 的C or =8.9KN C r =13.1KN 带入得 C or 2=19.8KN C r 2=21.3KN 查表e=0.68e F F>ra查表 X=0.67，Y=1.14P=XF r + YF a =0.67*894+1.14*608.5=734N31h 610n 60t f p f r ）（L PC = 查表 f p =1.5，f t =1，Lh=20000 带入得 C r =7.2KN<C r 2=21.3KN1.9 滚珠丝杠副工作图设计滚珠丝杠副的螺纹长度L u+2L e=230+83+2*20=353mm1.9.1 滚珠丝杠副的螺纹长度L e查余程表3-8，L e=20mm，L u=行程+螺母长度=230+83=313mm滚珠丝杠副的螺纹长度L s= L u+2 L e=353mm1.9.2 固定支承与游动支承距离L1=383mm1.9.3 丝杠全长L =5301.9.4 行程起点离固定支承距离Lo 25mm滚珠丝杠副工作图见附图一：X向滚珠丝杠副。
滚珠丝杠副螺母不应该承受径向载荷及颠覆力矩，应使作用在螺母上的轴向通过丝杠轴心。
可以用螺母的外圆柱面及法兰凸缘的内侧做安装基准，同时要求螺母座孔与丝杠轴承孔同心。
螺母座孔端面与螺母座孔轴线垂直。
当所受载荷冲击力不大时，可仅用螺母法兰凸缘的内侧面作安装基准面，这时就保证螺母座面与导轨垂直，装配时应找螺母外圆与丝杠支承轴承孔同心。
设计螺母座，轴承座及紧固螺钉时要注意保证足够的刚性。
在承载方向设计加强筋。
滚珠丝杠副螺母不应该承受径向载荷及颠覆力矩，应使作用在螺母上的轴向力通过丝杠轴心。
可以用螺母的外圆柱面及法兰凸缘的内侧做安装基准，同时要求螺母座孔与丝杠轴承同心。
螺母座孔端面与螺母孔轴线垂直。
当所受载荷冲击力不大时，可仅用螺母法兰凸缘的内侧面作安装基准面，这时就保证螺母座面与导轨垂直，装配时应找螺母外圆与丝杠支承轴承孔同心。
设计螺母座，轴承座及紧固及紧固螺钉时要注意保证足够的刚性。
在承载方向设计加强筋。
由工作图确定滚珠丝杠的长度尺寸。