题目二：CK6136数控机床进给传动系统设计-滚珠丝杠副的设计

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 -1

3-1 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 h

P h >m ax

x

n 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=68.6N

1.2.2 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n

1，n

2

，n

3

，……n

n

各种转速下，各转速工作时间占总时间的百分比分别

为t

1%，t

2

%，t

3

%……t

n

%，所受荷载分别是F

1

，F

2

，F

3

……F

n

。

N m = n 1

1001t + n 21002t +……n n 100

n

t

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*35

F 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=0N

P 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*100

10=460r/min

当量载荷

3100m

n 4t

4n 34100m n 3t 3n 33100m n 2t 2n 32100m n 1t 1n 31m F F F F F +++= =711N

1.3 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 c

a w

m 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 =7668.1N

1.4 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：

c

b 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