发布时间 : 星期六 文章立式数控铣床进给系统课程设计更新完毕开始阅读
中北大学课程设计说明书
以选择轴承的内径d为30mm，以满足滚珠丝杠结构的需要。
在滚珠丝杠的两个固定端均选择国产60°角接触球轴承两件一组背对背安装，组成滚珠丝杠的两端固定支承形式。轴承的型号760306TNI/P4DEB，尺寸(内径×外径×宽度)为30mm×72mm×19mm，选用脂润滑。该轴承的预载荷能力FBP?为2900N，大于计算所得轴承预紧力FBp?1915.88N。并在脂润滑状态下的极限转速为2500r/min，高于滚珠丝杠的最高转速nmax?2000r/min，故满足要求。该轴承的额定动载荷为C'?36500N，而该轴承在20000h工作寿命的基本额定动载荷C=36263.02N，也满足要求。
3. 工作台部件的装配图设计
将以上计算结果用于工作台部件的装配图设计(见图)，其计算简图如图1所示。
图1 立式数控铣床工作台计算简图
4. 滚珠丝杠螺母副的承载能力校验
4.1 滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验
本工作台的滚珠丝杠支承方式采用预拉伸结构，丝杠始终受拉而不受压。因此，不存在压杆不稳定问题。
4.2 滚珠丝杠螺母副临界转速nc的校验
由图1得滚珠丝杠螺母副临界转速的计算长度L2=919.5mm，其弹性模量E=2.1×105MPa，
9
中北大学课程设计说明书
已知材料密度?=
1×7.8×10?5N/mm3，重力加速度g=9.8 ×103mm/s2， g安全系数K1=0.8 ，由表2-44得与支承有关的系数?=4.37.。 滚珠丝杠的最小惯性矩为
I??644d2?3.14?34.34mm4?67909mm4 64滚珠丝杠的最小截面积为
A?由式（2-36）得
?42d2?3.14?34.32mm2?923.54mm2 460?2nc=K12?L22EI ??2.1???5???????9.8???3 ?57.8??????????60?????2 =0.8×2?3.14??????2 =8493.05r/min
本工作台滚珠丝杠螺母副的最高转速为2000r/min,远小于其临界转速，故满足要求。
4.3 滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验
查附录A表A-3得滚珠丝杠的额定动载荷Ca=46500N，轴向载荷Fa=2977.52N，运转条件系数fw=1.2，滚珠丝杠的转速 n=2000r/min，根据式（2-37）、式（2-38）得
?C?L=?a?×106=1.89×109r ?Fafw?Lh=
3L=21000h 60n一般来讲，应保证滚珠丝杠螺母副的总工作寿命Lh?20000h，故满足要求。
5. 计算机械传动系统的刚度
5.1机械传动系统的刚度计算 (1)计算滚珠丝杠的拉压刚度Ks
本机床工作台的丝杠支承方式为一端固定、一端游动。由图1可知，当滚珠丝杠的螺母中心位于滚珠丝杠两支承的中心的位置(a=L/2，L=1140mm)时,滚珠丝杠螺母副具有
10
中北大学课程设计说明书
最小拉压刚度Kamin，由式(2-45a)得
当a?LY?919.5mm或a?LJ?319.5mm时，滚珠丝杠螺母副具有最大拉压刚度
Ksmax ，由公式（2-45b）得
Ksmax2d2L ?6.6?104L1?L?L1?2
=767.25N/μm
(2)计算滚珠丝杠螺母副支承轴承的刚度Kb。
已知轴承接触角?=600，滚动体直径dQ=7.144mm，滚动体个数Z=17，轴承的最大轴向工作载荷FBmax=5361.41N，由表2-45和表2-46得，
Kb=4×2.34×dQZFBmaxsin?=1654.30 N/?m
?25?13(3)计算滚珠与滚道的接触刚度Kc。
查附录A表A-3得滚珠丝杠的刚度K=1585 N/?m，额定动载荷Ca=46500N，滚珠丝杠上所承受的最大轴向载荷Famax=2981.18N，由式（2-46b）得
?F?Kc=K ?amax?=1390.00 N/?m
?0.1Ca?13(4)计算进给传动系统的综合拉压刚度K。
由式（2-47a）得进给传动系统的综合拉压刚度的最大值为
1Kmax=
1Ksmax+
11+ =0.00263 KbKc故Kmax=380.23 N/?m
由式（2-47b）得进给传动系统的综合拉压刚度的最小值为
1111=+ + =0.0030 KminKsminKbKc11
中北大学课程设计说明书
故Kmin=333.33 N/?m
5.2 滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算
由图1可知，扭转作用点之间的距离L2= 919.5mm。已知剪切模量G=8.1 ×104MPa， 滚珠丝杠的底径d2=32.7mm，故由式（2-48）得
K?=
?d24G32L2= 错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。N·m/rad=8844.51 N·m/rad
6. 驱动电动机的选型与计算
6.1 计算折算到电动机轴上的负载惯量 (1)计算滚珠丝杠的转动惯量Jr。
已知滚珠丝杠的密度?=7.8×10?3Kg/ cm3，故由式（2-63）得
Jr=0.78×10?3?DL
4iii?1n=0.78?10?3??2?34?8.9?44?100.9?2.54?5.2?kggcm2 =21.43Kg·cm2 (2)计算联轴器的转动惯量J0
J0=0.78×10?3（D4--d4）L
=11.62Kg·cm2
(3)计算折算到电动机轴上的移动部件的转动惯量JL
已知机床执行部件（即工作台、工件和夹具）的总质量m=918Kg,电动机每转一圈，机床执行部件在轴向移动的距离 L=10mm=1cm，则由式(2-65)得
?L?2JL=m?=23.28Kg· cm??2??（4）由公式（2-66）计算加在电动机轴上总的负载转动惯量Jd
Jd= Jr+J0+JL=（21.43+11.62+23.28）=56.33 Kg·cm2
26.2 计算折算到电动机轴上的负载力矩
12