发布时间 : 星期四 文章立式数控铣床进给传动系统设计更新完毕开始阅读
中北大学课程设计说明书
n1?n2?v10.6?r/min?60r/minL010?10?3v20.8?r/min?80r/min?3L010?10
v1n3?3?r/min?100r/min?3L010?10n4?v415?r/min?1500r/min?3L010?10
（3）按式（2-17）计算滚珠丝杠螺母副的平均转速nm。
qq1qn1?2n2???nnm100100100
10305010?(?60??80??100??1500)r/min?230r/min100100100100nm?（4）按式（2-18）计算滚珠丝杠螺母副的平均载荷Fm
Fm?3F13nqn1q1n?F232???Fn3nnnm100nmnm10060108030100503150010??2160.943???1721.483???1575??N
230100230100230100230100?32929.693??1757.15N3)确定滚珠丝杠预期的额定动载荷Cam
（1）按预定工作时间估算。查表2-28得载荷性质系数fw=1.3。已知初步选择的滚珠丝杠的精度等级为2级，查表2-29得精度系数fa=1，查表2-30得可靠性系数fc=0.44，则由式（2-19）得
Cam=360nmLhFmfw 100fafc ?360?230?20000?1757.15?1.3?33801.49N
100?1?0.44（2）因对滚珠丝杠螺母副将实施预紧，所以可按式（2-21）估算最大轴向载荷。查表2-31得预加载荷系数fe=4.5，则
Cam?fe?Famax?4.5?2929.69N?13183.61N
（3）确定滚珠丝杠预期的额定动载荷Cam。 取以上两种结果的最大值，Cam＝33801.49 N。 4）按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m
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（1）根据定位精度和重复定位精度的要求估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变形。 已知工作台的定位精度为30?m，重复定位精度为15?m，根据式（2-23）、式（2-24）以及定位精度和重复定位精度的要求，得
113211?max2?（~）?30?m＝（6~7.5）?m
54?max1=（~）?15?m＝（5~10）?m
取上述计算结果的较小值，即?max=5?m。
（2）估算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m。
本机床工作台（X轴）滚珠丝杠螺母副的安装方式拟采用两端固定方式。 滚珠丝杠螺母副的两个固定支承之间的距离为
L＝行程+安全行程+2×余程+螺母长度+支承长度
≈（1.2~1.4）行程+（25~30）L0
取L＝1.4×行程+30L0≈（1.4×600+30×10）mm＝1140mm 又F0=1260N，由式（2-26）得 d2m?0.039F0L?max?0.039?1260?1140mm?20.9mm 55）初步确定滚珠丝杠螺母副的规格型号
根据计算所得的L0、Cam、d2m，初步选择FFZD型内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠螺母副FFZD4010-5（见本书附录A表A-3），其公称直径d0、基本导程L0、额定动载荷Ca和丝杠直径d2如下：
d0=40mm， L0=10mm Ca=46500N＞Cam=33801.49N d2=34.3mm＞d2m=20.9mm 故满足式（2-27）的要求。
6）由式（2-29）确定滚珠丝杠螺母副的预紧力Fp
11 Fp=Fmax??2929.69N＝976.56N
337）计算滚珠丝杠螺母副的目标行程补偿值与预紧拉力
（1）按式（2-31）计算目标行程补偿值?t。
已知温度变化值△t=2℃，丝杠的膨胀系数α=11?10?6?m/℃，滚珠丝杠螺母副的有效行程
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Lu＝工作台行程+安全行程+2×余程+螺母长度 ＝（600+100+2×20+146）mm＝886mm
故 ?t＝11△tLu×10-6＝11×2×886×10-6mm＝0.02mm
（2）按式（2-32）计算滚珠丝杠的预拉伸力Ft。
已知滚珠丝杠螺纹底径d2=34.3mm，滚珠丝杠的温升变化值△t=2℃，则
2 F=1.81t?td22?1.81?2?34.3N?4258.89N
8）确定滚珠丝杠螺母副支承用轴承的规格型号
（1）按式（2-33）计算轴承所承受的最大轴向载荷FBmax。
11 FBmax?Ft?Famax?4258.59??2929.69?5723.44N
22（2）计算轴承的预紧力FBp。
11 FBP?FBmax??5723.44?1907.81N
33（3）计算轴承的当量轴向载荷FBam。
FBam?FBP?Fm?1907.81?1757.15?3664.95N
（4）按式（2-15）计算轴承的基本额定动载荷C。
已知轴承的工作转速n=nm=230r/min，轴承所承受的当量轴向载荷FBam=3664.95N，轴承的基本额定寿命L=20000h。轴承的径向载荷Fr和轴向载荷Fa分别为 Fr?FBamcos600?3664.95?0.5?1832.48N Fa?FBamsin600?3664.95?0.87?3188.5N
因为故
P?XFr?YFa?1.9?1832.48?0.54?3188.51?5203.51N C?P35203.51360nLh?60?230?20000?33879N 100100Fa3188.5??1.74?2.17，所以查表2-25得，径向系数X=1.9，轴向系数Y=0.54，Fr1832.48 （5）确定轴承的规格型号。
因为滚珠丝杠螺母副拟采取预拉伸措施，所以选用60°角接触球轴承组背对背安装，以组成滚珠丝杠两端固定的支承形式。由于滚珠丝杠的螺纹底径d2为34.3mm，所以选择轴承的内径d为30mm，以满足滚珠丝杠结构的需要。
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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方式。轴承的型号为760306TNI/P4DFB，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，大于计算所得的轴承预紧力FBP=1939.62N。并在脂润滑状态下的极限转速为1900r/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'=34500N，而该轴承在20000h工作总寿命下的基本额定动载荷C=34395N，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。
4.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验
4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验
工作台的滚珠丝杆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滚珠丝杆螺母副临界转速nc的校验
根据图可得滚珠丝杆螺母副临界转速的计算长度L2=837.5mm。已知弹性模量
1E=2.1?105MPa，材料密度???7.8?10?5N/mm3，重力加速度9.8，安全系数K1=0.8。由表
g2-44查得??4.73
滚珠丝杆的最小惯性矩为 I??64d42?3.14?34.34mm4?67909mm4 643.14?34.32mm2?923.54mm2 4滚珠丝杆的最小截面积为 A??4d22?故可由公式得：
60?2 nc?K12?L22
EI60?4.732?0.8?2?A2?3.14?837.52.1?105?67909?9.8?103r/min=10738.5r/min -57.8?10?923.547