计算与说明 主要结果 一、滚珠丝杠螺母副结构类型的选择 因为所要改装的铣床为普通铣床，精度要求并不是很 第二节 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 高，在使用过程中不需要调整，并且加工过程中有轻微冲击运转。根据上述实际条件，并考虑到经济成本问题，通过查第三章表3－2和表3－3，可以初步选用“外循环插管埋入式法兰直筒组合双螺母垫片预紧（CMD）”这种结构类型的滚珠丝杠螺母副。它具有结构简单，工艺性优良，承载能力较高；刚度高，预紧可靠，不易松弛等优点。它主要适用于重载荷、高刚度、高速驱动及较精密的定位系统，是目前应用得较广泛的结构。 二、滚珠丝杠螺母副型号的选择及校核步骤 1、计算最大工作载荷 由题设已知条件，铣床导轨的类型为综合导轨。再查第三章表3－4可知计算最大工作载荷Fm的公式为 Fm?KFL?f'?FV?G? 该式中：K = 1.15； 取 f’ = 0.16（f’ =0.15～0.18）（摩擦系数）；G为工作台及夹具总重量的1/2。由题设已知条件可得G = 400 N。 将以上数值及先前计算得到的四组FL、FV数据代入上式，可得到四组相应的Fm的最大值 （1）组：Fm=1.15×1155.00+0.16× (2473.11+400)= 1787.95(N) （2）组：Fm=1.15×2598.74+0.16× (2021.24+400)=3375.95(N) （3）组：Fm=1.15×866.25+0.16× (2887.49+400)= 1522.19(N) （4）组：Fm=1.15×3464.99+0.16× (866.25+400)= 4187.34(N) （5）组：Fm=1.15×2598.74+0.16× (2310.00+400)= 3422.15(N) 由以上计算数据可知，第（4）组算得的Fm值较大。故最大工作载荷为 Fm=4187.34(N)
11
初选“外循环插管埋入式法兰直筒组合双螺母垫片预紧”这种结构类型的滚珠丝杠螺母副 最大工作 载荷Fm=4187.34 (N) 计算与说明 3C?LfwfHFm ———— (1) (1) 式中：各参数见《专业课程设计指导书》 fH----硬度系数，选fH＝1(HRC≥58) fw----运转系数，选fw＝1.6(有冲击运转) L ----寿命系数，由下式计算 60nT ———— (2) L? 610 (2) 式中：T----使用寿命(h)，对于数控机床T=15000(h) n----丝杠转速(r/min)，可由下式计算 1000Vs ———— (3) n?L0 (3) 式中：Vs----最大切削力条件下的横向进给速度 (m/min)，查指导书为380(mm/min) 可取最高切削进给速度的1/2～1/3，现取1/2，即 1Vs =×0.38(m/min)=0.19(m/min) 主要结果 2、计算最大动负载C 最大动载荷C可由下式计算 基本导程 L0----所选用丝杠的基本导程，考虑到传动为4 mm时： 精度的要求，可选基本导程为4、6、8 (mm)C=23426.29 的丝杠。 (N) 基本导程为4 mm时： 60nT60T1000VS60?15000?1000?0.19=6==42.75 L?6L1000000?410100 C=342.75?1.6?1?4187.34=23426.29(N) 基本导程为6 mm 时： L?
260nT60T1000VS60?15000?1000?0.19=6==28.5 6L01000000?6101012
计 算 与 说 明 C=328.5?1.6?1?4187.34=20464.48(N) 基本导程为8 mm时： L?60nT60T1000VS60?15000?1000?0.19=6==21.375 6L01000000?81010主 要 结 果 基本导程为6 mm 时： C=20464.48 (N) 基本导程为8 mm 时： C=18593.46 (N) C=321.375?1.6?1?4187.34=18593.46(N) 通过查《金属切削机床设计简明手册》表4-143可知当基本导程为4mm时，不满足条件C 13 计 算 与 说 明 tg?tg2.9170 ??==0.9458 tg?????tg（2.9170?0.1670）主 要 结 果 公称直径d0=50mm 、 可见，两者的传动效率η均大于0.9 ，满足设计要求。 4、刚度验算 (1)丝杠的拉伸或压缩变形量?1 当丝杠进行了预紧，且预紧力为最大工作载荷的1/3时，其实际变形量为（由指导书P23可知）： 基本导程为6mm或8mm的丝杠的传动效率η均大于0.9 FmLL?1???L??4L04EF (拉伸为＋，压缩为－) 上式中：E----材料弹性模数，对于钢： E?20.6?104?N/mm2? L----滚珠丝杠在支承间的受力长度(mm) L= 工作长度+螺纹长度+轴承宽度+端盖宽度?460mm F----滚珠丝杠的截面积(mm)，可由下列几式计算 F?2?d124、d1?D0?2e?2R ??sin?、R?0.52dq ?dq?e??R?2?dq----滚珠直径(mm)，?----接触角(45?)， R----滚道法面半径(mm)，e----偏心距(mm)， D0----丝杠公称直径(mm) 基本导程为6mm时： R?0.52?3.969?2.064 (mm) 3.969??e??2.064??sin45??0.056 (mm) 2??d1=50+2×0.056-2×2.064=45.984(mm) 14 计 算 与 说 明 F?πd13.1415926?45.984==1660.7466(mm2) 4 422主 要 结 果 基本导程为6mm时4187.34?460=0.001408(mm) 4?20.6?10000?1660.7466基本导程为8mm时： R?0.52?4.763?2.477 (mm) ?1=?1=0.001408 (mm) 基本导程为8mm时4.763??e??2.477??sin45??0.068 (mm) 2??d1?50?2?0.068?2?2.477?45.182 (mm) πd213.1415926?45.1822F?==1603.3221(mm2) 4 4?1=4187.34?460=0.001458(mm) 4?20.6?10000?1603.3221?1=0.001458 (mm) (2)滚珠与螺纹滚道间的接触变形?2 当丝杠进行了预紧，且预紧力为最大工作载荷的1/3时，其实际变形量为 Fm?2=0.0013 23d0FyZ?上式中：Fm----最大工作载荷(kgf)，Fm=418.734 (kgf) Fy----预紧力(kgf)，Fy=13Fm=139.579 (kgf) d0----滚珠直径(mm)， Z?----滚珠数量，Z?＝Z×圈数×列数 Z ----一圈的滚珠数，Z?基本导程为6mm时： Z? ?D0d0 (外循环) 3.14?50?39.56 3.96915