TJ?(5.74~8.2)N?m 3.6.7 电机的选择
根据以上计算的扭矩及文献[12]，选择电机型号为SIEMENS的IFT5066，其额定转矩为6.7N?m。
第四章 纵向进给系统的运动设计与动力计算
4.1降速比计算
由于选用的步进电机型号为SIEMENS的IFT5066,步距角为0.72.数控机床的脉冲当量为0.001mm. 降速比i按下式计算：
i=Qs/360@式中 ?—步进电机的步距角，（°）；
?—脉冲当量，mm； s—丝杠螺距，㎜；
取s=6㎜。
4.2减速齿轮的确定
选择一级减速器，选齿轮Z1?20，Z2?50，模数m?2mm，齿宽
b?20mm。
4.3 丝杠螺母机构的选择与计算
已知条件：工作台及刀架重：100kg,所以重量为
G?9.8?110?1078N (1—1）
??0.01mm，vmax?5m/min 最大行程：1280mm，失动量：工作台最高速度：
查表选择丝杆预期寿命： Lh?15000小时 ， 摩擦系数??0.2。 则导轨的静摩擦力FO。
（1—2） FO??G?0.2?1078?215.6N
最大轴向负载
F0max?160?9.8?1568N （1—3）
4.3.1、动载强度计算
当转速n?10r/min时，滚珠丝杠；螺母的主要破坏形式是工作表面的疲劳点蚀，因此要进行动载强度计算，其计算动载荷Cc(N)应小于或等于滚珠丝杆螺母副的额定动负荷，即
Cc?3T'fdfHFeq?Fr（1—4)
式中 fd——动载荷系数，见表1 —1; fH——硬度影响系数，见表1-2; Feq ——当量动负荷，N;
Fr ——滚珠丝杠；螺母副的额定动负荷，N； T' ——寿命，以106r为一个单位。
T'?60neqT (1-5) 106 式中 T——使用寿命，h；按设计机床要求取T=15000h N——循环次数：
neq——滚珠丝杠的当量转速，r/min。
neq? 代入上式得
T'?60neqT60?416.67?15000??375 （1—7） 1061061000Vmax1000?5??416.67r/min (1—6） S12表1-1 动载荷系数fd
载荷性质fd 平稳轻微冲击 中等冲击 fd 1.0?1.2 1.2?1.5 载荷性质 较大冲击和振动 fd 1.5?2.5 表1-2 硬度影响系数fH、fH'
硬度/HRC?50 55 52.5 50 47.5 45 40 1.0 1.0 1.11 1.11 1.35 1.40
1.56 1.67 1.92 2.10 2.40 2.64 3.85 4.50 fH fH' 当工作载荷单调连续或周期行单调连续变化时，则 Feq?F0?2F0max?1117.2N （1—8） 3式中 F0 F0max ——最大和最小工作载荷，N。 查表1—1 1—2取fd=1.5 fH=1.56代入上式得
Cc?3T'fdfHFeq?3375?1.5?1.56?1117.2?18851.99N?18.85KN （1—9）
4.3.2 静强度计算
当转速n?10r/min时，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式为滚珠接触面上产生较大的塑性变形，影响正常工作。因此，应进行静强度计算，最大计算静载荷F0c(N)为
F0c?fdf'HFmax?For （1—10）
式中 f'H——硬度硬度影响系数，见表5—2；取f'H=1.67. F0r ——滚珠丝杠螺母副的额定静负荷，N。代入得
F0c?fdf'HFmax?1.5?1.56?1568?3669N （2—1） 根据计算额定动负载荷和额定静负荷初选滚珠丝杠副型号为CBM5012?5。
其基本参数为公称直径d0?50mm，导程S?12mm，滚珠直径Dw?7.144mm。额定动负荷Ca?39348N，额定静负荷F0r?108290N。动载荷与静载荷载均满足要求。 4.3.3 临界转速校核
对于高速长丝杠有可能发生共振，需要算其临界转速，不会发生
共振的最高转速为临界转速nc(r/min).
f22d2 nc?99102Lcd2?d0?1.2Dw （2—2）
（2—3）
式中L ——临界转速计算长度，m； cf2f2?4.73 ——丝杠支撑方式系数。两端固定时，
代入数据得
d2?d0?1.2Dw?50?1.2?7.144?41.427mmf22d24.732?0.041nc?99102?9910?5548.3r/minLc1.282
远远小于其最大速度，故临界转速满足。 4.3.4 额定寿命的校核
滚珠丝杠的额定 动载荷Ca?39348N，已知其轴向载荷
Fa?Famax?1568N，滚珠丝杠的转速n?nmax?416.67r/min，运转条件系
数fw?1.2，则有 L?(Ca3393483)?106?()?106r?9145?106r （2—4） Fafw1568?1.2L9145?106?h?365799h （2—5） Lh?60n60?416.67滚珠丝杠螺母副的总工作寿命Lh?365799h?15000h，故满足要求。 4．4动力计算
4.4.1、传动件转动惯量的计算 1.1、小齿轮的转动惯量J1
J1?0.77D14b?10?12?0.77?404?20?10?12?4?10?5kg?m2 （2—6）
式中 D1——齿轮Z1分度圆直径，mm，
D1?mZ1?2?20?40mm； （2—7）
b——齿轮宽度，mm。 1.2、大齿轮转动惯量J2
J2?0.77D24b?10?12?0.77?1004?20?10?12?1.54?10?3kg?m2 （2—8）
式中 D2——齿轮Z2分度圆直径，mm
D2?mz2?2?50?100mm （2—9）
1.3、计算工作台的转动惯量JW
S2122)?W?10?6?()?100?10?62?2?? （2—10) ?3.65?10?4kg?m2Jw?( 式中 W——工作台（包括工件）的质量， kg； S——丝杠螺距，mm。 1.4、计算丝杠的转动惯量Js
JS?0.77?do4?L?10?12?0.77?504?1280?10?12?6.2?10kg?m?32 (3—1）
式中L——支撑距，mm。
1.5、负载折算到电动机轴上的转动惯量为：
1(J2?Js?Jw)2i （3—2） 1?4?10?5?(1.54?10?3?6.2?10?3?3.65?10?4)?0.0013kg?m222.5Jr?J1?4.4.2电动机力矩的计算 2.1、计算加速力矩Ma