江西科技学院本科生毕业论文（设计）
第2章 机床进给系统机械部分设计计算
2.1 设计参数
用微机数控技术 改造最大加工直径为500毫米普通车床的进给系统
最大 加工直径（mm）： 在床身上：530 在床鞍上：270 最大加工长度（mm）： 750~1000
溜板及刀架重量（N）： 横向：550 纵向：1100 刀架快移速度（m/min）： 横向：1 纵向：2 最大进给速度（m/min）： 横向：0.3 纵向：0.6 最小分辨率 （mm）： 横向：0.005 纵向：0.01 定位精度（mm）： 0.025 主电机功率（KW）： 5.5 启动加速时间（ms）： 30 2,2 进给伺服系统运动及动力计算 2.2.1 确定系统的脉冲当量
脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机床加工精度的一个基本参数。因此,脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。对经济型数控机床来说，纵向常采用的脉冲当量为0.01mm/step。
2.2.2 计算切削力 1）纵车外圆 主切削力Fz(N) 按经验公式估算：
1.5 Fz=0.67Dmax?0.67?5301.5?8175(N)
按切削力各分力比例：
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Fz:Fx:Fy?1:0.25:0.4得：Fx=2043.75(N)
Fy=3270(N)
2）.横切端面 主切削力Fz'
Fz'?1Fz=4087.5(N)
2按切削力各分力比例：
Fz':Fx':Fy'?1:0.25:0.4Fx'=1021.875(N)
Fy'=1635(N)
2.3 滚珠丝杠螺母副的计算及选型 2.3.1 纵向滚珠丝杠螺母副的计算及选型 1）计算进给轴向力Fm(N) 按纵向进给为综合型导轨
Fm?kFx?f'(Fz?G)
式中K—考虑颠覆力矩影响的实验系数，综合导轨取K=1.15
f'—滑动导轨摩擦系数0.15～0.18 f'初选0.16 G—溜板及刀架重力1100N
则Fm=1.15×2043.75+0.16×（8175+1100）=3834.31（N）
2）计算最大动负载Q
L?60?n?T/106
n=1000×0.5vs/L0
式中 L为丝杠寿命，以106转为1单位。
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f? 运转系数，按一般运转取1.2～1.5； f?初选1.2
vs 最大切削力条件下的进给速度，可取最大进给速度的1/2～1/3；此处
vs=0.6mm
T 使用寿命，按15000h；
L0 为丝杠的基本导程，初选L0=6mm；
n=1000×0.5vs/L0=1000×0.5×0.6/6=50（m/min）
L?60?n?T/106?60?50?15000/1000000?45
Q=3Lf?Fm=345×1.4×3834.3=19093.5(N)
C=1909.3kgf
3）滚珠丝杠副的选型
初选滚珠丝杠副的尺寸规格，相应的额定动载荷不得小于最大动载荷C；查阅《数控设计》指导书得到：采用W1L4006外循环螺纹调整的双螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈，额定动载荷16400N，精度等级按表2-12选为1级。
4）传动效率计算
??tg?
tg(???)式中?为W1L4006的螺旋升角，??2?44'；
?为摩擦角取10'滚动摩擦系数0.003～0.004；
tg?tg3.23???==0.95
tg(???)tg3.4? 5）纵向滚珠丝杠刚度验算
画出纵向进给滚珠丝杠的支撑方式图2.1，根据最大轴向力2532N，支撑间距
1L=1500mm。丝杠螺母副及轴承均进行预紧，预紧为最大轴向负荷的。
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图2.1 纵向进给滚珠丝杠的支撑方式
a: 丝杠的拉伸或压缩变形?1
已知Fm=3834.3N，D=45mm，L0=6mm，d1=40.182mm，E?20.6?104N/mm2 式中 ?L 是在工作载Fm作用下引起每一导程的变化量；
N 工作负载，即进给牵引力；L0滚珠丝杠的导程；
E 材料弹性摸数，对钢E?20.6?104；F滚珠丝杠截面积（按内径确
定）；“+”用于拉深，“?”用于压缩；
d40.1822)???1251.3mm 丝杠有效截面A=(1)2??=(223834.3?6FL丝杠导程的变化量?L=m0==8.9?10?4mm 4EA20.6?10?1251.3?滚珠丝杠总长度上的拉深或压缩变形量:
1?L18.9?10?4?1???L???1500?5.56?10?3mm
4L046b: 滚珠与螺纹滚道间的接触变形?2
由dp=4.763mm，Fm=383kgf
D?45??2.5??2.5?74（个） dp4.7631由于对滚珠丝杠副施加预紧力，且预紧力Fp为轴向负载的,则变形?3
3Fm383?2?0.0013?0.0013??3.33?10?3mm
3d?F?Z2149pp?承载滚珠数量Z??c:定位误差
根据经验公式可得：
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?3??1??20.95.56?10?3?3.33?10?3??0.0098mm?0.025mm
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纵向滚珠丝杠副几何参数
表2.1 W1L4508滚珠丝杠几何参数
螺 纹 滚 道 偏心距 螺旋升角 螺 杆 螺杆接触直径 螺 母 螺母螺纹直径 螺母内径 螺杆外径 螺杆内径 e 名 称 公称直径 导程 接触角 钢球直径（mm） 滚道法面半径 符号 计算公式 R?0.52dq e?(R?dq/2)sin? W1L4508 d0 L0 45 6 ‘3?14 ? dq 4.763 2.477 0.068 ‘3?14 R ? d ??arctgL0 ?d0d?d0?(0.20.5)dq d1?d0?2e?2R 43.577 40.242 40.237 39.91 d1 dz D dz?d0?dqcos? D?d0?2e?2R D1 D1?d0?(0.20.5)dq 46.429 6）稳定性校核
滚珠丝杠两端面推理轴承不会产生失稳现象故不需作稳定性校核。
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