机床传动丝杠及电机的选型计算问题Word文档下载推荐.docx

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s=0.02mm/脉冲

12、希望寿命时间：

h=30000h

13、驱动马达转速：

r=3000r/min

14、马达惯性扭矩：

Jm=1*10-3kg.m²

15、减速机速比：

A=1

16、导轨摩擦系数：

u=0.003〔滚动〕

17、无负荷阻力：

f=15N

二、选择工程：

滚珠丝杠轴直径:

导程：

螺母型号：

精度：

轴向间隙〔预压〕：

丝杠支撑方式：

驱动马达：

1、导程精度与轴向间隙〔预压〕的选择

a、导程精度的选择：

为了得到定位精度±

0.3mm/1000mm：

0.3/1000 

= 

0.09/300

导程精度必须选择±

0.09/300mm以上。

根据滚珠丝杠精度等级选择如下:

C7〔运行距离误差：

0.05mm/300mm〕因精度等级C7既有轧制又有精细，在此首选价格低廉的轧制丝杠。

b、轴向间隙〔预压〕的选择：

为了满足0.15mm无效行程的要求，必须选择轴向间隙在0.15以下的滚珠丝杠。

2、丝杠轴的选择

a、假定丝杠轴长度：

假定螺母全长100mm、丝杠轴末端长度100mm

所以根据行程长度1000mm决定全长如下：

1000+100+100=1200mm

b、导程的选择：

驱动马达的额定转速3000r/min、最高速度1m/s时，滚珠丝杠导程如下：

1*1000*60/3000=20mm

因此，必须选择导程20mm或20mm以上的导程。

c、丝杠轴直径的选择：

符合15-66上的〔导程精度与轴向间隙〔预压〕的选择〕局部中所规定的要求的滚珠丝杠型号：

丝杠轴直径为32mm以下的轧制滚珠丝杠；

15-66上的〔丝杠轴的选择〕局部所规定的要求：

20,30,40,60,80〔参照15-33上的表17）如下：

丝杠轴直径 

导程

15mm 

20mm

30mm

20mm 

40mm

30mm 

60mm

根据15-66上的〔丝杠轴的选择〕，由于丝杠轴长度必须是1200mm，15mm的轴颈太过细长，因此应选择直径20mm以上的丝杠轴。

由上所述，有三种符合要求的丝杠轴直径和导程的组合：

d、丝杠轴支撑方法的选择因行程是很长的1000mm，最高速度1m/s属高速使用，故丝杠轴的支撑方法可选择固定-支撑或固定-固定但是固定-固定的方式构造比拟复杂，且部件精度和组装精度要求较高因此滚珠丝杠的支撑方式选用固定-支撑的方式。

三、容许轴向负荷的探讨：

1、最大轴向负荷的计算

导向面的阻力 

f=15N〔无负荷时〕

工作台质量 

工件质量 

导向面上的摩擦系数 

u=0.003

最大速度 

重力加速度 

g=9.807m/s²

加速时间 

由此可知，所需数值如下加速度：

a=Vmax/t1=6.67m/s²

去路加速时

Fa1=u*（m1+m2）*g+f+（m1+m2）*a=550N

去路等速时

Fa2=u*（m1+m2）*g+f=17N

去路减速时

Fa3=u*（m1+m2）*g+f-（m1+m2）*a=-516N

返程加速时

Fa4=-u*（m1+m2）*g-f-（m1+m2）*a=-550N

返程等速时

Fa5=u*（m1+m2）*g-f=-17N

返程减速时

Fa6=-u*（m1+m2）*g-f+（m1+m2）*a=516N

作用在滚珠丝杠上的最大轴向负荷如下所示：

Famax=Fa1=550

因此，如果使用20mm导程〔最小沟槽谷径17.5mm〕没有问题，那么使用直径为30mm的丝杠也应该符合条件。

所以，对于丝杠轴的挫曲载荷和容许压缩拉伸负荷的以下计算，是假定20mm的丝杠轴直径和20mm的导程。

2、丝杠轴的挫曲载荷

与安装方法相关的系数η2=20〔参照A15-34〕

为考虑挫曲因素，螺母和轴承间的安装方法按固定-固定方式。

安装间距 

ta=1100mm〔推算〕

丝杠槽沟槽谷径 

dt=17.5mm

P1=η2·

（d14//ta2/）x104/=20x17.54//11002/x104/=15500N

3、丝杠轴的容许拉伸压缩负荷

P2=116xd12/=116x17.52/=35500N

最大轴向不得大于计算所得的挫曲载荷和容易拉伸压缩负荷。

因此，满足这些条件的滚珠丝杠在使用上没有问题。

四、容许转速的探索

1、最高转速丝杠轴直径：

导程 

Ph=20mm

Nmax=Vmaxx60x103//Ph=3000min-1/

丝杠轴直径：

40mm 

Ph=40mm

Nmax=Vmaxx60x103//Ph=1500min-1/

60mm 

Ph=60mm

2、由丝杠轴的危险速度所决定的容许转速

与安装方法相关的系数λ2=15.1〔参照A15-36〕 

为了考虑危险速度，螺母-轴承间的安装方法按固定-支撑。

20mm和40mm

丝杠轴沟槽谷径 

d1=17.5mm

N1=λ2xd1/tb2/x107/=2180min-1/

d1=26.4mm

N1=λ2xd1/tb2/x107/=3294min-1/

3、由DN值所决定的容许转速丝杠轴直径：

20mm和40mm〔大导程滚珠丝杠〕

钢球中心直径 

D=20.75mm

N2=70000/D=3370min-1/

60mm〔大导程滚珠丝杠〕

D=31.25mm

N2=70000/D=2240min-1/

由上述可见，当滚珠丝杠的丝杠轴直径为20mm、导程为20mm时，丝杠轴的最高转速超过了危险转速。

相反，当一组丝杠轴直径为20mm、导程为40mm及另一组丝杠轴直径为30mm、导程为60mm时，能满足危险速度和DN值。

因此选择丝杠轴直径为20mm、导程为40mm及丝杠直径为30mm、导程为60mm的丝杠。

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螺母型号的选择>

一、螺母型号的选择使用轧制滚珠丝杠，丝杠轴直径20mm、导程40mm及丝杠轴直径30mm、导程60mm的螺母为大导程轧制滚珠丝杠WTF型，因此可以选择：

WTF2040-2

（Ca=5.4KN，Coa=13.6KN）

WTF2040-3

（Ca=6.6KN、Coa=17.2KN）

WTF3060-2

（Ca=11.8KN，Coa=30.6KN）

WTF3060-3

（Ca=14.5KN、Coa=38.9KN）

二、容许轴向负荷的探索对根本静额定负荷〔Coa〕最小的WTF2040-2型〔Coa=13.6KN〕进展容许轴向负荷的探索。

假定此型号用于高速搬运装置以及加速、减速时作用冲击负荷，故静态平安系数〔fs〕为2.5〔参照15-43上的 

表18〕。

Coa/fs=5440N

与最大轴向负荷550N相比，得出的容许轴向负荷大，因而此型号没有问题。

1、运行距离的计算

减速时间 

t3=0.15s

加速时的运行距离

l1.4=Vmax·

t1/2x103/=75mm

等速时的运行距离

l2.5=ls-Vmax·

t1+Vmax·

t3/2x103/=850mm

减速时的运行距离

l3.6=Vmax·

t3/2x103/=75mm

根据以上条件，轴向负荷和运行距离的关系如下表所示。

动作 

轴方向负荷Fan〔N〕 

运行距离lN〔mm〕

去路加速时 

550 

75

去路等速运动时 

17 

850 

去路减速时 

-516 

返程加速时 

-550 

返程等速运动时 

-17 

850

返程减速时 

516 

由于负荷方向〔表示为正或负〕与Fa3、Fa4和Fa5相反，计算两方向的轴向平均负荷。

2、轴向平均负荷正符号方向的轴向平均负荷

因为负荷方向不同，按Fa3.4.5=ON，来计算轴向平均负荷。

3 

Fm1=Fa13/xl1+Fa23/xl2+Fa63/xl6 

=225N

l1+l2+l3+l4+l5+l6

负符号方向的轴向平均负荷

因为负荷方向不同，按Fa1.2.6=ON，来计算轴向平均负荷。

Fm1= 

|Fa1|3/xl1+|Fa2|3/xl2+|Fa6|3/xl6 

因Fm1=Fm2，所以轴向平均负荷为Fm=Fm1=Fm2.

3、额定寿命

负荷系数 

fw=1.5〔参照A15-44上的 

表19〕

平均负荷 

Fm=225N

额定寿命 

L（rev）

L=（Ca`Fm）3/x106/

探讨的型号 

动额定负荷 

额定寿命

WTF2040-2 

5400 

4.1X109/

WTF2040-3 

6600 

7.47X109/

WTF3060-2 

11800 

4.27X1010/

14500 

7.93X1010/

4、每分钟平均转数

每分钟往返次数 

n=8min-1/

行程 

Nm=2n·

ls/Ph=400min-1/

ls/Ph=267min-1/

5、根据额定寿命计算工作寿命时间

L=4.1X109/rev

每分钟平均转数 

Nm=400min-1/