某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算:
已知: 工作台重量 W 1=5000N 工作及夹具最大重量W 2=3000N 工作台最大行程 L K =1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦系数μ0=0.2 快速进给速度 V max =15m/min 定位精度20 μm /300mm 全行程25μm 重复定位精度10μm 要求寿命20000小时(两班制工作十年)。
表1
1)确定滚珠丝杠副的导程
因电机与丝杠直联，i=1 由表1查得
代入得，
按第2页表，取
2）确定当量转速与当量载荷
（1）各种切削方式下，丝杠转速
由表1查得
代入得
（1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷
由表1查得
代入得
（3）当量转速
由表1查得
代入得
（2）当量载荷
代入得
3）预期额定动载荷
（1）按预期工作时间估算
=1.3
按表9查得：轻微冲击取 f
w
按表7查得：1～3取
按表8查得：可靠性97%取f
=0.44
c
=20000小时
已知：L
h
代入得
（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载F
计算：
max
=4.5
按表10查得：中预载取 F
e
代入得
取以上两种结果的最大值
4）确定允许的最小螺纹底径
（1）估算丝杠允许的最大轴向变形量
① ≤（1/3～1/4）重复定位精度
② ≤（1/4～1/5）定位精度
: 最大轴向变形量µm
已知：重复定位精度10µm, 定位精度25µm
① =3
② =6
取两种结果的小值=3µm
(2）估算最小螺纹底径
丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式
(1.1～1.2)行程+（10～14）
已知：行程为1000mm,
代入得
5）确定滚珠丝杠副的规格代号
（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式
（2）由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-3
6) 确定滚珠丝杠副预紧力
其中
7）行程补偿值与与拉伸力
（1）行程补偿值
式中：
=（2～4）
(2) 预拉伸力
代入得
8）确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格
（1）轴承所承受的最大轴向载荷
代入得
（2）轴承类型
两端固定的支承形式，选背对背60°角接触推力球轴承（3）轴承内径
d 略小于
取
代入得
（4）轴承预紧力
预加负荷≥
（5）按样本选轴承型号规格
当d=30mm 预加负荷为：≥F
BP 所以选7602030TVP轴承
d=30mm
预加负荷为
9 ) 滚珠丝杠副工作图设计
(1) 丝杠螺纹长度L
s
：
L s =L
u
+2L
e
由表二查得余程Le=40
绘制工作图
（2）两固定支承距离L
1
按样本查出螺母安装联接尺寸
丝杠全长L
（3）行程起点离固定支承距离L
0由工作图得
Ls=1290
L
=1350
1
L=1410
=30
L
10 ) 电机选择（略）
11 ) 传动系统刚度
（1）丝杠抗压刚度
1）丝杠最小抗压刚度
= 6.6 ×10
K
smin
K
：最小抗压刚度 N/m smin
：丝杠底径
d
2
L
：固定支承距离
1
K
=575 N/m
smin
2）丝杠最大抗压刚度
=6.6 ×10
K
smax
K
：最大抗压刚度 N/m smax
=6617 N/m
K
smax
(2) 支承轴承组合刚度
1)一对预紧轴承的组合刚度
K
BO
=2×2.34
K
BO
：一对预紧轴承的组合刚度 N/m
d
Q
：滚珠直径 mm
Z ：滚珠数
Famax ：最大轴向工作载荷 N
：轴承接触角
由样本查出7602030TUP轴承是预加载荷的3倍
d
Q
=7.144 Z=17 =60
K
amax
=8700 N/m
K
BO
=375 N/m
2）支承轴承组合刚度
由表13两端固定支承
K b =2 K
BO
K
b
=750 N/m
K
b
：支承轴承组合刚度 N/m 3）滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度
K C = K
C
(
K
C
：滚珠和滚道的接触刚度 N/m
K
C
：查样本上的刚度 N/m
F
P
：滚珠丝杠副预紧力 N
C
a
：额定动载荷 N
由样本查得：
K C =1410 N/m；C
a
=3600N；
F
P
=1000 N
得K
C
=920 N/m
12) 刚度验算及精度选择（1）=
= N/m
= N/m
F
=
已知W
1
=5000 N ，=0.2
F
0=
1000 N
F
：静摩擦力 N
：静摩擦系数
：正压力 N
W
1
（2）验算传动系统刚度
K
min
：传动系统刚度 N
K
min
已知反向差值或重复定位精度为10
=222＞160
K
min
（3）传动系统刚度变化引起的定位误差
=1.7m
（4）确定精度
：任意300mm内的行程变动量对半闭环系统言， V
300p
V
≤0.8×定位精度-
300p
定位精度为20m/300
V
＜14.3m
300p
丝杠精度取为3级
V
=12m＜14.3
300p
(5) 确定滚珠丝杠副的规格代号
已确定的型号：FFZD
公称直径：40 导程：10
螺纹长度：1290
丝杠全长：1410
P类3级精度
FFZD4010-3-P
3
/1410×1290
13) 验算临界压缩载荷
F
c
： N
丝杠所受最大轴向载荷Fmax小于丝杠预拉伸力F不用验算。
14 ) 验算临界转速
n
c
=f×10
n
c
: 临界转速 n/min
f ：与支承形式有关的系数
：丝杠底径
：临界转速计算长度 mm
由表14得f=21.9
由样本得d
2
=34.3
由工作图及表14得：L
c2= L
1
- L
4310＞n
max
=1500 15 ) 验算：
D n =D
pw
n
max
D
：滚珠丝杠副的节圆直径 mm pw
: 滚珠丝杠副最高转速 n/min
n
max
≈41.4mm
D
pw
n
=1500r/min
max
62100＜70000
16) 滚珠丝杠副形位公差的标注（略）
表1：。