内容发布更新时间 : 2024/5/21 20:54:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

采用一对背对背角接触球轴承,这样能承受集中力偶。

丝杠螺母的刚度的验算可以用接触量来校核。

a、滚珠丝杠滚道间的接触变形量δ，查《机床设计手册》（李洪 .北京：辽宁科学技术出版社，1999）中相关公式，根据公式Z??d0/DW，求得单圈滚珠数Z=20 ；该型号丝杠为双螺母，滚珠的圈数?列数为1?4，代入公式Z??Z?圈数?列数，得滚珠总数量Z?=80。丝杠预紧时，取轴向预紧力Fy?Feq/3=431N。查《机床设计手册》（李洪 .北京：辽宁科学技术出版社，1999）中相关公式，得，滚珠与螺纹滚道间接触变形

?1?0.0013Pa/3dwFyz3式中

?Pa=?1?0.0013Pa/3dwFyz3=0.0013?1495/33.175?498?1203?0.0014。因为丝杠有预?紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形量可以减少一半，取?1=0.000307mm。

b、丝杠在工作载荷Fmax作用下的抗拉压变形?2

丝杠采用的是一端采用深沟球轴承，一端采用一对背对背角接触球轴承的配置形式，轴承的中心距a=450mm,钢的弹性模量E=2.1?105MPa,由表一中可知，滚珠直径

2dw=3.969mm,丝杠底径d2=22.7mm，则丝杠的截面积S=πd2=415.48,由《机电一/4mm2体化系统课程设计指导书》（尹志强.北京:机械工业出版）中，式3-35

?2?Feqa/ES

其中，最大工作载荷Feq=1291N

中心距a=450mm 弹性模量E=2.1?105MPa

2截面积S=πd22/4=415.48mm

代入以上数据，得 ?2=0.0067mm

则 ?总=?1+?2=0.0007+0.0172=0.0179mm=7.007?m

本例中，丝杠的有效行程取300mm，由《机床设计手册》（李洪 .北京：辽宁科学技术出版社，1999）中知，5级精度滚珠丝杠有效行程?315mm时，行程偏差允许达到23?m，可见丝杠刚度足够。

（六）、稳定性的验算

根据《数控机床系统设计》（文怀兴、夏田 北京：北京化工出版社，2005.）中 P100

4f1d2 Fer?3.4?10 2L010 d2?d0?1.2Dw 取支承系数f1=2；

d0丝杆公称直径 L0丝杆最大受压长度

代入公式，得Pa=210900N大于Cc=4841N，故不会失稳，满足使用要求。

（七）、临界转速的验算

对于丝杠有可能发生共振，需验算其临界转速，不会发生共振的最高转速为临界转

速nc，由《数控机床系统设计》（文怀兴、夏田 北京：北京化工出版社，2005.）中

f22d2P100式5-10得：nc?99102

Lc其中 d2?d0?1.2Dw?20-1.233.175=23.7mm

Lc为临界转速计算长度Lc?d2?23.7

f2为丝杠支承方式系数f2=3.927（一端固定，一端游动）

代入数据得：nc =7551r/min

（八）、滚珠丝杠的选型及安装连接尺寸的确定

由以上验算可知，选用DFU02506型的丝杠，完全符合满足所需要求，故确定选用 由表一可知丝杠所需的安装连接尺寸。 该型号。

临界转速远大于丝杠所需转速，故不会发生共振。

四、步进电动机的传动计算机电动机的选择

（一）、传动计算

传动计算根据加工精度确定脉冲当量、选择步距角、传动比。因为该铣床的加工精度为±0.02mm，脉冲当量为0.02mm/Hz，考虑到最初决定不用减速箱取减速比i=1算的电机步距角：

α=360iδ/Pb=1.2

由于传动比为1，则不需要选用减速箱，采用电动机轴与丝杠通过联轴器联接的方式。

（二）、步进电动机的计算和选型

a、步进电动机转轴上的总转动惯量的计算

总转动惯量J主要包括电动机转子的转动惯量、滚珠丝杠上一级移动部件等折算到电动机轴上的转动惯量。

ⅰ、滚珠丝杠的转动惯量J

由《数控机床系统设计》（文怀兴、夏田 北京：北京化工出版社，2005.）中P123式5-28得：

J?0.77D4L?10?12

式中 D为丝杠公称直径D=25mm

L为丝杠长度=有效行程+螺母长度+设计余量+两端支撑长度（轴承宽度+锁紧螺

母宽度+裕量）+动力输入连接长度（如果使用联轴器则大致是联轴器长度的一半+裕量）。

=300+80+20+140+40=530

代入数据，得：

J=0.7732543530310?12=1.59310?4kg.㎡

ⅱ、滚珠丝杠上一级移动部件等折算到电动机轴上的转动惯量

由《数控机床系统设计》（文怀兴、夏田 北京：北京化工出版社，2005.）中式5-31得：

J2?(s2)M?10?6 2π其中 M为工作台的（包括工件）的质量M=

S为丝杠螺距S=5mm

G800?=81.6kg g9.8代入数据，得：

V2)M?10?6?2.98?10?4 2?n ⅲ、初选南京天创电子技术有限公司的TEC3913型混合式步进电动

J2?(机，可知其转子的转动惯量J3?3.48?10?4kg.㎡

所以

Jd?J1?J2?J3

=1.59310?4+2.98310?4+3.48310?4 =8.05310?4 N2m

验算惯量匹配，电动机轴向惯量比值应控制在一定的范围内，既不应 太大也不应太小，即伺服系统的动态特性取决于负载特性。为使该系统惯量达到 J33.48?10-4较合理的配合，一般比值控制在1/4——1之间， J ==0.73 -4d4.75?10由此可见:

1J3??1,符合惯量匹配要求。 4Jd（三）、步进电机轴上的等效负载转矩M的计算

a、承受的负载转矩在不同工况下是不同的，考虑最大切削负载时电动机 所需力矩，由《数控机床系统设计》（文怀兴、夏田 北京：北京化工出版社，2005.）中P122式5-27得：

M1?Mat?Mf?M0?Mt

其中Mat?Jrn 9.6T其中: Jr为折算到电动机轴上的总惯量Jr=Jd=8.05310?4

T系统时间常数，由任务书知为T=0.4S nt切削时的转速为1875r/min

8.05?10?4?1875?0.39 得： Mat =

9.6?0.4 Mf?F0S?10?3 2π?i其中： F0为导轨摩擦力

F0?(FZ?G)u?(468?800)?0.005?6.3N S为丝杠螺距S=5mm

i为齿轮降速比，已计算出为1

η为传动链总效率，η=0.7—0.8，取0.8

代入数据得： Mf?4.75?10?3 N2m M0?FamaxS2(1??0)?10?3 2π?i其中： Famax为最大轴向预紧力，Famax=Fz=431N

?0为滚珠丝杠未预紧时的效率，?0=0.98≥0.9

其余数据同上

代入数据得： M0?0.017 N2m

Mt?FtS?10?32π?i

其中：Ft进给方向的最大切削Ft?Fx?1282.6N，其余参数同上。 代入数据得： Mt?1249 N2m

由此都得到等效负载转矩M1?Mat?Mf?M0?Mt?1.68 N2m