滾珠絲杠的設(shè)計計算與選用滾珠絲杠滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點 1)與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動運動,所以能得到較高的運動效率與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達(dá)到1/3以下,即達(dá)到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3在省電方面很有幫助 2)高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度·濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證 3)微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微進(jìn)給。

4)無側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實際用于機(jī)械裝置等時,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng)) 5)高速進(jìn)給可能 滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進(jìn)給(運動)滾珠絲杠副特性· 傳動效率高滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的傳動效率高達(dá)90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動絲杠系統(tǒng)的2～4倍，如圖1.1.1所示，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運動轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動（運動可逆） · 運動平穩(wěn)滾珠絲杠傳動系統(tǒng)為點接觸滾動運動，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動時無顫動、低速時無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給 · 高精度滾珠絲杠傳動系統(tǒng)運動中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度 · 高耐用性鋼球滾動接觸處均經(jīng)硬化（HRC58～63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性 · 同步性好由于運動平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)同時傳動幾個相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。

· 高可靠性與其它傳動機(jī)械，液壓傳動相比，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡單，只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作 · 無背隙與高剛性滾珠絲杠傳動系統(tǒng)采用歌德式（Gothic arch）溝槽形狀（見圖2.1.2—2.1.3）、使鋼珠與溝槽達(dá)到最佳接觸以便輕易運轉(zhuǎn)若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，消除軸向間隙，可使?jié)L珠有更佳的剛性，減· 少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，一批又一批的高速數(shù)控機(jī)床應(yīng)運而生它不僅要求有性能卓越的高速主軸，而且也對進(jìn)給系統(tǒng)提出了很高的要求：(1)最大進(jìn)給速度應(yīng)達(dá)到40m/min或更高；(2)加速度要高，達(dá)到1g以上；(3)動態(tài)性能要好，達(dá)到較高的定位精度縱向滾珠絲杠的設(shè)計與計算已知條件：工作臺重量=80KG=800N 工件及夾具最大重量=200N 工作臺最大行程=950mm工作臺導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為u=0.1 快速進(jìn)給速度 =4m/min 定位精度為20um/300mm,全行程25um,重復(fù)定位精度為10um 要求壽命為10000小時（單班制工作十年）各種切削方式的縱向切削力Fa,速度V和時間比例q及其他見下表表一各種切削方式的縱向切削力Fa,速度V和時間比例q切削方式縱向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)進(jìn)給速度Vi(m/min)工作時間百分比%絲杠軸向載荷(N)絲杠轉(zhuǎn)速r/min強(qiáng)力切削200012000.610220060一般切削10005000.830115080精切削500200150620100快速進(jìn)給00４５1000375圖二 進(jìn)給用滾珠絲杠裝配圖1） 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 ：工作臺最高移動速度：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速；I ：傳動比電機(jī)與絲杠間為齒輪連接式，i=4（取一級減速齒輪）由上表查得=4m/min，=1500r/min 代入得0.67mm查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》取5mm2） 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷（1） 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速由上表查的=0.6, =0.8, =1, =4代入得120，160，200，800（2） 各種切削方式下，絲杠軸向載荷：絲杠軸向載荷，：縱向切削力，：垂向切削力由上表得(i=1,2,3,4)分別為2000 N,1000N,500N,0N (i=1,2,3,4)分別為1200N,500N,200N,0N 已知＝800 N，＝200 N 代入得(i=1,2,3,4)分別為2200N，1150N，620N，1000N（3） 當(dāng)量轉(zhuǎn)速/100+/100+/100+/100數(shù)據(jù)代入得240r/min（4） 當(dāng)量載荷帶入數(shù)據(jù)得＝1057N3） 初選滾珠絲杠副由公式《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》（3.7－24）知查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》表（3.7－51）—表（3.7－54）得＝1，＝1，＝1，＝0.53，=1.3，＝10000h代入數(shù)據(jù)可求得＝13589N=13.58KN4)確定允許的最小螺紋底徑（1）估算絲杠允許的最大軸向變形量①（1/3—1/4）重復(fù)定位精度 ② (1/4—1/5 )定位精度：最大軸向變形量已知重復(fù)定位精度10定位精度25①＝3，②＝6取兩種結(jié)果最小值＝3（2）估算最小螺紋底徑絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式：最小螺紋底徑mmL＝（1.1—1.2）行程+(10—14) 靜摩擦力=已知行程950mm，＝800N, =0.2代入數(shù)據(jù)得L=1110mm，＝160N, =9.5mm5）確定滾珠絲杠副得規(guī)格代號（5） 選內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭，直筒螺母型墊片預(yù)緊形式（6） 由計算出的，，在《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》中選取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副FFZD4005-5 =5, =22000N>=13589N6)確定滾珠絲杠副預(yù)緊力= 其中＝2200＝733N7)行程補(bǔ)償值與拉伸力（1）行程補(bǔ)償值C=11.8式中＝查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》＝950＝110，＝（2—4）＝15溫差取代入數(shù)據(jù)得C=32(2)預(yù)拉伸力＝1.95 代入得＝4807N8）確定滾珠絲杠副支承用得軸承代號，規(guī)格（1）軸承所承受得最大軸向載荷＝4807＋2200＝7007（2）軸承類型兩端固定的支承形式，選背對背60角接觸推力球軸承（7） 軸承內(nèi)徑d略小于＝40，=，取d＝30帶入數(shù)據(jù)得＝2336N（8） 軸承預(yù)緊力：預(yù)力負(fù)荷（9） 按《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》選取軸承型號規(guī)格當(dāng)d＝30mm，預(yù)加負(fù)荷為：所以送7602030TVP軸承d＝30，預(yù)加負(fù)荷為2900>＝2336N9)滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(1)絲杠螺紋長度由表查得余程（2）兩固定支承距離，絲杠L(3)行程起點離固定支承距離＝1290，＝1350＝1410，＝3010）傳動系統(tǒng)剛度（1）絲杠抗壓剛度1）絲杠最小抗壓剛度＝6.6:絲杠底徑：固定支承距離代入數(shù)據(jù)＝782N/2）絲杠最大抗壓剛度 ＝6 .6代入數(shù)據(jù)得9000 N/（2）支承軸承組合剛度1）一對預(yù)緊軸承的組合剛度：滾珠直徑mm， Z：滾珠數(shù)：最大軸向工作載荷N · ：軸承接觸角由《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》查得7602030TVP軸承是預(yù)加載荷得3倍＝8700N/ =375 N/ 2）支承軸承組合剛度 ＝750 N/3)滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度 ：《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》上的剛度＝2150 N/, =2200N, =733N代入數(shù)據(jù)得＝1491 N/11）剛度驗算及精度選擇=3.5，Z＝17，＝（1） 代入前面所算數(shù)據(jù)得＝ 代入前面所算數(shù)據(jù)得已知＝800N, =0.2, =160N:靜摩擦力，：靜摩擦系數(shù)，：正壓力（2）驗算傳動系統(tǒng)剛度＝；已知反向差值或重復(fù)定位精度為10＝30>25.6（3）傳動系統(tǒng)剛度變化引起得定位誤差＝（－），代入＝5（4）確定精度：任意300mm內(nèi)行程變動量對系統(tǒng)而言0.8×定位精度－定位精度為20/300<14.3,絲杠精度取為3級＝12<14.3（5）確定滾珠絲杠副得規(guī)格代號已確定得型號：FFZD公稱直徑：40，導(dǎo)程：5螺紋長度1290，絲杠長度1410P類3級精度所選規(guī)格型號：FFZD4005-3-P3/1410×129012）驗算臨界壓縮載荷絲杠所受大軸向載荷小于絲杠預(yù)拉伸力F不用驗算13）驗算臨界轉(zhuǎn)速：臨界轉(zhuǎn)速n/min f：與支承形式有關(guān)的系數(shù) ：絲杠底徑：臨界轉(zhuǎn)速計算長度mm由《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》得f＝21.9, =40, =可得＝5028>=1500橫向滾珠絲杠的設(shè)計與計算已知條件： 工作臺重量=80KG=800N 工件及夾具最大重量=200N 工作臺最大行程=950mm工作臺導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為u=0.1 快速進(jìn)給速度=2m/min 定位精度為20um/300mm,全行程25um,重復(fù)定位精度為10um 要求壽命為10000小時（單班制工作十年）。

各種切削方式的縱向切削力Fa,速度V和時間比例q及其他見下表表二切削方式的縱向切削力Fa,速度V和時間比例q切削方式縱向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)進(jìn)給速度Vi(m/min)工作時間百分比%絲杠軸向載荷(N)絲杠轉(zhuǎn)速r/min強(qiáng)力切削200012000.610292060一般切削10005000.830185080精切削5002001501320100快速進(jìn)給002５80015001） 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 ————：工作臺最高移動速度；：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速I ：傳動比電機(jī)與絲杠間為齒輪連接式i=4（取一級減速齒輪）由上表查得=2m/min，=1500r/min 代入得0.33mm查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計手冊》取5mm2） 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷（1） 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速由上表查的=0.6, =0.8, =1, =2代入得120，160，200，400（2） 各種切削方式下，絲杠軸向載荷：絲杠軸向載荷，：縱向切削力，：垂向切削力由上表得 (i=1,2,3,4)分別為2000 。