雕刻机毕业设计

式中：

F0-导轨的静摩力

?m-最大允许的轴向变形量

L-两个固定支承之间的距离（mm） L≈（1.1～1.2）行程+（10～14）Ph

对Z轴丝杠有：L≈270mm， F0=25N，δm=2μm，将这些数据代入到式3-36中，经计算得：d2m=2.26mm

（4）确定滚珠丝杠副的规格代号及尺寸

所选丝杠应满足：d2?d2m，Ca?Cam，但d2不宜过大。 对Z轴丝杠有：d2?d2mz=2.26mm，Ca?Camz=7891.6N

根据以上条件，初选Z轴的滚珠丝杠螺母副的型号均为G2505—3，与X轴与Y轴的丝杠相同，其参数如表3-4。

滚珠丝杠的螺纹长度满足以下公式：

Ls=Lu+2Le （3-37）

其中Lu为丝杠的行程，Le为余程，查阅相关资料得：当丝杠导程Ph=5mm时其余程为Le=20mm。

所以对Z轴丝杠有：Ls=80+2×20=120mm。

（5）选择Z轴滚珠丝杠螺母副支撑所用的轴承规格代号 1）计算轴承所承受的最大轴向载荷

Z轴滚珠丝杠采用两端固定的支承方式，因此要计算预拉伸力，其计算公式如下：

（3-38）

其中温差△t=2.5℃，代入式3-38中得：Ft=2191N。

轴承所承受的最大轴向载荷的计算公式如下：

F ?Fmax?Ft （3-39）Bmax将Fmax 及Ft值代入到式3-39中得：FBmax=2700N。

2）确定轴承类型

选择两对25°角的角接触球轴承分别放在丝杠的两侧，每侧以背对背的方式布置两个该滚动轴承，这种滚动轴承不仅可以对丝杠进行轴向和径向的双向固定，而且还可以对丝杠两端进行轴向的双向固定。

3）确定轴承直径

轴承直径应满足：d≤d2，预加负载荷≥FBP，FBP =1/3 FBmax。采用d=20mm的角接触球轴承，其满足直径d=20mm≤21.2mm且预加负载荷为970N＞900N。

4）确定轴承型号

查《机械设计教程》选取角接触球轴承型号为7204AC，与X轴和Y轴所用滚动轴承相同，其参数如表3-5。

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3.2.6 导轨副——直线滚动导轨的设计与选择

初选直线滚动导轨副的型号为TRS20VN，导轨数为2，滑块总数为4，其参数如表3-6所示，外形如图3-8所示：

表3-6 直线滚动导轨副的参数

型号 组装规格mm H W2 TRS20VN φD h Φd 86 .5 滑块尺寸mm F L 666.0 7 L1 46.7 QXt M5X5 T1 4.5 油孔 M6X1 N 12 W1 20 H1 16.5 211 9.5 8

滑轨mm φD 9.5 h 8.5 Φd 6 F 60 C 额定负载KN C0 22.19 12.01

图3-8 直线滚动导轨

（1）校核额定动载荷C

各轴导轨应满足：额定动载荷C>Ca 对于X轴导轨有：

Ca=

??lW2-l0Fv?2?W2cW2?c1Fv?2???????=111.75N

4对于Y轴导轨有：Ca=

?（l2Fv-l1W3)对于Z轴导轨有：Ca==831.5N

2d20

（2）校核额定静载荷C0

各轴导轨应满足：额定动载荷C0>C0a

??lW2?2?W2cW2?2?对于X轴导轨有：C0a=????????=43N

2b42a????????对于Y轴导轨有：C0a=

W1=150N

（3）额定行程长度寿命Ts

导轨的额定行程长度寿命的计算公式如下：

Ts=K(fHfTfC?C) （3-40）

fWF3其中K为寿命系数，一般取K=50km；F为滑座工作载荷（N）；fH为硬度系数，可按表

3-7选取；fT为温度系数，按表3-8选取；fC为接触系数，按表3-9选取；fW为负荷系数，按表3-10选取；C为额定动载荷，取硬度系数fH=1，温度系数fT=1，接触系数fC=0.81，负荷系数fW=1.5，将相关数据代入式3-40中经计算得：

对于X轴导轨有：C=12010N，F=111.75N，代入Ts的计算公式中得： Ts=9773220Km

对于Y轴导轨有：C=12010N，F=227.8N，代入Ts的计算公式中得：Ts=1153770Km 对于Z轴导轨有：C=12010N，F=831.5N，代入Ts的计算公式中得：Ts=23724Km 导轨的额定工作时间寿命的公式如下：

Ts?103Th= （3-41）

2Lsn其中工作单行程长度Ls=0.6m，每秒往复次数n=4。分别把各轴导轨的Ts值代入到式 3-41中，经计算得：

对于X轴导轨有：Th=2036087500h>15000h，满足寿命要求。 对于Y轴导轨有：Th=240368750h>15000h，满足寿命要求。 对于Z轴导轨有：Th=4942500h>15000h，满足寿命要求。

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表3-7

滚道表面硬度HRC 60 1.0 58 0.98 55 硬度系数

53 0.71 50 0.54 45 0.38 fH 0.90 表3-8 温度系数

工作温度/.C <100 100～150 150～200 200～250 表3-9

每根导轨上的滑块数 1 2 3 4 5 表3-10负荷系数 工作条件 无外部冲击或震动的低速运动场合，速度小于15m/min 无明显冲击或震动的中速运动场合，速度小于60m/min 有外部冲击或震动的高速运动场合，速度小于60m/min

接触系数

fT 1.00 0.90 0.73 0.63 fC 1.0 0.81 0.72 0.66 0.61 fW 1～1.5 1.5～2 2～3.5 3.2.7 联轴器的选择

本设计采用弹性联轴器，其特点如下： （1）一体成型的金属弹性体 （2）零回转间隙、可同步运转 （3）能够补偿轴在各个方向的偏差 （5）顺转和逆转没有什么区别

（6）不需要保养，抗油能力强，耐腐蚀性能良好

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