芯片拾取机构说明书 - 图文

SM-60-003-30LFB 0.4 3000 1.3 2.8

4 零件的设计计算

4.1 丝杆的设计与计算

滑动螺旋的特点：①结构简单，加工方便；②易于实现逆行程自锁，工作安全可靠；③摩擦阻力大，传动效率低；④容易磨损，轴向刚度较差。

滚珠螺旋的特点：①摩擦阻力小，传动效率高；②磨损小、寿命长、工作可靠性好；③具有运动的可逆性，应设防逆动装置；④轴向刚度较高，抗冲击性能较差；⑤结构复杂，加工制造较难；⑥预紧后得到很高的定位精度（约达5um/300㎜）和重复定位精度

参照设计要求发现，滑动螺旋和滚动螺旋均可满足要求。拟选定滚动螺旋传动方式。

滚动螺旋的工作原理如图2—1所示，丝杠4和螺母1的螺纹滚道间置有滚珠2，当丝杠或螺母转动时，滚珠2沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置3，如图2一la所示的反向器和图2—1b所示的挡珠器，它们与螺纹滚道形成循环回路。 1. 丝杆的设计

一、水平方向丝杆的设计

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滚珠丝杆副的选用与校核计算

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导轨摩擦力 Fu=um1g=23.52N 其中m1 =16㎏——移动负载；

u=0.15——导轨与支撑之间的摩擦系数 u查下表：

常用材料的滑动摩擦系数 静摩擦系数us 动摩擦系数u 摩擦副材料 无润滑 有润滑 无润滑 有润滑 钢-钢 0.15 0.1~0.12 0.1 0.05~0.1 钢-青铜 0.1~0.15 0.15~0.18 0.07 (2)轴向载荷Fxmax和等效轴向载荷Fm的计算 Fxmax=kFx+uG+ m1a=50.568N

其中负载移动阻力系数k=1.15 ; FX——负载移动阻力； G= m1 g; a=v/t=0 Fxmax=Fm=50.568N; 滚动丝杆基本参数

螺纹公称直径——d0=25㎜ ； 导程——Ph=50㎜；

钢球直径——Dw=3.969mm;

圈数×列数——i×k=2.5×1； 螺杆滚道曲率——rs=0.52Dw; 转速n=V/Ph=4800r/min; (4)计算动载荷Ca’

Ca’=kh·KF·KH·Kl·Fm/kn=957.8N 寿命系数Kh =(Ln/500)1/3

工作寿命Lh查下表：

各类机械预期工作时间 机械类型 Lh 备注 普通机械 5000～10000 普通机床 10000～15000 250（天）×16（h）×10数控机床 20000 （年）×0.5（开机率）精密机床 20000 =20000 测试机械 15000 航空机械 1000 由于是普通丝杆传动，选Lh =15000h； 又查表得： 载荷系数 载荷性质 无冲击平稳时 一般运行 有冲击和振动 KF 硬度系数 硬度系数 KH 1-1.2 大于等于58 1.0 1.2-1.5 55 1.11 1.5-2 50 1.56 10

精度系数 精度系数 KA 1、2、3 1.0 4、5 0.9 7 0.8 由上表知： 载荷系数KF=1.2；动载荷硬度系数KH=1.0;转速系数Kn=（33.3/n）1/3,其中n是丝杆转速； 短行程系数KL=1.0；寿命系数Kh=（Lh/500）1/3 (5)螺旋导程角λ

λ=arctan Ph/лd0= arctan0.6369=32.49o （6）基本额定载荷校核Ca

Ca=fc（icosa）0.7Z2/3Dwwtana=3723.62N

fc= KF·KH·KA· Fm=60.68N

其中fc：与滚珠丝杆副滚道的几何形状制造精度和 材料有关的系数 载荷系数KF=1.2；

动载荷硬度系数KH=1.0; 精度系数KA=1.0;

一圈螺纹滚道内的钢球数量Z=лd0/Dw；

钢球滚到便面在接触点处的公法线与螺纹轴线的 垂直线间的夹角a=45 o 由上可知：Ca大于Ca′

（7）基本静载荷Coa′计算

Coa′=KF·KH′·F=23.52N*1.2=28.224N

KH′——静载荷硬度影响系数 取KH′=1.0； KF ——载荷系数 取KF′=1.2; F ——轴向载荷 取F=23.52N; 基本额定静载荷Coa =focizDw2sina=13243.48N 当a=45 o时，rs/ Dw=0.52, foc=63.7 Coa′小于Coa，所以符合要求。 （8）驱动转矩T

T=(F* d0/2)tan（λ+ρ′）=23.52*12.5* tan（λ+ρ′） =187.25N*mm

螺纹公称直径——d0=25㎜ ；螺旋导程角——λ； 当量摩擦角——ρ′； 由旋动运动变为直线运动时 tanρ′=0.0025 （9）当量应力σ

σ=（（4F/лd22）2+3(T/0.2 d23)2）1/2=0.126Mp

d2——丝杆的螺纹底径，d2= d0+2e-2rs=25+0.079*2-4.128 =21.03mm

e——滚到圆弧偏心距， e= rs-Dw/2=0.079mm （10）许用应力[σ] 牌号 铸件预计抗拉强度 铸件壁厚（mm） 抗拉强度 单铸试棒最用途举例 11

大于 2.5 10 20 30 小于等于 10 20 30 40 σb≥ （Mp） 130 100 90 80 小抗拉强度（Mp） 100 适于对强度无要求的零件（外罩、底板） HT100 HT150 2.5 10 20 30 10 20 30 40 175 145 130 120 150 适于对强度要求不高的零件（机床底架、轴承座） HT200 2.5 10 20 30 10 20 30 40 220 195 170 160 200 适用于对强度、耐磨性要求较高的零件（气缸、齿轮） 由上表易知：铸铁抗拉强度最小为100Mp，而且刚的抗拉强度 较之更大，所以σ小于[σ]，设计符合要求 (11)轴向载荷F产生的轴向变形量δF

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δF=FLj（L-Lj）/E*A*L=5.2362*10mm

其中Lj——丝杆两支撑间距离， Lj=45mm；

L——丝杆计算长度， L=[(45-35)/2]+35=40mm E——丝杆材料的弹性模量 查表可知： 钢——E=2.07*105(Mpa)

A——丝杆的计算截面积 A=л（d0-D）2/4 =93.26mm2 (12）转矩T产生的轴向变形量δT

δT =（T* Lj *Ph）/2πgIP=6.3178*10-6mm 其中IP——丝杆的计算截面积的极惯性矩

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IP=π（d0-D）/32=1236.2832 G——丝杆材料切变模量 钢：G=8.3*104

（13）轴向载荷F使钢球与螺旋滚道间产生的轴向变形δa

当rs/Dw=0.52时，且滚动螺杆两边有预紧，则： δa=(0.3*10-3*KZF)/△Z(DW*FP)1/3=8.3269*10-5 mm 参数如下：

△Z——工作螺母中的钢球总数 △Z=m*j*k Z——一圈螺母中的钢球数 Z=(Л* d0)/ DW

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