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机械部分改装设计计算示例1
1、初步确定工作台的尺寸及其重量
根据设计要求，所取的能够加工的最大面积为190?210mm2，最大工件的重量为150kg。因此我初定工作台的230?230?20mm3。工作台的材料为45号钢，其密度为7.8?103kg/m3。（取g?10N/kg）因此： 1.1、工作台（X向托板）
重量=体积×密度
G1?230?230?20?10?9?7.8?103?10?90N
1.2、取Y向托板=X向托板
G2?90N
1.3、上导轨座（连电机）重量
初步取导轨座的长400mm，宽为200mm，高为30mm。因此
G3?400?200?30?10?9?7.8?103?10?190N
所以根据上面所求，得XY工作台运动部分的总重量 为：
G动?G1?G2?G3?90?2?190?370N
根据要求所知，其最大加工工件为150kg，因此：
G总?150?10?370?1870N
2、传动系统设计
2.1、脉冲当量是一个进给指令时工作台的位移量，应该小于等于工作台的位置精度的1/2，由于定位精度在?0.02mm内，因此：
???0.02?0.01mm，
12,.
2.2、取联轴器传动，因此它的传动比为i?1,取丝杠的导程为P?4mm。取步距角β为0.9度，所以 脉冲当量??3、滚珠丝杠的设计计算及选择 3.1求丝杠的静载荷Fc
已知其计算公式Fc?fdfHFM 《数控机床系统设计》P110公式5-2 式中的fH?硬度系数，取1.0 《数控机床系统设计》P110表5-2
,Pi??0.01mm 360 fd?载荷系数，取1.5 《数控机床系统设计》P110表5-2 FM：丝杠工作时的轴向阻力
根据：
FM??FZ?0.003?1870?5.6N
其中?为0.003-0.004 因此： Fc?1.5?1?5.6?8.4N 3.2、确定动载荷及其使用寿命 根据丝杠动载荷公式：C?3L'fHfdFeq
式中：C：额定动载荷
fd：动载荷系数，轻微冲击取1 fH：硬度系数，?58HRC取1 Feq：当量动载荷，N
L'：寿命
根据：使用寿命使用寿命L?6?300?8?14400h 所以L'?60nT/106?60?500?14400/106?432h
式中的n丝杠的最高转速，因题目中所给其工作台快进的速度为
2m/min，因此其计算为：
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n?1000Vmax/P?1000?2/4?500r/min
所以：
C?3432?1?1?5.6?42.4N
3.3滚珠丝杠的选取
查http://www.njyigong.com/
根据动载荷及动载荷和公称导程值的核对，最后选取的滚珠丝杠的型
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号为FF1204-3 ，其公称直径为12mm，公称导程为4mm，动静载荷分别为4KN和6.7KN。滚珠直径d0?2.381mm,刚度208，外径
d1?11.3mm,丝杠底径d2?9.5mm,循环圈数3。
滚道半径R?1.042-4
d0=1.238mm 《机电一体化技术基础及应用》p27表2 偏心距e?0.707??R??d0??2??3.36?10mm 2? 丝杠内径d1?D0?2e?2R?9.6mm (1) 稳定性计算 Fcr??d41?EIa式中E=2.06GPa ??l??34 Ia?64????9.6?1064??4.2?10?10m4
??长度系数，两端用铰链时?=1 l=0.3m
?EIa?3.14??206?109?4.17?10?10??9.4?103N 因为 所以Fcr?2??l??1?0.3?Fcr9.4?103 ??1.68?103FM5.62 2.5~4 是安全的
(2) 刚度验算
按最不利情况考虑，螺纹螺距因受轴向力引起的弹性变形与受转矩引
16T1S24FS起弹性变形方向是一致的。所以 ?s?24? 式中 2?Gd1?Ed1T1?FMD0P?6.050 《机电一体化技术》P27 tg????? , ??tg?D02?012?10?3?1?tgf?tg0.003?0.17, T1?5.6??tg?0.17?6.05??3.67?10?3N?M
2?S=P=4mm, d1?9.6mm,G=83.3GPa.
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16T1S4FS16?3.67?10??4?10??104?5.6?4?10?3?106?s?24????m422210?311?3?Gd1?Ed13.14?8.33?10??9.6?10?3.14?2.06?10??9.6?10?2?3?326?1.64?10?3?m1.64?10?3?m/m?0.41?m/m。 每米螺纹长度上距离弹性变形为??3s4?10?s（滚动螺旋
?s
s
）p可按滑动螺旋（同精度等级）的一半，根据有关表得出
（
?s
s
）p=15?m/m，所以：
?ss（s） tg6.050tan?(3)效率验算?===0.973 otan（???1）tan（6.05?0.17?）4、滚动导轨的计算与选择 导轨是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度，精度与精度保持性。 4．滚动导轨副的结构介绍 滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成，如图： 1）导轨的当量载荷 GGB25预加载荷类别为轻预载时，按表6.3-12（机电一体化设计手册—下册）查得预紧力为198.5N。错误!未找到引用源。、错误!未找到引用源。是两个导轨滑块的受力。
XY工作台设计规范标准示范1
