畢業(yè)答辯-高性能滾珠絲杠副精度保持性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)及測(cè)試規(guī)范文件的制定

1、題目：題目： 高性能滾珠絲杠副精度保持性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)高性能滾珠絲杠副精度保持性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)及測(cè)試規(guī)范文件的制定設(shè)計(jì)及測(cè)試規(guī)范文件的制定班級(jí)：機(jī)械班級(jí)：機(jī)械09030903班班姓名：陳姓名：陳 瑩瑩學(xué)號(hào)學(xué)號(hào): 2009010073: 2009010073指導(dǎo)教師：王科社教授指導(dǎo)教師：王科社教授 目錄目錄v一、研究問題一、研究問題v二、方案設(shè)計(jì)二、方案設(shè)計(jì)v三、設(shè)計(jì)計(jì)算三、設(shè)計(jì)計(jì)算v四、三維建模與仿真四、三維建模與仿真v五、收獲及改進(jìn)五、收獲及改進(jìn)一、研究問題v1、研究意義v滾珠絲杠副在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣，因?yàn)槠渲饕δ苁菍⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或是將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力，具有高精

2、度、高效率和可逆性的特點(diǎn)。v對(duì)于滾珠絲杠副這樣要求高精度的機(jī)構(gòu)，精度保持就顯得尤為重要，同時(shí)精度也是衡量滾珠絲杠副的重要的指標(biāo)，所以研究滾珠絲杠副的精度保持性是十分重要的。 一、研究?jī)?nèi)容2、主要任務(wù)v高性能滾珠絲杠副精度保持性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；v關(guān)鍵零部件的工作能力計(jì)算；v測(cè)試規(guī)范文件的制定；v測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的三維建模與仿真。二、方案設(shè)計(jì)v驅(qū)動(dòng)方案：試驗(yàn)機(jī)采用伺服電機(jī)+聯(lián)軸器+絲杠作為主驅(qū)動(dòng)，滾珠螺母與直線電機(jī)的動(dòng)子剛性連接被動(dòng)移動(dòng)，直線電機(jī)提供運(yùn)動(dòng)阻力，與螺母一起作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 v試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)：實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用試驗(yàn)臺(tái)在下，滾珠絲杠副在上的整體裝配形式，這樣的好處是可以清楚地看到傳感器的安放位置，而

3、加載在滾珠絲杠副上的載荷由直線電機(jī)直接提供，這種裝配方式適合輕載高速的工作情況。圖圖1 1 滾珠絲杠副精度保持性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)原理草圖滾珠絲杠副精度保持性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)原理草圖圖2 試驗(yàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)方案 三、設(shè)計(jì)計(jì)算v軸承的選擇與分析計(jì)算軸承的選擇與分析計(jì)算v型號(hào)：滾珠絲杠支撐用軸型號(hào)：滾珠絲杠支撐用軸 30TAC62BSUC10PN7B 30TAC62BSUC10PN7B 推力角接觸球軸承推力角接觸球軸承 接觸角接觸角6060度度 v 由理論力學(xué)的受力分析可知，螺母承受軸向載荷由理論力學(xué)的受力分析可知，螺母承受軸向載荷Q Q并沿斜并沿斜面上升時(shí)，所需要的水平推力面上升時(shí)，所需要的水平推力FrFr（圓周力）

4、的大?。▓A周力）的大小v式中：式中：- -滾珠絲杠的螺旋升角滾珠絲杠的螺旋升角v - -摩擦當(dāng)量系數(shù)摩擦當(dāng)量系數(shù)v - -鋼球與絲杠的摩擦系數(shù)（鋼球與絲杠的摩擦系數(shù)（0.0020.002）tan1033rFQNtan滾珠絲杠軸承的受力分析滾珠絲杠軸承的受力分析 當(dāng)螺母運(yùn)動(dòng)到當(dāng)螺母運(yùn)動(dòng)到A A端時(shí)，端時(shí)，A A端軸承承受最大的徑向力，由靜端軸承承受最大的徑向力，由靜力學(xué)方程得力學(xué)方程得 式中式中:G1-:G1-絲杠自身的重力絲杠自身的重力(200N)(200N) G2- G2-螺母自身的重力螺母自身的重力(50N)(50N)121212122rAxxFxxGGxx12GGG122000 xx 絲

5、杠全長(zhǎng)絲杠全長(zhǎng) （mmmm） 1183rAFN 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷raPXFYF式中：式中：P-P-當(dāng)量徑向負(fù)荷當(dāng)量徑向負(fù)荷 Fr-Fr-徑向負(fù)荷徑向負(fù)荷 Fa-Fa-軸向負(fù)荷軸向負(fù)荷 Fa=Q+FsFa=Q+Fs X- X-徑向負(fù)荷系徑向負(fù)荷系 Y-Y-軸向負(fù)荷系軸向負(fù)荷系 因?yàn)椋驗(yàn)椋?所以所以X=0.92X=0.92，Y=1Y=110.3raPXFYFKN 因?yàn)榻墙佑|球軸承承受徑向力時(shí)要產(chǎn)生派生軸向力因?yàn)榻墙佑|球軸承承受徑向力時(shí)要產(chǎn)生派生軸向力FsFs，為了保證這類軸承的正常工作，通常成對(duì)使用。為了保證這類軸承的正常工作，通常成對(duì)使用。1.2tan12292rAsFFN2.17arFe

6、F 每次試驗(yàn)絲杠轉(zhuǎn)每次試驗(yàn)絲杠轉(zhuǎn)100100萬(wàn)轉(zhuǎn)，則一次試驗(yàn)需要萬(wàn)轉(zhuǎn)，則一次試驗(yàn)需要4.24.2小時(shí)，若做小時(shí)，若做9090次試驗(yàn)的時(shí)間為次試驗(yàn)的時(shí)間為378378小時(shí)小時(shí) 通過選擇，確定通過選擇，確定NSKNSK公司的滾珠絲杠鉆用軸承，型號(hào)為公司的滾珠絲杠鉆用軸承，型號(hào)為30TAC62BSUC10PN10B,30TAC62BSUC10PN10B,極限轉(zhuǎn)速為極限轉(zhuǎn)速為5600r/min5600r/min，額定動(dòng)載荷為，額定動(dòng)載荷為47.5KN.47.5KN.366046.310hLnCPKN基本額定壽命基本額定壽命 361060hCLnP 式中：式中：Lh-Lh-軸承的壽命（軸承的壽命（h h

7、） P-P-當(dāng)量動(dòng)載荷（當(dāng)量動(dòng)載荷（N N） C-C-基本額定動(dòng)載荷（基本額定動(dòng)載荷（N N） n-n-轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(4000r/min)(4000r/min)四、三維建模及仿真圖3 光柵尺的三維設(shè)計(jì)與裝配仿真 圖4 絲杠與前過橋的三維設(shè)計(jì)及裝配仿真圖5 絲杠與后過橋三維設(shè)計(jì)及裝配仿真圖6 螺母座與工作臺(tái)的三維設(shè)計(jì)及裝配圖7 試驗(yàn)臺(tái)床身與直線電機(jī)、光柵尺的三維裝配仿真圖8 試驗(yàn)臺(tái)床身與直線導(dǎo)軌的三維設(shè)計(jì)與裝配仿真圖9 高性能滾珠絲杠副精度保持性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)實(shí)物圖10 試驗(yàn)臺(tái)總裝配與仿真五、收獲與改進(jìn)v（一）收獲（一）收獲v1 1、了解了滾珠絲杠副的歷史，明確了滾珠絲杠副高速化的、了解了滾珠絲杠副的歷

8、史，明確了滾珠絲杠副高速化的趨勢(shì)。趨勢(shì)。v2 2、創(chuàng)新性地使用直線電機(jī)作為滾珠絲杠負(fù)載加載電機(jī)，代、創(chuàng)新性地使用直線電機(jī)作為滾珠絲杠負(fù)載加載電機(jī)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機(jī)替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機(jī)- -絲杠系統(tǒng)，使電機(jī)和負(fù)載之間直接耦合，具絲杠系統(tǒng)，使電機(jī)和負(fù)載之間直接耦合，具備高速度、高加速度、高負(fù)載定位精確性、快速循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，備高速度、高加速度、高負(fù)載定位精確性、快速循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，可獲得很高的動(dòng)態(tài)性能，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、緊湊，這在本系統(tǒng)可獲得很高的動(dòng)態(tài)性能，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、緊湊，這在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中得到了充分的體現(xiàn)。的設(shè)計(jì)中得到了充分的體現(xiàn)。 v3、通過一系列的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，完成了一臺(tái)高性能滾珠絲杠副精度保持性試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)工作，包括初期的調(diào)研，文獻(xiàn)學(xué)習(xí)，試驗(yàn)臺(tái)的功能設(shè)計(jì)，初步方案，原理圖，試驗(yàn)臺(tái)的零部件計(jì)算，二維零件圖和裝配圖（3張A0圖紙），三維零件的