毕业设计（论文）普通铣床的数控改造设计.doc

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1、 青岛理工大学毕 业 设 计题目： 普通铣床的数控改造设计 学生姓名： 学生学号： 院系名称： 机电工程系 专业班级： 数控135 指导教师： 2016年 6月 15 日毕业设计(论文)任务书专业 数控技术 班级 5班 姓名 下发日期 2016年1月 3日题目普通铣床的数控改造设计专题工程设计主要内容及要求主要内容： 在纵向机构上将原来机床的丝杠和安装座拆除，换上滚珠丝杠和相应的安装装置。步进电机和减速器安装在机床的床尾。在横向机构上拆除原来机构的丝杠，换上滚珠丝杠和相应的安装装置。步进电机和减速器安装在机床的后侧。在控制系统上，采用的是步进电机的开环控制系统。要求： 在尽量不改动原机床的前提

2、下，达到数控铣床的基本要求。对原机床的功能特点、结构特征、运动参数进行仔细分析计算。主要技术参数工作台运动时的脉冲当量为：=0.01mm/step，其它数据见机床手册。进度及完成日期2016年： 4.1-4.15 翻译外文资料，到学校实训中心实习参观，对数控机床的改造进行总体布局。 4.16-4.28 拟定数控机床改造的方案，并选出几种可行的方案。 4.29-5.15 选出最佳方案，并绘制数控机床改造的装配图。 5.16-5.30 绘制部分零件图。 5.31-6.05 编写设计说明书。系主任签字日期教研室主任签字日期指导教师签字日期指 导 教 师 评 语 指导教师: 年 月 日青岛理工大学毕业

3、设计（论文）评阅意见表设计（论文）题目普通铣床的数控改造设计评价项目评价标准（A级）满分评 分ABCDE文献资料利用能力能独立地利用多种方式查阅中外文献；能正确翻译外文资料；能正确有效地利用各种规范、设计手册等。10109876综合运用能力研究方案设计合理；设计方法科学；技术线路先进可行；理论分析和计算正确；动手能力强；能独立完成设计（论文）；能综合运用所学知识发现和解决实际问题；研究结果客观真实。20192017181516131412设计（论文）质量设计（论文）结构严谨；逻辑性强；语言文字表准确流畅；格式、图、表规范；有一定的学术水平或实际价值4037-4032-3628-3125-272

4、4创新能力有较强的创新意识；所做工作有较大突破；设计（论文）有独到见解151513-1411-12109工作量工作量饱满；圆满完成了任务书所规定的各项任务。151513-1411-12109总分是否同意将该设计（论文）提交答辩：是（ ） 否（ )具体评阅及修改意见： 评阅人： 年 月 日注：1.请按照A级标准，评出设计（论文）各项目的具体得分，并填写在相应项目的评分栏中； 2.计算出总分。若总分60分，“设计月 （论文）质量”24分，建议不能提交论文评阅乃da至答辩。该设计（论文）须限期修改合格后重新申请答辩。 3.评阅意见栏不够可另附页。答 辩 委 员 会 评 语评定成绩周 记说明书(或论文

5、)图 纸答 辩总 评答辩委员会主席签字日 期（5%）（65%）（30%）百分制等级制摘 要本设计说明书主要是介绍数控机床的改造过程的。随着社会的发展与信息时代的到来，机械产品的性质和质量不断提高，原有的机床已经不能满足生产的需要，因此数控改造就成为必然。本设计实际上就是在原有的基础上，利用计算机来提高机床的精度和生产率。同时作为毕业设计，它有助于提高学生运用所学知识进行工程实践的能力。在这个设计中，对两个坐标轴作了改造，运用计算机对数据进行处理，然后用脉冲控制步进电机，实现两个方向上的进给。在控制系统上，采用的是步进电机的开环控制系统。在这种形式的控制方式情况下，步进电机控制脉冲的输入并不依赖

6、于转子的位置，而是按照原先设定的一个固定的规律发出控制型脉冲，步进电机仅依靠这一系列既定的脉冲而工作。这种控制方式由于步进电机的独特性而比较适合于控制步进电机，适合于我国的国情。这种控制方式的特点是：控制简单、实现容易、价格较低，特别是在开环控制设备当中，负载的位置对其控制电路不存在任何反馈，并且依靠微机，可以实现一些较复杂的步进电机的控制脉冲序列的产生。关键词：丝杠，精度，坐标轴，脉冲进给 AbstractThis paple mainly introduced how to reformate numerially contorlled machine. Along with scocie

7、tys development and arrival of information ages，feature and the quality of mechanical product are constantly raised，so transformateing numerially contorlled machine is necessary. Based on original foudation，and this design uses the computer to come to raise precision and the productivity of machine

8、tool. At the same time as the graduation project，it contributes to raising，and the student use the konwledge learned to carry on the ability of engineering practice，In this design， I did the transformation to two coordinate axes directions，and use the computer to deal with the data，then servo the el

9、ectrical machinery with the pulse control，and realizes two directional feeds.In this form of control, stepper motor control pulse input does not depend on in the position of the rotor, but according to the originally set a fixed rule sends out the control pulse, stepper motor only rely on this a ser

10、ies of established pulse and work. This kind of control method is suitable for the control step motor, which is suitable for the situation of our country because of the uniqueness of stepping motor. The characteristics of this control, control is simple and easy to implement, lower prices, especiall

11、y in the open loop control equipment which and the position of the load on the control circuit does not exist any feedback, and depends on the PC, can achieve some of the more complex stepping motor control pulse sequence.KEY WORDS: screw, precision, coordinate axes, pulse and feed 目录前 言3第1章 数控改造总体方

12、案的设计61.1 系统总体改造方案的确定61.1.1 功能与技术参数分析61.1.2 传动机构的选择71.1.3 拟订总体方案71.2 机械传动系统的改造方案的确定71.3 微机控制系统方案的确定8 1.3.1 微型控制系统的设计内容81.3.2 微机控制系统的总体组成81.3.3 软硬件系统的设计9第2章 机械部分(纵向)的设计计算102.1 工作载荷分析及计算102.1.1 铣削抗力分析102.1.2 计算进给工作台工作载荷112.2 滚珠丝杠螺母副的选型和校核12 2.2.1 滚珠丝杠螺母副的结构类型的选择122.2.2 滚珠丝杠螺母副的型号的选择及校核步骤122.3 脉冲当量和传动比的

13、确定192.3.1 确定系统脉冲当量192.3.2 传动比的选定192.3.3 齿轮传动的确定20第3章 进给伺服系统传动计算213.1 转动惯量的计算213.1.1 齿轮、丝杠等圆柱体惯量的计算213.1.2 工作台折算到丝杆的转动惯量213.1.3 传动系统折算到电机轴上的转动惯量223.1.4 电机的转动惯量的确定223.1.5 系统总的转动惯量223.2 步进电机的计算和选用223.2.1 电机力矩的计算223.2.2 步进电机的选择与校核23第4章 微机控制部分的设计264.1 微机控制系统概述264.1.1 微机控制系统的设计思路264.1.2 微机控制系统基本硬件组成274.2

14、系统介绍274.2.1 单片机的选择274.2.2 存储器的扩展284.2.3 I/O 口的扩展314.3 步进电机的驱动控制电路324.3.1 确定步进电机运行频率334.3.2 驱动回路的时间常数334.3.3 选用线路简单的串联电阻法334.3.4 高压电源电压的确定344.3.5 元器件型号的确定344.4 其他辅助电路的设计374.4.1 急停、超程报警电路374.4.2 ISP在线编程接口374.4.3 复位电路374.4.4 时钟电路38第5章 微机控制系统软件设计395.1 模块组成395.2 缓冲区设置395.2.1 键盘缓冲区395.2.2 显示缓冲区395.3 中断优先级

15、405.4 各模块说明及流程图405.4.1 主模块405.4.2 暂停键“STOP”子模块415.4.3 中断模块415.4.4 实时修改显示缓冲区数据模块41总结42致 谢44参考文献45附录147英文原文47中文译文54附录259英文原文59中文译文66 前 言 机械工程领域涉及机械设计、制造、试验、使用、维修等基础理论、技术和方法，并与材料工程、动力工程、电气工程、电子与信息工程、控制工程、计算机技术、工业设计工程等工程领域及力学学科密切相关。 随着社会生产和科学技术的发展，机械、电子产品的性能和质量不断提高，产品更新换代的周期在缩短，因此对铣床的要求也在提高，不仅要有较高的精度和生产

16、率，而且能迅速的适应机械产品的变换。社会的发展促进了数控机床的诞生和发展。随着电子技术特别是计算机技术的发展，数控技术迅速的发展起来了。近十几年来，尤其是改革开放以来，本国特别注重数控技术的发展，加快了数控机床的引进与开发，促进了数控机床的普及。各大企业都不断的购进数控机床，来扩大再生产和替换旧设备，数控机床在企业中不再是凤毛麟角，而是不断的普及。但数控机床的成本比较高，在这种情况下，普通机床的改造就成了一种必要10。1.数控改造的必要性 数控机床可以较好的解决形状复杂、精密、多变零件的加工问题，可以稳定加工质量，提高生产率，但是数控机床的应用还是受到其他条件的限制： （1） 目前很多企业都有

17、很多普通机床，完全用数控机床代替很不现实，而且替代后闲置下来的机床会造成很大的浪费。 （2） 国内定购数控机床的交货期长，往往不能满足急需。 （3） 数控机床价格昂贵，对很多企业是一很大障碍。 （4） 通用数控机床对很多企业来说，功能剩余。要解决上述问题，普通机床的数控化改造是必由之路。从欧美等工业化国家的经验来看，机床的数控改造必不可少。因此，普通机床的数控改造不但有必要，而且大有可为尤其对一些中小企业更是如此11。2.数控改造的目的和优点改造的目的： （1）为了提高生产进行数控改造。 （2）从提高资本效率出发，改造闲置旧设备，发挥机床的原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值。 （3

18、）为了适应多品种、小批量零件生产而进行数控改造。 （4）为了使技术等级较低的工人也能加工出高质量的产品和提高生产率而进行的数控改造。（5）为了减少整个设备投资计划而进行数控改造。改造的优点： （1）可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 （2）可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而较高的提高了普通机床的效率。 （3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易减少和避免工人“修配”。 （4）可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。 （5）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能因而可减少和避免人机工作失误和事故。 （6）一个人可以看管多台机床，降低了工人的劳动

19、强度，节省了劳动力和劳动成本。机械性能稳定可靠结构受限。所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制不宜做突破性的改造12。 用户熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时不了解新设备是否能满足其工艺要求。有的新设备由于种种原因设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，新设备不仅不能创造新财富反而消耗财富。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床安装好，就可以实现全负荷运转。可

20、以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。通过毕业设计，学习系统的运用所学的知识和技能解决实际工程问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解，并且通过毕业设计的实践扩大和补充知识，使认识提高到一个新的水平。通过毕业设计的实践，培养调查研究的习惯和工作能力，练习查阅资料和有关标准，查阅工具书或参考书，合理选择设计计算公式，正确计算，并能以图纸和说明书表达设计的思想和结果。通过毕业设计，不但要提高解决具体问题的独立工作能力，具体动脑动手能力，而且应树立正确的设计和科研思想，加强科学性，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。第1章 数控改造总体方案的设计1.1 系统总体改造方案的确定目前

21、，在机械加工工业中，绝大多数是旧式机床，如果改用微机控制实现机电一体化的改造会使机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工不但提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短，适合本国国情。利用微机实现机床的机电一体化改造的方法有两种：一种是以微机为中心设计控制部件，另一种是采用标准的步进电机数字控制系统作为主要控制装置。前者需要新设计控制系统，比较复杂，后者选用国内标准化的微机数控系统比较简单。这种标准的微机数控系统通常采用单片机、驱动电源、步进电机及专用的控制程序组成开环控制，如下图所示，其结构简单、价格低廉。对机床的控制，过程大多是由单片机按照输入的加工程序进行插补运算产生进给由软件或硬件实现脉冲分

22、配，输出一系列脉冲 经功率放大、驱动刀架、纵横轴运动的步进电机实现刀具按规定的轮廓轨迹运动。微机进行插补运算的速度较快可以让单片机每完成一次插补、进给就执行一次延时程序由延时程序控制进给速度13。 图1-1 开环控制图1.1.1 功能与技术参数分析 设计的最初环节必须理解和分析设计任务所提出的主要功能和技术指标。比 如，普通铣床的数控改造要求利用数控系统代替人工或机械凸轮、靠模来控，制铣床的运动提高，铣床的加工精度和自动化水平满足多品种小批量零件加工的功能要求。改装的目的一方面要提高加工的精度，另一方面利用数控方法加工任意圆弧面或凸轮的曲面。设计任务提出和确定了纵向走刀横向走刀的定位精度、走刀

23、速度、主轴变速等诸多技术参数。保持原有的铣床的工艺范围外增加任意圆弧面或凸轮曲面的数控加工。同时控制纵、横向进给运动进行圆弧面或凸轮曲面的加工。并且要求能够进行人机对话编程及操作方便诊断功能和纠错功能强，提高准确度精度减少人机工作失误和事故以提高生产率。1.1.2 传动机构的选择针对设计任务的主要功能和技术指标要求提出一些原理性的构思。因为所要改装的铣床为普通铣床，精度要求并不是很高，在使用过程中不需要调整并且加工过程中有轻微冲击运转。根据上述实际条件，并考虑到经济成本问题可以初步选用“外循环插管埋入式法兰直筒组合双螺母垫片预紧CMD ”这种结构类型的滚珠丝杠螺母副。它具有结构简单，工艺性优良

24、，承载能力较高，刚度高，预紧可靠，不易松弛等优点。之所以使用齿轮传动是因为齿轮传动有以下特点: 1.能保持瞬时传动比恒定，平稳性高，传递运动准确可靠。2.传递的功率和速度范围较大。3.结构紧凑、工作可靠，可实现较大传动比。4.传动效率高，使用寿命长。5.通过使用齿轮减速传动的作用可以使得对电动机的要求没有那么高。1.1.3 拟订总体方案通过对传动方式的选择之后，还要对运动、布局、结构、控制以及软件等方面做出总体方案设计。方案可以同时作几个，经过技术和经济评价后选择其中一种较合理的作为最优方案加以采用。比如普通铣床的数控化改造方案应该在满足改造设计任务的前提下尽可能对普通铣床作较少改动，这样可以

25、降低改造成本。1.2 机械传动系统的改造方案的确定 在熟悉原机床的操作过程及传动系统后，根据设计要求确定系统的机械传动系统改造方案。包括电机型号的选择，减速比的确定，齿数模数及齿数的确定，原有丝杠及导轨是否重新更换，改换成滚珠丝杠螺母副时丝杠螺母副的型号及安装形式如何确定，导轨的设计方法等。 X502 型铣床的外形及传动系统如图1-2 所示7。工件装在机床的工作台 上，铣刀装在转动的刀杆上铣刀和工件相互间的位置可用纵向、横向和升降进给机构进行调整。图1-2 X502型立式铣床外形及进给传动系统 根据实际要求可对机械部分进行如下的改动，保留机床的原有主轴旋转部分，保留原机床纵向进给的机动部分，将

26、离合器脱开，去掉手轮43，将手轮轴通过一对齿轮与步进电机相连用步进电机控制系统控制纵向工作台的移动，工作台横向运动改为通过一对齿轮与步进电机相连的数控系统控制，工作台升降移动仍用手动。为了保证精度要求横向及纵向工作台的丝杠为滚珠丝杠副传动14。1.3 微机控制系统方案的确定1.3.1 微型控制系统的设计内容 （1）控制系统硬件电路设计计算和参数选择。 （2）步进电机接口及驱动电路设计。1.3.2 微机控制系统的总体组成数控部分采用AT89S51-24PU单片机为核心的控制系统。目前，数控机床中应用最多的是AT89S51-24PU单片机，它有价格低，功能强，使用灵活等特点。存储芯片的选择依据系统

27、控制程序的大小及CPU 的字长。I/0 扩展芯片的个数根据整个系统需要的I/0通道的个数来确定8。1.3.3 软硬件系统的设计涉及软硬件任务分配的有控制步进电机的脉冲发生于脉冲分配数码显示的字符发生键盘扫描管理。硬件系统：（1）基本组成最小系统 （2）系统扩展 1）程序存储器扩展 2）数据存储器扩展 3）输入输出端口扩展 4）综合功能扩展 （3）接口技术 1）键盘接口技术2）显示器接口（4）步进电机控制硬件电路。 上述三个任务都可以用专用硬件芯片实现也可用软件编程实现。用硬件实现编程比较简单但同时硬件成本及故障率高。用软件实现，可节省芯片，降低成本，但增加了编程难度。在决定用何种方法实现时应统

28、筹兼顾，同时还应根据设计者的软硬件方面的实际经验及能力。 软件系统包括:（1）软件结构与基本组成；（2）插补原理及软件程序；（3）步进电机控制软件。第2章 机械部分(纵向)的设计计算2.1 工作载荷分析及计算 根据指导书的分析，对于数控铣床来说，可采取按切削用量计算切削力法和按主电机功率计算切削力法两种。一般来说，对于经济型数控铣床，可采用按主电机功率计算切削力法16。2.1.1 铣削抗力分析 通常都假定铣削时铣刀受到的铣削抗力是作用在刀齿的某一点上。 设刀齿受到的切削抗力的合力为F，将F沿铣刀轴线、径向和切向进行分解，则分别为轴向铣削力Fx、径向铣削力Fy 和切向铣削力Fz。切向铣削力Fz

29、是沿铣刀主运动方向的分力，它消耗铣床主电机功率即铣削功率最多，因此切向铣削力Fz可按铣削功率Pm、kw或主电机功率Pe、kw算出。 对于现有的机床的改装设计，可以从已知机床的电机的功率和主轴上的功率反推出工作台进给时的铣削力。若该机床的主传动和进给传动均用一个电机，进给传动的功率较小，可在主传动功率上乘以一个系数。由机床设计手册查得铣床传动系数k=0.852。主传动功率N 包括切削功率Nc、空载功率Nmo、附加功率Nmc三部分，即:N=Nc + Nmo + Nmc。空载功率Nmo 是当机床无切削负载时主传动系统空载所消耗的功率，对于一般轻载高速的中、小型机床，可达总功率的50%，现取Nmo =

30、 0.5N附加功率Nmc 是指有了切削载荷后所增加的传动件的摩擦功率，它直接与载荷大小有关。可以用下式计算:Nmc = (1 )Nc，所以总功率为 则: (2-1) 在进给传动中切削功率:Nct = kNc =k(Kw)。 上式中k-铣床的传动系数，查机电一体化系统设计课程设计指导书P17 公式38，得k=0.8517。 为传动效率，可由下式计算： =主轴上的传动功率/主电机的功率 由题设给定的已知条件可知:主轴上的传动功率N=1.45Kw，主电机的功率N电机= 2.2 Kw。则=0.6591 所以：Nct =0.85（0.51.4）/（2-0.6364）=0.4596(Kw) 切削时在主轴上

31、的扭矩为：Mn = 955000Nct/n=9550000.4596/47.5=9240.3789(Ncm) 上式中n-主轴的最小转速 由题设条件知n = 47.5 (r/min) 切向切削力 (2-2)上式中d-铣刀的最大直径(cm)，由题设条件知d = 3.2 cm2.1.2 计算进给工作台工作载荷 作用在进给工作台上的合力F与铣刀刀齿受到的铣削抗力的合力F大小相同，方向相反。合力F就是设计和校核工作台进给系统时要考虑的工作载荷，它可以沿着铣床工作台运动方向分解为三个力，工作台纵向进给方向载荷 FL ，工作台横向进给方向载荷FC和工作台垂直进给方向载荷FV 。 根据专业课程设计指导书第三章

32、表3-1“铣削加工主切削力与其它切削分力的比值”列表可计算出三组FL、FV、FC，取范围的值计算最大值15。（1）组 端铣对称铣削FL=0.4 Fz=0.42887.6189=1155.05(N)FC=0.95Fz=0.952887.6189=2473.24(N)FV=0.55Fz=0.552887.6189=1588.19(N)（2）组 端铣逆铣FL =0.9Fz=0.92887.6189=2598.86(N)FC =0.7Fz=0.72887.6189=2021.33(N)FV =0.55Fz=0.552887.6189=1588.19(N)（3）组 端铣顺铣FL =0.3Fz=0.328

33、87.6189=866.29(N)FC =1.0Fz=1.02887.6189=2887.62(N)FV =0.55Fz=0.552887.6189=1588.19(N) 由于铣床是两轴联动，所以只考虑端铣，无需考虑周铣，则考虑采用第三组数据。2.2 滚珠丝杠螺母副的选型和校核2.2.1 滚珠丝杠螺母副的结构类型的选择因为所要改装的铣床为普通铣床，精度要求并不是很高，在使用过程中不需要调整，并且加工过程中有轻微冲击运转。根据上述实际条件，并考虑到经济成本问题，通过查第三章表3-2 和表3-3，可以初步选用“外循环插管埋入式法兰直筒组合双螺母垫片预紧（CMD)”【5】。这种结构类型的滚珠丝杠螺母

34、副，它具有结构简单，工艺性优良，承载能力较高，刚度高，预紧可靠，不易松弛等优点。它主要适用于重载荷、高刚度、高速驱动及较精密的定位系统，是目前应用得较广泛的结构18。2.2.2滚珠丝杠螺母副的型号的选择及校核步骤1.计算最大工作载荷 由题设已知条件，铣床导轨的类型为综合导轨8。再查指导书P38表3-29 得最大工作载荷Fm (2-3) 该式中K = 1.15; 取 f= 0.16(f=0.150.18)(摩擦系数);G 为工作台及夹具总重量的1/2。由题设已知条件可得G = 400 N。 将以上数值及先前计算得到的三组FL ，FV 数据代入上式，可得到三组相应的Fm 的最大值:(1)组 Fm=

35、1.151155.05+0.16(1588.19+400)= 1646.42(N) (2)组 Fm=1.152598.86+0.16(1588.19+400)=3306.7794(N) (3)组 Fm=1.15866.29+0.16(1588.19+400)=1314.34(N)由以上计算数据可知，第（2）组算得的Fm值较大。故最大工作载荷为Fm=3306.7794(N)2.计算最大动负载C最大动载荷C可由下式计算 (2-4)(2-4) 式中，各参数见专业课程设计指导书 -硬度系数，选fH =1.1(HRC60) -运转系数，选fw =1.0(有冲击运转) L -寿命，由下式计算 (2-5)(

36、2-5) 式中: T-使用寿命(h) 对于数控机床T=15000(h) n-丝杠转速(r/min) 可由下式计算 n=1000 Vs /L0 (2-6)(2-6)式中:Vs - 最大切削力条件下的纵向进给速度(m/min)，查指导书为540(mm/min)可取最高切削进给速度的1/2-1/3，现取1/3:即V =(1/3)0.54(m/min)=0.18(m/min)L0-所选用丝杠的基本导程，考虑到传动精度的要求可选基本导程为4、5、6(mm)的丝杠基本导程为4 mm 时:L=60T/()1000VS/L0=601500010000.18/(10000004)=40.5C1=()1.01.1

37、3306.7794=12491.62(N)基本导程为5mm 时:L=60nT/()=32.4C2=()1.01.13306.7794=11596.20(N)基本导程为6mm 时:L=60nT/()=27C3=()1.01.13306.7794=10912.44(N)查机电一体化系统设计表3-11【12】(1) 当公称直径为d0=32mm 时 当L0=4 时 Ca=6668NC2 所以合格 (圈数列数=1.52) 当L0=6 时 Ca=10689NC2 所以合格 (圈数列数=1.52) 当L0=6 时 Ca=16083NC3 所以合格 (圈数列数=2.51) 所以 丝杆选择L0 为5mm 或者6

38、mm，d0=32mm 或者40mm 通过查金属切削机床设计简明手册表4-143 可知:当公称直径d0 =32mm、基本导程为5mm 的丝杠。查得它们的承载能力Ca 为12945N，螺旋升角为251(2.85），圈数列数分别为1.52，滚珠直径dq 为3.175mm，-接触角(45）【6】。 当公称直径d0 =40mm、基本导程为5mm 的丝杠，查得它们的承载能力Ca 为21183N，螺旋升角为216(2.27），圈数列数分别为1.52，滚珠直径dq 为3.175mm，-接触角(45）。 当公称直径d0 =40mm、基本导程为6mm 的丝杠.查得它们的承载能力Ca 为16083N，螺旋升角为24

39、4(2.73），圈数列数分别为1.52，滚珠直径dq 为3.969mm，-接触角(45）。3.计算传动效率传动效率可由下式计算： 当公称直径d0 =32mm、基本导程为5mm 时: (2-7) -丝杠螺旋升角 摩擦角， 460.9满足设计要求。 当公称直径d0 =40mm、基本导程为5mm 时:=0.9314满足设计要求。 当公称直径d0 =40mm、基本导程为6mm 时=0.9423满足设计要求。4.刚度验算(1)丝杠的拉伸或压缩变形量当丝杠进行了预紧.且预紧力为最大工作载荷的1/3 时.其实际变形量为（由指导书P39，公式324）可知： (拉伸为+，压缩为-)上式中， E-材料弹性模数，对

40、于钢： E =20.6 (N/mm) L-滚珠丝杠在支承间的受力长度(mm) L= 工作长度+螺纹长度+轴承宽度+端盖宽度700 mm F-滚珠丝杠的截面积(mm)可由下列几式计算 (2-8） (2-9) （2-10） -滚珠直径(mm)，-接触角( 45)R-滚道法面半径(mm)，e-偏心距(mm) D0 -丝杠公称直径(mm)1)当公称直径d0 =32mm、基本导程为5mm 时: R=0.523.175=1.651 (mm) e=0.045 d1=35+20.045-21.651=28.788(mm) F=（d1）/4=650.8979(mm) =3303.7794700/（20.6100

41、00650.8979）=0.017263（mm） =总/4=0.004316（mm）指导书P41 公式3-252）当公称直径d0 =40mm、基本导程为5mm 时： R=0.523.175=1.651 (mm) e=0.045 d1 =40+20.04490-21.651=36.7878(mm) F=（d1）2/4=1062.9125(mm) =0.002697（mm）3)当公称直径d0 =40mm、基本导程为6mm 时： R=0.523.969=2.06388（mm） e=0.056130 d1 =35.984(mm) F=（d1）/4=1016.971(mm) =0.002762（mm）（2）滚珠与螺纹滚道间的接触变形当丝杠进行了预紧，且预紧力为最大工作载荷的1/3 时，其实际变形量为 (2-