码垛机器人毕业设计说明书(6)

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书

FQ?31296?1.2?1.0?206.0185?2695.395N?2695N。

4.5.3初选滚珠丝杠副型号

选择丝杠型号时应使滚珠丝杠副的额定动载荷Ca?FQ，额定静载荷Coa??2~3?Fm，根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，选择海特DFT02005-5型滚珠丝杠副，为双螺母式，其公称直径为20mm，导程为5mm，循环滚珠为5圈?1列，精度等级为5级，额定动载荷为Ca?15460N大于FQ，则满足要求。 4.5.4 传动效率计算

计算传动效率?公式(4-8)为：

[3]

??式中 ?——丝杠螺旋升角，?=4.55°。

tg?

tg??????——摩擦角，滚珠丝杠的滚动摩擦系数f?0.003~0.004，其摩擦角约等于10'。

将数值带入公式(4-8)得：

??tg4.55o?10?o??tg?4.55?60???o?96.45%

4.5.5刚度的验算

滚珠丝杠副的轴向变行将引起丝杠导程发生变化，从而影响进给系统的定位精度及运动的平稳性，轴向变形主要包括丝杠的拉伸或压缩变形，丝杠与螺母之间滚道的接触变行等。因此应考虑以下引起轴向变形的因素：

1. 丝杠的拉伸或压缩变形量?1

?1在总的变形量中占的比重较大,可按公式(4-9)计算：

FmaMa2?1??

ES2?IE式中 a——丝杠两端支承间距离，约为700mm；

Fm——丝杠最大工作载荷(N)；

E——丝杠材料的弹性模量，钢的 E=2.1?105MPa；

S——滚珠丝杠的截面积（按底径d2确定的）.丝杠底径d2?16mm，

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S??d224?200.96mm2。

由于转矩M一般很小，公式的第二项可忽略不计。将数值带入公式(4-9)得

?1?206.0185?700?0.00342mm。 52.1?10?200.962. 滚珠与螺纹滚道间接触变形?2

当对丝杠加有预紧力，且预紧力为轴向最大负载的1/3时，?2之值可减少一半，故可按公式(4-10)计算?2值：

?2?0.013FmZ?2

103DwFYJ

10式中 Dw——滚珠直径，由表4-1查得Dw= 3.175mm。

Z——单圈滚珠数Z=17；

Z?——滚珠总数量，Z?=Z?圈数?列数=17?5?1?85； FYJ——预紧力。

滚珠丝杠的预紧力为：

FYJ?Fm206.0185??68.673N 33将数值带入公式（4-10）得到

?2?0.013由于?2减小一半，则

206.018521033.175?68.673?80?0.00516mm。 10?2=

3. 刚度校验

0.00516?0.00258mm。 2丝杠总的变形量???1??2=0.006mm = 6?m，取丝杠的有效行程为560mm。由《机电一体化系统设计课程设计指导书》查表3-27，查得5级精度滚珠丝杠有效行程

500~630mm时，行程偏差允许达到?32mm，可见丝杠刚度足够。

4.5.6压杆稳定性校核

对已选定尺寸的丝杠在给定的支承条件下，承受最大轴向负载时，应验算其有没有产生纵向弯曲（失稳）的危险，产生失稳的临界负载Fk用公式(4-11)计算：

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fk?2EIFk??Fm 2Ka式中 Fk——临界载荷(N)；

fk——丝杠支承系数，采用双推-双推支承形式，故取fk= 4；

K——压杆稳定性安全系数，水平安装时K=4；

I——截面惯性矩(cm4),丝杠截面惯性矩I??d2464?3215.36mm4； a——丝杠两支承端距离，a=700mm。

将以上数值带入公式得

4?2?2.1?105?3215.36Fk??9510649N?Fm?206.0185N

4?7002可知压杆稳定性满足校核。 4.6 水平滚动导轨副的计算选型

4.6.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选择

工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。对于水平布置的工作台多采用双导轨，四滑块的支撑形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为：

Fmax?式中 F——外加载荷F?F1；

G——移动部件的重量G=800N。 将数值带入(4-12)得

G?F (4-12) 4Fmax?G800?F??1237.6154?1437.6154N。 44根据工作载荷初选海特滚动导轨，FV型导轨。型号为SBS15FV,其额定动载荷

Ca?4.58kN，额定静载荷Coa?7.38kN。滑块的尺寸及安装尺寸如表4-3，表4-5为导

轨的尺寸及负载能力。导轨的标准长度如表4-4，选取导轨的标准长度为820mm。

表4-3 FV型滑块的尺寸及安装尺寸

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表4-4 导轨的尺寸及负载能力

表4-5 导轨的标准长度

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4.6.2额定行程寿命的计算

在直线导轨系统的使用中，除了已知负载外，那些未知的震动和冲击也必须计算在内。而且，硬度和温度也是影响寿命的主要因素。

上述选取的FV系列SBS15FV型导轨副的滚道硬度为60HRC，工作温度不超过100℃，每根导轨上配有两只滑块，精度为4级，工作速度较低，载荷不大。

则额定行程寿命为：

?fHfTfCCa??L????f??50 (4-13) Fwmax??

式中 L——额定行程寿命(km)；

3Ca——额定动载荷，Ca= 4.58kN； Fmax——滑块上工作载荷，Fmax= 1.437kN； fH——硬度系数，由图4-6，fH=1.0；

fT——温度系数，由图4-7，fT=1.0；

fC——接触系数，由表4-6，fC,=0.81； fw——载荷系数，由表4-7，fw=1.0。

将以上数值带入公式(4-13)可得

3?1.0?1.00?0.814.58?L?????50?860.303km。

1.01.437?? 28

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