滚珠丝杠副预紧转矩测量仪的机械结构设计毕业论文(编辑修改稿)

滚珠丝杠副预紧转矩测量仪的机械结构设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

第 3 章 测量仪用途、规格、主要技术性能及特点 3 第 3 章 测量仪的用途、规格、主要技术性能及特点 滚珠丝杠副预紧力测量仪采用花岗石床身，导轨采用滑动动直线导轨；一端装有三爪卡盘，一段用顶尖装置，装夹简单。 主轴电机通过配套可变或固定减速器，连轴器，主轴，三爪卡盘带动被测丝杠做旋转运动，主轴转速为 0～ 150 转 /分；测量拖车上载有精密压力传感器和组合架，丝杠旋转时，侧头 组合架带动拖车平稳运动。 组合架能够在 x 轴和 y 轴上调整位置，以配合不同型号的滚珠丝杠副的检测。 测力传感器安装在拖车上仅阻止螺母的转动而不带动滑板运动，导轨与滑板之间的摩擦力对测量没有影响。 （ 1）滚珠丝杠副预紧转矩测量仪的总体设计； （ 2）测量部分的结构设计； （ 3）传动部分运动与动力学计算； （ 4）零部件的工作能力计算； （ 5）滚珠丝杠副预紧转矩测量仪的工作仿真。 设计的滚珠丝杠副预紧力测量仪是测量滚珠丝杠副无载荷时预紧力的仪器。 能够简单、直接、准确地达到滚珠丝杠副预紧力的测量：无外载荷的条件下 ,滚珠丝杠相对于滚珠螺母旋转 , 在设定的行程内丝杠与滚珠螺母之间由滚动和滑动摩擦力引起的转矩值从而获得预紧力数值。 第 4 章 滚珠丝杠预紧力测量仪的总体设计 北京信息科技大学本科毕业（设计）论文：滚珠丝杠副预紧力检测仪系统设计说明书 4 (a) (b) (d) 第 1 章 前言 5 (d) (e) (f) 图 41实际仪器部件 (a)三爪卡盘 拖车测 头架 (c)右上 压力传感器 丝杠 (b)尾架顶尖 导轨 (d)发动机 皮带轮 主轴机箱 (e)滚珠丝杠副预紧转矩测量仪操作面板 (f)滚珠丝杠双螺母 图 42硬件总体设计图 图 43测量仪整体实物图 第 4 章 滚珠丝杠预紧力测量仪的总体设计 6 该测量仪应适用于多种规格的滚珠丝杠测量 ，卡具适用范围和导轨长度要进行重点设计。 传感器类型及加装位置和测量方式上要重点设计，传感器的移动设计方案。 传感器跟随滚珠丝杠螺母的移动而移动的机械原理及装配实现 图 44 BK3压力传感器外形尺寸图 图 45扭矩传感器机械连接示意图 图 46测量原理图 北京信息科技大学本科毕业（设计）论文：滚珠丝杠副预紧力检测仪系统设计说明书 6 1控制柜 2伺服电机 3前轴承座 4滚珠丝杠 5螺母座 6后轴承座 7计算机 8传力销 9传感器 10滑板 11受力轴 图 47传感器随螺母移动原理图 第 5 章 主要技术参数确定 7 第 5 章 主要技术参数确定 主要技术参数 主要零件载荷及强度参数 已知珠丝杠副的导程 max* maxVPh in maxV ：滑板最高移动速度 maxn ：动力机机最高转速； I ：传动比 电机与丝杠间为联轴器和减速器直接连接 由上得 1W =4m/min， maxn =1500r/min 代入后得到 Ph 取 Ph 5mm 1） 转速与载荷 （ 1）丝杠转速 Vini ph 由上表查的 1v =, 2v =, 3v =1, Ph =5 代入得 1n 120， 2n 160， 3n 200， 4n 800 丝杠轴向载荷 12( ) / 10i xi ziF p w w p    iF ：丝杠轴向载荷， xip ：纵向载荷， zip ：垂向载荷 xip (i=1,2,3,4)分别为 2020 N,1000N,500N,0N zip (i=1,2,3,4)分别为 1200N,500N,200N,0N 1w ＝ 800 N， 2w ＝ 200 N 北京信息科技大学本科毕业（设计）论文：滚珠丝杠副预紧力检测仪系统设计说明书 8 iF (i=1,2,3,4)为 2200N， 1150N， 620N， 1000N （ 1） 转速 mn mn 1*n 1t /100+ 2*n 2t /100+ 3*n 3t /100+ 4*n 4t /100 得 mn 240r/min （ 2） 载荷 3 3 3 3331 1 2 2 4 4** * ** * * ** 1 0 0 * 1 0 0 * 1 0 0 * 1 0 0m m m mntn t n t n tn n n n3m 1 2 3 4F = F F + F + F 得 mF ＝ 157N 2） 选择滚珠丝杠副 6 3* * *10 * ( * )60 a t h a kh m m wc f f f fL n F f tf ＝ 1， hf ＝ 1， af ＝ 1， kf ＝ ， wf =， hL ＝ 10000h 可求得 ac ＝ 1359N 4)最小螺纹底径 （ 1）丝杠轴向最大变形量 ① m （ 1/3— 1/4）重复定位精度 ② m (1/4— 1/5 )定位精度 m ：最大轴向变形量 m 已知重复定位精度 10 m 定位精度 25 m ① m ＝ 3 m ，② m ＝ 6 m 取两种结果最小值 m ＝ 3 m （ 2） 估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 第 5 章 主要技术参数确定 9 002 1 0 * * *1 0 0 . 0 3 9**mmmF L F Ld E 2md ：最小螺纹底径 mm L＝（ — ）行程 +(10— 14) Ph 静摩擦力 0F = 01W 已知行程 l 980mm， 1W ＝ 810N, 0 = 代入得 L=1100mm 0F ＝ 150N 2md = 5）确定滚珠丝杠副得规格代号 （ 3） 选内循环浮动式法兰，直筒螺母型垫片预紧形式 （ 4） 由计算出的 Ph ， amc ， 2md 选取滚珠丝杠副 FFZD40055 Ph =5, ac =2200N amc =1359N 6)确定滚珠丝杠副预紧力 PF = max13F 其中 maxF ＝ 2200 PF ＝ 733N 7)行程补偿值与拉伸力 （ 1） 行程补偿值 C= 3*10utl  式中 ul ＝ 2k n aL L L 查表得到 kL ＝ 950 nL ＝ 110， aL ＝（ 2— 4） Ph ＝ 15 t 温差取 代入数据得 C=32 m (2)预拉伸力 tF ＝ t 22d 代入得 tF ＝ 487N 8）确定支承滚珠丝杠副用得轴承 （ 1） 轴承承受最大轴向载荷 maxBF ＝ 20＋ 47＝ 67 （ 2）轴承类型 两端固定的支承，滚针轴承 （ 5） 轴承内径 北京信息科技大学本科毕业（设计）论文：滚珠丝杠副预紧力检测仪系统设计说明书 10 d 略小于 2d =4， BPF =13 maxBF ，取 d=3 带入数据得 BPF ＝ 236N （ 6） 轴承预紧力  BPF （ 7） 选取轴承型号规格 当 d＝ 3mm，预加负荷  BPF 所以选择 TVP 轴承 d＝ 3，预加负荷为 290 BPF ＝ 236N 9)滚珠丝杠副工作图设计 (1) 丝杠螺纹长度 2s u eL L L 余程 eL （ 2）两端支承距离 1L ，丝杠 L (3)行程起点离固定支承距离 0L sL ＝ 1290， 1L ＝ 1350 eL ＝ 1410， 0L ＝ 30 10）传动系统刚度 （ 1）丝杠抗压刚度 1）丝杠最小抗压刚度 minsk ＝ 2 221* *10dl 2d :丝杠底径 1l ：固定支承距离 代入数据 minsk ＝ 782N/ m 2）丝杠最大抗压刚度 maxsk ＝ 6 .6 2 2210 1 0** *104 ( )dll l l 代入数据得 9000 N/ m （ 2）支承轴承组合刚度 1）一对预紧轴承的组合刚度 2530 m a x2 * 2 . 3 4 * s inB Q aK d z F  Qd ：滚珠直径 mm， Z：滚珠数 maxaF ：最大轴向工作载荷 N 第 5 章 主要技术参数确定 11  ：轴承接触角 由《现代机床设计手册》查得 TVP 轴承 maxaF 是预载荷得 3 倍 maxak ＝ 8600N/ m 0BK =365 N/ m 2）支承轴承组合刚度 2bk  0BK bk ＝ 750 N/ m 3)滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度 39。 1/ 3()aFkk c ck ：标准上的上的刚度 39。 ck ＝ 2150 N/m , ac =2200N, pF =733N 代入数据得 ck ＝ 1491 N/ m 11）刚度验算及精度选择 Qd =， Z＝ 17， ＝ 060 （ 1） m in m in1 1 1 1s b ck k k k   代入得min1k ＝ 130 m a x m a x1 1 1 1s b ck k k k   代入得max1k 1476 0 0 1Fw 已知 1w ＝ 800N, 0 =, 0F =160N 0F :静摩擦力， 0 ：静摩擦系数， 1w ：正压力 （ 2）验算传动系统刚度 mink ＝ ；已知反向差值：重复定位精度是 10 mink ＝ 30 （ 3）传动系统刚度变化引起的定位误差 k ＝ 0F （min1k －max1k ），代入 k ＝ 5 m 北京信息科技大学本科毕业（设计）论文：滚珠丝杠副预紧力检测仪系统设计说明书 12 （ 4）确定精度 300pv ：任。