横向工作台质量：G1=2000N 床鞍及其他：G2=1386N
总质量：G=G1+G2=2000+1386=3386N 4.2.4确定丝杠的等效负载及确定丝杠所受的最大动载荷
取滑动导轨摩擦系数为0.025，则丝杠所受的力为（如图4.1所示）：
22FY?FZ)222 ?1200?0.025?[3386?(4800?1920)] (4.16)
2 =1335.6NFmax?FX?f(G?Fmin?fG?0.025?3386?84.65N
其等效负载可按公式(4.4)估算：
?Fnt?Fnt?Fm????926.2N
n1t1?n2t2??由公式(4.5)得：
3max113min221360Thnm?60?15000?1000?900?106
?60Thnm?ncr=Ca??Fmfw???13413.5N 6?10?13查表选定丝杠为外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型，型号： CDM2510-2.5。丝杠公称直径为φ25mm，基本导程Ph=10mm，其额定动载荷Ca=15975N，额定静载荷
Coa=34170N，圈数?列数=2.5?1，丝杠螺母副的接触刚度为Kc=767N/m，丝杠底径24.5mm，螺母长度为125mm，取丝杠的精度为3级。在本设计中采用双螺母垫片预紧。两
边的轴承选为φ17mm与φ20mm。 4.2.5临界转速
由公式(4.6)
441251100?850Lc??650?40??877.5?0.9m
22A??2d2???20.1?10?6?3.17?10?4m2
取
Lc=L1=1m，
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ncr?9910?4.7302?0.0201?4456.5r/min?nmax?1500r/min 12满足要求。 4.2.6丝杠扭转刚度
丝杠的扭转刚度由公式(4.7)计算：
24.84KT?7.84?2696.1Nm/r
1100由文献[7,8]得： 平移物体的转动惯量为
J??33860.012()?8.75?10?4kg?m2 9.812?丝杠转动惯量：
111Js?msds2?ds2(??ds2?L?)
884
Jz?1.5?10?4kg?m2
扭转振动的固有频率按公式(4.8)计算:
?T?2696.1?1537.86rad/s?14692.9r/min
3.46(8.75?1.5?)?10?43显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于1500r/min，可以满足要求。
4.2.7传动精度计算
导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，L值分别为650mm和100mm。 由公式(4.9) ，最大与最小机械传动刚度：
KsmaxAE??0.02012?2.1?105???666N/?m L4?0.1AE??0.02012?2.1?105???102.5N/?m L4?0.65Ksmin最大和最小机械传动刚度：
Komax?11??77.7N/?m
1/Ksmin?1/KC?1/KB1/102.5?1/556.25?1/760 17
Komax?11??216.68N/?m
1/Ksmax?1/KC?1/KB1/666?1/556.25?1/760由于机械传动装置引起的定位误差据公式(4.10)
?k?F0(1K0min?1K0max)?84.65?(11?)?0.7?m 77.7216.6812um，对于3级滚珠丝杠，其任意300mm导程公差为 ±机床定位精度0.024mm/300mm，
所以，可以满足由于传动刚度变化所引起的定位误差小于（1/3?1/5）?k?24?1/5?4.8?m，机床定位精度的要求。再加上闭环反馈系统的补偿，定位精度能进一步提高。 4.2.8伺服电机计算及电机的选择
扭矩的计算 1) 理论动态预紧转矩
查表知3级滚珠丝杠 ??0.9， 而FP?Fmax/3?1335.6/3?445.2(N?m)
2?3由公式(4.11) TP0?(FPPh/2?)?[(1??)/?]?10
?(445.2?10/2?)?[(1?0.92)/0.9]?10?3?0.15(N?m)2) 最大动态摩擦力矩
对于3级滚珠丝杠，?P??40%，由式(4.12)
TPmax?(1?40%)TP0?0.21(N?m)
3) 驱动最大负载所耗转矩
由公式(4.13) Ta?FmaxPh?10?3/2??
?1335.6?10?10?3/(2??0.9)?2.36(N?m)4) 支承轴承所需启动扭矩
查轴承表：
对于M20的轴承，其Tb1?0.15N?m,
则 TB?Tb1?Tb2?0.15?0.15?0.3N?m.
5) 驱动滚珠丝杠副所需扭矩
Tg=TPmax+Ta+TB?0.21?2.36?0.3?2.87N?m
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6) 电机的额定扭矩
Jg=(0.35~0.5)TJ TJ?(5.74~8.2)N?m
根据以上计算的扭矩及文献[12]，选择电机其额定功率为0.9KW。
第5章 机构设计
5.1滚珠丝杠的支承
滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷主要是卧式丝杠的自重。因此对丝杠的轴向精度和轴向刚度应有较高要求，其两端支承的配置情况有：一端轴向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短丝杠和垂直进给丝杠；一端固定一端浮动的方式，常用于较长的卧式安装丝杠；以及两端固定的安装方式，常用于长丝杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠，这种配置方式可对丝杆进行预拉伸。因此在此设计中采用两端固定的方式，以实现高刚度、高精度以及对丝杠进行拉伸。
丝杠中常用的滚动轴承有以下两种：滚针—推力圆柱滚子组合轴承和接触角为60°角接触轴承，在这两种轴承中，60°角接触轴承的摩擦力矩小于后者，而且可以根据需要进行组合，但刚度较后者低，目前在一般中小
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