3D打印機(jī)設(shè)計(jì)零部件的校核計(jì)算案例目錄3D打印機(jī)設(shè)計(jì)零部件的校核計(jì)算案例 1 1 11.1.2滾珠絲杠 1 7在設(shè)計(jì)完零部件后，對(duì)較為重要的零部件還需要進(jìn)行校核驗(yàn)尺寸的設(shè)計(jì)是否存在誤差、材料選擇是否合理正確。如果有誤，那么便需要對(duì)此對(duì)于X軸和Y軸來說，兩根軸的受力相同，所以只需校核一根即可，因此選擇X軸進(jìn)行校核。水平方向上，X軸會(huì)受到直線電機(jī)給予的推力，會(huì)受到在臺(tái)框架自身重力。又因?yàn)閄軸運(yùn)行時(shí)僅僅承受扭矩，所以應(yīng)通過扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件來校核。確定X軸的直徑時(shí)，所使用的公式為軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件的一個(gè)變式，因?yàn)樽兪匠闪ⅲ蔢軸必然滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，X軸一定合格。(1)軸向載荷滾珠絲杠在豎直方向上安裝的，倘若軸向載荷過大對(duì)于電機(jī)來說，其運(yùn)動(dòng)形式為先加速再減速，因此處于不F加速的行=2f+ma滾珠絲杠機(jī)構(gòu)勻速前行：滾珠絲杠機(jī)構(gòu)減速前行：滾珠絲杠機(jī)構(gòu)加速返回：滾珠絲杠機(jī)構(gòu)勻速返回：F勻速近回=-2f滾珠絲杠機(jī)構(gòu)減速返回：——打印平臺(tái)運(yùn)動(dòng)加速度，0.01m/s2;f--Z軸導(dǎo)軌無載荷時(shí)所受摩擦力，Z軸導(dǎo)軌不受載荷時(shí)沒有摩擦力，可綜上，在電機(jī)發(fā)生加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生最大的軸向載荷，因此只需計(jì)算校核這一種載荷。F=2f+ma=0+0.001×5.5=5軸向載荷校核原則：軸向載荷處于峰值時(shí)絲杠不發(fā)生彎曲變形；軸向載荷處于峰值時(shí)絲杠不發(fā)生屈服。首先對(duì)彎曲條件進(jìn)行校核：校核公式如下：[F]一最大軸向允許載荷N;a——絲杠溝槽的最小直徑，由設(shè)計(jì)要求可得，d,=8mm;n1,n2——常參數(shù)，查閱表格后可得”1=2,n2=10.0代入公式計(jì)算：校核計(jì)算可得，滾珠絲杠在最大載荷條件下不會(huì)發(fā)生彎曲現(xiàn)象。對(duì)屈服條件校核：滾珠絲杠允許承受的最大軸向拉伸或壓縮載荷的公式如下：代入公式：校核計(jì)算可得軸向載荷符合要求。(2)臨界轉(zhuǎn)速校核滾珠絲杠機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，通過電機(jī)的帶動(dòng)下，滾珠絲杠開始進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)過程中，由于振動(dòng)的產(chǎn)生，絲杠會(huì)出現(xiàn)一個(gè)頻率，由電機(jī)的控制，絲杠的轉(zhuǎn)矩增高，而隨著轉(zhuǎn)速的上升此頻率也會(huì)升高。絲杠本身而言，因?yàn)槠涔逃行再|(zhì)而自身存有一個(gè)固有的頻率，此頻率是一定存在的而且大小固定，隨著基于轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的頻率逐漸靠近固有頻率時(shí)，絲杠則會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。共振現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)發(fā)生破壞，從而使工件損壞，所以在實(shí)際的使用過程中，對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制是必不可少的，避免轉(zhuǎn)速過大導(dǎo)致共振現(xiàn)象的發(fā)生，而所要求的最大的轉(zhuǎn)速則稱之為臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式如下：一轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，P——絲杠材料密度，p=7.8×10?kg/mm3;A——絲杠溝槽最小直徑對(duì)應(yīng)的剖面面積計(jì)算可得：絲杠電機(jī)轉(zhuǎn)速n=3000r/min,接下來進(jìn)行DN值的校核，可得n<nz,合格。DN值為一個(gè)乘積值，為絲杠公稱直徑，絲杠標(biāo)準(zhǔn)化的系列直徑為公稱直徑，N是絲杠的轉(zhuǎn)速，代入計(jì)算：磨制而成的滾珠絲杠：由計(jì)算可得，絲杠符合要求。(3)剛度在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，絲杠所受到的載荷并非一成不變的，對(duì)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)而言，其定位精度受到軸向的剛度所影響，因此進(jìn)行剛度計(jì)算與校核是必不可少的。校核所K——滾珠絲杠系統(tǒng)的軸向總剛度.N/μm;所欲我們需要得到絲杠系統(tǒng)軸向總剛度才可計(jì)算校核，由剛度定義，可得以下E——楊氏模量，E=2.06×10?N/mm2L——絲杠安裝間距.L=310mm;K—尺寸表中給出的施加相當(dāng)于10%額定動(dòng)載荷時(shí)螺母的理論軸向剛度Ca——螺母額定動(dòng)載荷，為1380N;我們可以選擇高剛度的軸承，這樣一來K?就沒有存在的意義，K=8.3N/um(4)壽命計(jì)算滾珠絲杠機(jī)構(gòu)隨著工作時(shí)間的疊加，在運(yùn)行時(shí)不可的存在。所以為了確保裝置的平穩(wěn)可靠與精度，我造成損失。這就需要對(duì)絲杠的壽命進(jìn)行計(jì)算，在確保了傳動(dòng)系絲杠壽命的計(jì)算公式有兩種形式，一種是通過PA絲杠導(dǎo)程，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果