滚珠丝杠副疲劳寿命试验台设计(11)
4.3 加载力结构
如图4.12为所设计的加载力结构，此结构实现对两组螺母同时加载。
图4.12 加载力结构
此加载结构采用丝杠转动，带动螺母直线运动的结构设计。电机通过减速器的调节作用，输出轴通过齿轮传动来带动丝杠转动，丝杠转动转化为螺母直线运动来带动连接支架移动，连接支架又带动加载压杆对螺母底座2产生压力作用，相应的对螺母底座1也产生等大反向的力的作用，碟黄的运用使加载部分可以对两组测试螺母施加等大反向的拉压力。经过各方面的考虑，加载部分的螺杆选用锯齿形丝杠。加载结构的力传感器用来检测所施加的载荷大小，有助于试验过程中，加载力的调节，加载力最大为100000N，选取FGP公司的FN30000拉压力传感器，如图4.13所示传感器外型，量程：10K~1000KN，精确度： ，可测量拉压力，特点：高稳定、铝/不锈钢弹性体、放大输出。
图4.13 FN30000拉压力传感器
4.3.1 锯齿形丝杠设计
a） 耐磨性
1） 螺杆中径：
：轴向载荷(N)， ；
：许用压强(MPa)， 这里取 ；
锯齿形螺纹 ；
整体式螺母 ，这里取 ；
查锯齿形螺纹标准得：
取
2） 螺母高度： ，取
3） 选合圈数：
4） 螺纹的工作高度：
5） 工作压强：
b） 验算自锁
螺纹升角：
，则可自锁
：当量摩擦角；
：螺纹副的摩擦系数，这里取 ；
：导程（mm）；
：锯齿形螺纹螺旋角， 。
c） 驱动转矩
T1：螺纹力矩（N•M）；
T2、T3：轴承摩擦力矩；
得 d） 螺杆强度
当量应力：
：传递转矩（N•mm）；
：螺杆材料的许用应力(MPa)， , 材料的屈服强度；
丝杠材料为45钢时 ， ；
螺母材料为 ， ；
，符合强度要求。
螺纹牙强度
1） 螺纹牙底宽度： 锯齿形螺纹
2） 螺杆抗剪强度
：材料的许用剪切应力；
对于45钢，
，满足剪切强度条件。
螺杆抗弯强度
：材料的许用弯曲应力；
对于45钢，
，满足抗弯强度条件。3） 螺母抗剪强度 抗弯强度
螺母的抗剪及抗弯强度都满足条件。
e） 丝杠传动效率
（0.95~0.99）为轴承效率，决定于轴承形式滑动轴承取小值。
根据以上计算，
选取 满足要求。
4.3.2 电机部分的设计
加载力为F=105N，螺母前进速度无要求，所选丝杠导程为8mm。
a） 锯齿形丝杠所需的驱动扭矩的计算
作用力为F=105N, 所需的驱动扭矩及其转速计算如下：
：驱动丝杠带动螺母所需正向动作扭矩（N•m）；
：导程（mm），大小为8mm
：轴向负载（N）,
：正向效率0.925；
对于锯齿形丝杠，
b） 选电机
经对各厂家电机性能的对比，安川伺服电机SGMSV-40A如表4.2适合本试验台。
表4.2 SGMGV-1EA电机参数
型号 额定功率（KW） 额定电流
（A） 额定转矩
（N•m） 额定转速
（r∕min） 最大转矩