滚珠丝杠副疲劳寿命试验台设计(9)
3.4 本章小结
本章提出试验台的总体方案，分析了各零件部件摆放的位置，并介绍了加载结构的设计思路、丝杠螺母扭矩及预紧力的测量装置的构思及其测量方法，为接下来详细设计实验台结构，提供一个结构思路。
4 试验台结构设计
图4.1为试验台总体设计图，总体尺寸4400×900×1100。驱动电机经过减速器的减速提高扭矩的作用，稳定的带动丝杠转动，通过联轴器的连接作用，扭矩传感器随减速器输出轴转动，并测量减速器的输出扭矩，检测其变化情况；丝杠支架及尾架对滚珠丝杠副结构起着支撑的作用；加载结构可以对两组测试结构施加载荷，螺母摩擦扭矩及预紧力的测量结构通过底板放在承载导轨上，其他温升、噪声、振动等传感器也分布在试验台床身上。
图4.1试验台总体设计图
图4.2为试验台二文主视图。
图4.2 试验台二文主视图
4.1 丝杠驱动电机部分设计
此部分由伺服电机+减速器构成来为实验提供动力源，减速箱输出轴通过联轴器的连接作用来安装扭矩传感器，所选的电机应该满足丝杠所需扭矩的要求，所选扭矩传感器应该满足减速器输出扭矩的范围。
4.1.1 伺服电机的选取
a） 电机的计算设计
此部分由伺服电机+减速器构成来为实验提供源动力，该试验台中滚珠丝杠副将旋转运动变为直线运动。驱动滚珠丝杠进行作业时，对工作台速度没有要求，工作台与工件重量5t，螺母间的加载力最大为10t。所需的驱动扭矩计算如下：
式中 ：丝杠轴的轴向切削力等（N），设切削力不考虑；
：滑动面的摩擦系数， ；
：移动物重量（kg）（工作台重量+工件重量kg）， ；
：正向动作扭矩（N•m）；
：轴向外负载（N）；
：螺母1对丝杠的轴向力；
：螺母2对丝杠的轴向力；
：螺母1对丝杠产生正向动作扭矩（N•m）；
：螺母2对丝杠产生正向动作扭矩（N•m）；
：驱动丝杠带动螺母所需总正向动作扭矩（N•m）；
：导程（mm），选用的滚珠丝杠副导程大小为20mm；
：正向效率（ ），取0.925；
计算得，
b） 选择电机
经对各厂家电机性能的对比，安川伺服电机SGMGV-1EA如表4.1适合本试验台。
表4.1 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
（N•m） 最大电流
（A） 最高转速
（r∕min）
SGMGV-1EA 15 78 95.4 1500 224 170 2000
c） 减速箱的选取
根据所需驱动扭矩和电机的额定转矩，选择AB系列，减速比为 、额定输出
的AB180型号的减速器。
d） 电机部分结构设计
传动带能够缓冲传动冲击和振动，因此具有传动噪声小的特点，它不需要润滑，能够满足发动机高转速传动的需要。而且，传动带需要的安装空间小，具有较好的环境适应能力。对于此处电机与减速器间的传动，考虑到传动平稳、减小安装体积的因素，选择带传动。
如图4.3为电机与减速箱的结构设计，电机通过连接板固定在试验台头架底板上，为了减小床身的长度，将电机与减速器按如图所示的方式摆置，电机输出轴通过传动带带动减速箱的输入轴转动，通过减速器对输入扭矩及转速的调节，使其输出扭矩满足被测丝杠的扭矩需求。