公式：Fc:Ff:Fp?1:0.35:0.4，算得纵向进给切削力Ff?935.69N,背向力
FP?1069.36N。
（2）横向切削力计算
横向主切削力为纵向的一半，所以横向主切削力Fc'?1Fc?1336.7N 2由经验公式Fc:Ff:Fp?1:0.35:0.4,求得横向进给切削力Ff?467.85N，背向力
Fp?534.68N
。
滚珠丝杠螺母副的计算和选型
1.纵向：
(1) 工作载荷Fm的计算
已知移动部件总重量G?1300N；车削力Fc?2673.4，FP?1069.36N，
Ff?935.69N。Fy?Fp，Fx?Ff的对应关系，Fz?2673.4N，根据Fz?Fc，可得：Fy?1069.36N，Fx?935.69N。
选用矩形-三角形组合滑动导轨，查表，取K?1.15，??0.16，代入
Fm?KFx??(Fz?G),得工作载荷Fm?1712N.
(2) 最大动载荷FQ的计算
设本车床Z向在承受最大切削力条件下最快的进给速度v?0.8m/min，初选丝杠基本导程Ph?6mm，则此时丝杠转速n?1000v/Ph?133r/min。
取滚珠丝杠的使用寿命T?15000h，代入L0?60nT/106,得丝杠寿命系数
L0?119.7(单位为：106r）。
查表，取载荷系数fW?1.15，再取硬度系数fH?1，代入式
FQ?3L0fWfHFm，求得最大动载荷FQ?3L0fWfHFm?9703N。
(3) 初选型号
根据计算出的最大动载荷，查表，选择启东润泽机床附件有限公司生产的
FL4006型滚珠丝杠副。其公称直径为40mm，基本导程为6mm，双螺母滚珠总圈数为3?2圈?6圈，精度等级取4级，额定动载荷为132000N，满足要求。 (4) 传动效率?的计算
将公称直径d0?40mm，基本导程Ph?6mm，代入??arctan[Ph/(?d0)]，得丝杠螺旋升角??2?44'。将摩擦角??10'，代入??tan?/tan(???)，得传动效率??94.2%。
(5) 刚度的验算
1） 纵向滚珠丝杠的支承，采取一端轴向固定，一端简支的方式，见图二。固定端采取一对推力角接触轴承，面对面组配。丝杠加上两端接杆后，左、右支承的中心距离约为a?1497mm；钢的弹性模量E?2.1?105MPa；查表得滚珠直径DW?3.9688mm，算得丝杠底径d2?公称直径d0?滚珠直径
FmaMa2DW?36.0312mm。忽略式?1???中的第二项，算得丝杠在工作载荷
ES2?IEFm作用下产生的拉/压变形量?1?Fma/(ES)?0.01197mm。
2）根据公式Z?(?d0/DW)?3，求得单圈滚珠数目Z?29,该型号丝杠为双螺母，滚珠总圈数为3?2?6，则滚珠总数量Z??29?6?174。滚珠丝杠预紧时，取轴向预紧力FYJ?Fm/3?571N。则由式?2?0.0013Fm103DWFYJZ/102?,求得滚
珠与螺纹滚道间的接触变形量?2?0.00117mm。因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形量可减小一半，取?2?0.000585mm。
3）将以上算出的?1和?2代入?总??1??2，求得丝杠总变形量（对应跨度由表知，4级精度滚珠丝杠任意300mm1497mm）?总?0.012555mm?12.555?m。
轴向行程内行程的变动量允许16?m，而对于跨度为1497mm的滚珠丝杠，总的变形量?总只有12.555?m，可见丝杠刚度足够。 (6) 压杆稳定性校核
fk?2EI?Fm计算失稳时的临界载荷Fk。查表取支承系数根据式Fk?2Ka4/64?82734.15mm2；fk?2；由丝杠底径d2?36.0312，求得截面积惯性矩I??d2压杆稳定安全系数K取3（丝杠卧式水平安装）；滚动螺母至轴向固定处的距离afk?2EI?Fm，得临界载荷Fk?51012N,远大于取最大值1497mm。代入式Fk?2Ka工作载荷Fm(1712N)，故丝杠不会失稳。
综上所述初选的滚珠丝杠副满足使用要求。
同步带减速箱的设计
为了满足脉冲当量的设计要求和增大转矩，同时也为了使传动系统的负载惯量尽可能地减小，传动链中常采用减速传动。C6140车床纵向减速箱选用同步带传动。
设计同步带减速箱需要的原始数据有：带传动的功率P；主动轮转速n1和传动比i；传动系统的位置和工作条件等。
根据改造经验，C6140车床纵向步进电动机的最大静转矩通常在15~25N?m之间选择。初选电动机型号为130BYG5501,五相混合式，最大静转矩20N?m，十拍驱动时步距角为0.72?。
（1） 传动比的确定
已知电动机的步距角??0.72?，脉冲当量?z?0.01mm/脉冲，滚珠丝杠导程Ph?6mm，代入式i?（2） 主动轮最高转速n1
由纵向床鞍的最快移动速度vzmax?6000mm/min，得出主动轮的最高转速n1?(vzmax/?z)??/360?1200r/min。 （3） 确定带的设计功率Pd
预选的步进电动机在转速为1200r/min时，对应的步进脉冲频率为
fmax?1200?360/(60??)?1200?360/(60?0.72)Hz?10000Hz。当脉冲频率
?Ph算得传动比i?1.2 360??为10000Hz时，电动机的输出转矩约为3.8N?m，对应的输出功率为
POUT?nT/9.55?1200?3.8/9.55W?478W。取P?0.478kW，KA?1.2,代
入式Pd?KAP，得出Pd?1.2?0.478kW?0.574kW. （4） 选择带型和节距pb
根据带的设计功率Pd?0.574kW和主动轮最高转速n1?1200r/min，选取同步带的型号为L型节距pb?9.525mm。 （5） 确定小带轮齿数z1和小带轮节圆直径d1 取z1?15，则小带轮节圆直径d1?pbz1?45.48mm。当n1达到最高转
?速1200r/min时，同步带速度为v?的极限速度35m/s。
?d1n160?1000?2.86m/s，没有超过L型带
（6） 确定大带轮齿数z2和大带轮节圆直径d2
大带轮齿数z2?iz1?18，节圆直径d2?id1?54.57mm。 （7） 初选中心距a0、带的节线长度L0p、带的齿数zb
初选中心距a0?1.1(d1?d2)?110.06mm，圆整后取a0?110mm。则带的节线长度为L0p(d1?d2)2?2a0?(d1?d2)??377.33mm。查表选取标
24a0?准节线长度Lp?381mm，相应齿数zb?40。 （8） 计算实际中心距a 实际中心距a?a0?Lp?L0p2?111.835mm。
（9） 校验带与小带轮的的啮合齿数zm zm?ent[表示取整。
（10） 计算基准额定功率P0
所选型号同步带在基准宽度下所允许传递的额定功率：
z1pbz1?(z2?z1)]?7，啮合齿数比6大，满足要求。此处ent222?a(Ta?mv2)vP0?，式中 Ta表示带宽为bs0时的许用工作压力，查表得
1000Ta?244.46N；m表示带宽为bs0时的单位长度的质量，查表得
m?0.095kg/m；v表示同步带的带速，由上述（5）知v?2.86m/s。代入
式子算得P0?0.697kW.
（11） 确定实际所需同步带宽度bs bs?bs0(Pd1/1.14)，式中bs0表示选定型号的基准宽度，查表得KzP0bs0?25.4mm；Kz表示小带轮啮合齿数系数，查表得Kz?1。由上式算得bs?21.42mm，再根据表选取标准带宽bs?25.4mm。
（12） 带的工作能力验算
根据式P?(KzKwT?bsmv2)v?10?3，计算同步带额定功率P的精确bs0值：式中 Kw为齿宽系数：Kw?(bs/bs0)1.14?1。经计算得P?0.697kW,而Pd?0.574kW,满足P?Pd。因此，带的工作能力合格。
步进电动机的计算与选型
（1） 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq
已知：滚珠丝杠的公称直径d0?40mm，总长（带接杆）l?1560mm，导程Ph?6mm，材料密度??7.85?10?3kg/cm3；纵向移动部件总重量
G?1300N；同步带减速箱大带轮宽度28mm，节径54.57mm，孔径30mm，轮毂外径42mm，宽度14mm；小带轮宽度28mm，节径45.48mm，孔径19mm，轮毂外径29mm，宽度12mm；传动比i?1.2。
将上述数据代入公式，可得出：滚珠丝杠的转动惯量
JS?30.78kg?cm2；床鞍折算到丝杠上的转动惯量JW?1.21kg?cm2；小带
轮的转动惯量Jz1?0.95kg?cm2，大带轮的转动惯量Jz2?1.9kg?cm2。在设计减速箱时，初选的纵向步进电动机型号为130BYG5501，查表得该型号电
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