滾珠絲杠選型計算

1、滾珠絲杠的選型計算第一節(jié)、滾珠絲杠的主要尺寸參數(shù)公稱直徑(do)：指滾珠絲杠與螺紋滾道在理論角接觸狀態(tài)時包絡滾珠球心的圓柱直徑基本導程（ph）：指滾珠螺母相對于滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)一周時的行程。行程：轉(zhuǎn)動滾珠絲杠或螺母時，滾珠絲杠或滾珠螺母的軸向位移。第1節(jié)、 滾珠絲杠計算中的基本參數(shù)1、 容許軸向載荷絲杠軸的挫曲載荷（P1）絲杠軸的容許拉伸壓縮負荷（P2）2、 容許轉(zhuǎn)速絲杠軸的危險速度（N1）；DN值(N2)；3、 靜態(tài)安全系數(shù)（fs）4、 滾珠絲杠的壽命額定壽命（總轉(zhuǎn)數(shù)L）工作時間壽命（Lh）運行距離壽命（Ls）第一節(jié)、滾珠絲杠的選型流程流程選型案例高速搬送裝置（水平使用）1、 選擇條件：工作臺質(zhì)

2、量：m1=60kg 工件質(zhì)量：m2=20kg 行程長度：ls=1000mm 最大速度：Vmax=1m/s加速時間：t1=0.15s 減速時間：t2=0.15s每分鐘往返次數(shù)：n=8min-1 無效行程：0.15mm定位精度：±0.3mm/1000mm(從單向進行定位)反復定位精度：±0.1mm 導向面上的摩擦系數(shù)：u=0.003 最小進給量：s=0.02mm/脈沖 希望壽命時間：3000h 導向面的阻力：f=15N（無負荷時）驅(qū)動馬達：AC伺服馬達、額定轉(zhuǎn)速：3000min-1減速機：無（直接）A=1二選擇項目：2、 絲杠軸直徑3、 導程4、 螺母型號5、 精度6、 軸向間

3、隙7、 絲杠軸支撐方式8、 驅(qū)動馬達三、導程精度與軸向間隙的選擇：導程精度的選擇：為了得出定位精度±0.3mm/1000mm:導程精度必須選擇±0.09mm/300mm以上參照B15-20表1，滾珠絲桿的精度等級選擇為：C7（運行距離誤差： ± 0.05mm/300mm）因精度等級C7既有軋制滾珠絲桿，又有精密滾珠絲桿，因此選擇價格低廉的軋制滾珠絲桿。2)、軸向間隙的選擇：為了滿足0.15mm的無效行程的要求，必須選擇軸向間隙在0.15mm以下的滾珠絲杠。因此，參照B15-27表12選擇軸徑32mm以下的滾珠杠。綜上所述，選擇絲杠直徑在32mm以下、精度等級C7的

4、軋制滾珠絲杠。四、絲杠軸的選擇： 1）、假定絲杠軸的長度 假定螺母全長為100mm，絲杠軸末端長度為100mm。 所以根據(jù)行程長度1000mm決定的全長如下。 1000+200=1200mm所以絲杠軸長度假定為1200mm。導程的選擇驅(qū)動馬達的額定的轉(zhuǎn)速3000min-1最高速度1m/s時，絲杠導程如下。因此，必須選擇20mm或以上的導程。另外，滾珠絲杠和馬達之間不使用減速器而直接安裝。根據(jù)AC伺服馬達的標準角度測試儀的分辨率（1000p/rve; 1500p/rve），AC伺服馬達每轉(zhuǎn)一周的最小分辨率如下：1000p/rev（無倍增）1500p/rev（無倍增）2000p/rev（無倍增）3

5、000p/rev（無倍增）4000p/rev（無倍增）6000p/rev（無倍增） 為了滿足選擇條件中最小進給量0.02mm/脈沖，應符合如下：導程20mm1000p/rev30mm1500p/rev40mm2000p/rev60mm3000p/rev80mm4000p/rev絲杠直徑的選擇 符合【導程精度與軸向間隙的選擇】部分中所規(guī)定的要求的滾珠絲杠型號：絲杠直徑為32mm以下的軋制滾珠絲杠；【絲杠軸的選擇】部分中所規(guī)定的要求：導程20、30、40 、80（以下表選擇優(yōu)選）絲杠軸直徑 導程15mm 20mm15mm 30mm20mm 20mm20mm 40mm30mm 60mm 根據(jù)【絲杠軸

6、的選擇】，由于絲杠軸長度必須是1200mm，15mm的軸徑太細。因此應選擇直徑在20mm以上的絲杠軸。4）、絲杠軸支撐方法的選擇 因行程是1000mm，最高速度是1m/s屬于高速使用，故絲杠軸的支撐方法可選擇固定支撐或固定固定的方式。容許軸向載荷 (1）最大軸向載荷的計算工作臺質(zhì)量：m1=60kg 工件質(zhì)量：m2=20kg導向面的阻力：f=15N（無負荷時）導向面上的摩擦系數(shù)：u=0.003最大速度：Vmax=1m/s 加速時間t1=0.15s重力加速度：g=9.807m/s2 由此可知，所需數(shù)值如下:加速度返程減速時作用在滾珠絲杠軸上的最大軸向載荷為：Famax=Fa1=550N因此，使用2

7、0mm絲杠直徑，20mm導程（最小溝槽谷徑17.5mm）滿足要求。所以，對于絲杠軸的彎曲載荷和容許壓縮拉伸負荷的計算選用20mm的絲杠軸直徑和20mm的導程。絲桿軸的彎曲載荷與安裝方法相關的系數(shù)n2=20考慮彎曲因素，螺母軸承間的安裝方法按固定固定方式。安裝間距 la=1100mm（推算）絲杠軸溝槽谷徑 d1=17.5mm滾珠絲杠的容許拉伸壓縮負荷最大軸向載荷不得大于計算所得的挫曲載荷和容許拉伸壓縮負荷。容許轉(zhuǎn)速的探討(1)最高轉(zhuǎn)速(a)、絲杠軸直徑：20mm； 導程：20mm 最大速度：Vmax=1m/s；(b)、絲杠軸直徑：20mm； 導程：40mm 最大速度：Vmax=1m/s ；(c)

8、、絲杠軸直徑：30mm； 導程：60mm 最大速度：Vmax=1m/s；由絲桿軸危險速度所決定的容許轉(zhuǎn)速與安裝方法相關的系數(shù)（參照以下）3)由DN值所決定的容許轉(zhuǎn)速絲杠軸直徑：20mm；導程：20mm和40mm（大導程滾珠絲杠）鋼球中心直徑：D=20.75mm絲杠軸直徑：30mm； 導程：60mm（大導程滾珠絲杠）鋼球中心直徑：D=31.25mm綜上所述，當滾珠絲杠的絲杠軸直徑為20mm、導程為20mm時，絲杠軸的最高轉(zhuǎn)速超過了危險速度。當滾珠絲杠的絲杠軸直徑為20mm、導程為40mm或為30mm、導程為60mm時， 能滿足危險速度和DN值。因此，選擇絲杠軸直徑為20mm、導程為40mm或為3

9、0mm、導程為60mm的絲杠5、 螺母的選擇螺母型號的選擇使用軋制滾珠絲杠，絲杠直徑20mm、導程40mm及絲杠軸直徑30mm、導程為60mm的絲杠的螺母為大導程軋制滾珠絲杠WTF型，因此可以選擇：WTF2040-2 (Ca=5.4KN、Coa=13.6KN)WTF2040-3 (Ca=6.6KN、Coa=17.2KN) WTF2060-2 (Ca=11.8KN、Coa=30.6KN)WTF2060-3 (Ca=14.5KN、Coa=38.9KN)2）、容許軸向載荷的探討 對基本額定靜載荷（Coa）最小的WTF2040-2型進行容許軸向載荷進行探討。假定此型號用于高速搬送裝置以及加速、減速時作

10、用的沖擊負荷，參照樣冊表，靜態(tài)安全系數(shù)（fs）為2.5與最大載荷550N相比，得出容許軸向載荷大，因此此型號滿足要求1）運行距離的計算：最大速度 ：Vmax=1m/s 加速時間 ： t1=0.15s減速時間 ： t2=0.15s加速時的運行距離等速時的運行距離減速時的運行距離綜上所述，軸向載荷和運行距離的關系如下表2） 軸向平均負荷正符號方向的軸向平均負荷因為負荷方向不同，按F345=0N來計算軸向平均負荷。負符號方向的軸向平均負荷因為負荷方向不同，按F126=0N來計算軸向平均負荷。因Fm1=Fm2,所以軸向平均負荷為225N4）額定壽命負荷系數(shù) ： fw=1.5(參照B15-48表2)平均負荷 ：Fm=225N 額定壽命 ：L(rev)（5）每分鐘平均轉(zhuǎn)數(shù)每分鐘往返次數(shù) n=8min-1行