滾珠絲杠選型計(jì)算

1、滾珠絲杠的選型計(jì)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(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑基本導(dǎo)程（ph）：指滾珠螺母相對(duì)于滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)一周時(shí)的行程。行程：轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠或螺母時(shí)，滾珠絲杠或滾珠螺母的軸向位移。第1節(jié)、 滾珠絲杠計(jì)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(fù)荷（P2）2、 容許轉(zhuǎn)速絲杠軸的危險(xiǎn)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(shí)間壽命（Lh）運(yùn)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(tái)質(zhì)

2、量：m1=60kg 工件質(zhì)量：m2=20kg 行程長(zhǎng)度：ls=1000mm 最大速度：Vmax=1m/s加速時(shí)間：t1=0.15s 減速時(shí)間：t2=0.15s每分鐘往返次數(shù)：n=8min-1 無(wú)效行程：0.15mm定位精度：±0.3mm/1000mm(從單向進(jìn)行定位)反復(fù)定位精度：±0.1mm 導(dǎo)向面上的摩擦系數(shù)：u=0.003 最小進(jìn)給量：s=0.02mm/脈沖 希望壽命時(shí)間：3000h 導(dǎo)向面的阻力：f=15N（無(wú)負(fù)荷時(shí)）驅(qū)動(dòng)馬達(dá)：AC伺服馬達(dá)、額定轉(zhuǎn)速：3000min-1減速機(jī)：無(wú)（直接）A=1二選擇項(xiàng)目：2、 絲杠軸直徑3、 導(dǎo)程4、 螺母型號(hào)5、 精度6、 軸向間

3、隙7、 絲杠軸支撐方式8、 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)三、導(dǎo)程精度與軸向間隙的選擇：導(dǎo)程精度的選擇：為了得出定位精度±0.3mm/1000mm:導(dǎo)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(jí)選擇為：C7（運(yùn)行距離誤差： ± 0.05mm/300mm）因精度等級(jí)C7既有軋制滾珠絲桿，又有精密滾珠絲桿，因此選擇價(jià)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(wú)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(jí)C7的

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

5、000p/rev（無(wú)倍增）4000p/rev（無(wú)倍增）6000p/rev（無(wú)倍增） 為了滿足選擇條件中最小進(jìn)給量0.02mm/脈沖，應(yīng)符合如下：導(dǎo)程20mm1000p/rev30mm1500p/rev40mm2000p/rev60mm3000p/rev80mm4000p/rev絲杠直徑的選擇 符合【導(dǎo)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(hào)：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(dǎo)程20、30、40 、80（以下表選擇優(yōu)選）絲杠軸直徑 導(dǎo)程15mm 20mm15mm 30mm20mm 20mm20mm 40mm30mm 60mm 根據(jù)【絲杠軸

6、的選擇】，由于絲杠軸長(zhǎng)度必須是1200mm，15mm的軸徑太細(xì)。因此應(yīng)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(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量：m1=60kg 工件質(zhì)量：m2=20kg導(dǎo)向面的阻力：f=15N（無(wú)負(fù)荷時(shí)）導(dǎo)向面上的摩擦系數(shù)：u=0.003最大速度：Vmax=1m/s 加速時(shí)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(shí)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(dǎo)程（最小溝槽谷徑17.5mm）滿足要求。所以，對(duì)于絲杠軸的彎曲載荷和容許壓縮拉伸負(fù)荷的計(jì)算選用20mm的絲杠軸直徑和20mm的導(dǎo)程。絲桿軸的彎曲載荷與安裝方法相關(guān)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(fù)荷最大軸向載荷不得大于計(jì)算所得的挫曲載荷和容許拉伸壓縮負(fù)荷。容許轉(zhuǎn)速的探討(1)最高轉(zhuǎn)速(a)、絲杠軸直徑：20mm； 導(dǎo)程：20mm 最大速度：Vmax=1m/s；(b)、絲杠軸直徑：20mm； 導(dǎo)程：40mm 最大速度：Vmax=1m/s ；(c)

8、、絲杠軸直徑：30mm； 導(dǎo)程：60mm 最大速度：Vmax=1m/s；由絲桿軸危險(xiǎn)速度所決定的容許轉(zhuǎn)速與安裝方法相關(guān)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(dǎo)程：20mm和40mm（大導(dǎo)程滾珠絲杠）鋼球中心直徑：D=20.75mm絲杠軸直徑：30mm； 導(dǎo)程：60mm（大導(dǎo)程滾珠絲杠）鋼球中心直徑：D=31.25mm綜上所述，當(dāng)滾珠絲杠的絲杠軸直徑為20mm、導(dǎo)程為20mm時(shí)，絲杠軸的最高轉(zhuǎn)速超過(guò)了危險(xiǎn)速度。當(dāng)滾珠絲杠的絲杠軸直徑為20mm、導(dǎo)程為40mm或?yàn)?0mm、導(dǎo)程為60mm時(shí)， 能滿足危險(xiǎn)速度和DN值。因此，選擇絲杠軸直徑為20mm、導(dǎo)程為40mm或?yàn)?

9、0mm、導(dǎo)程為60mm的絲杠5、 螺母的選擇螺母型號(hào)的選擇使用軋制滾珠絲杠，絲杠直徑20mm、導(dǎo)程40mm及絲杠軸直徑30mm、導(dǎo)程為60mm的絲杠的螺母為大導(dǎo)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(duì)基本額定靜載荷（Coa）最小的WTF2040-2型進(jìn)行容許軸向載荷進(jìn)行探討。假定此型號(hào)用于高速搬送裝置以及加速、減速時(shí)作

10、用的沖擊負(fù)荷，參照樣冊(cè)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(hào)滿足要求1）運(yùn)行距離的計(jì)算：最大速度 ：Vmax=1m/s 加速時(shí)間 ： t1=0.15s減速時(shí)間 ： t2=0.15s加速時(shí)的運(yùn)行距離等速時(shí)的運(yùn)行距離減速時(shí)的運(yùn)行距離綜上所述，軸向載荷和運(yùn)行距離的關(guān)系如下表2） 軸向平均負(fù)荷正符號(hào)方向的軸向平均負(fù)荷因?yàn)樨?fù)荷方向不同，按F345=0N來(lái)計(jì)算軸向平均負(fù)荷。負(fù)符號(hào)方向的軸向平均負(fù)荷因?yàn)樨?fù)荷方向不同，按F126=0N來(lái)計(jì)算軸向平均負(fù)荷。因Fm1=Fm2,所以軸向平均負(fù)荷為225N4）額定壽命負(fù)荷系數(shù) ： fw=1.5(參照B15-48表2)平均負(fù)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