滾珠絲杠和螺紋絲杠的區(qū)別

1、滾珠絲杠和螺紋絲杠的區(qū)別：1、從作用上，兩者相同。2、從效果上，滾珠絲杠用于精密傳動(dòng)，效率高，傳動(dòng)靈活，精度保持性好；滑動(dòng)絲杠精度差，效率低，發(fā)熱大（長(zhǎng)時(shí)間用時(shí)需冷卻），壽命短。3、從應(yīng)用上，滾珠絲杠多用于數(shù)控機(jī)床、定位工作臺(tái)等需要精密定位傳動(dòng)的場(chǎng)合，多配合伺服馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)使用；滑動(dòng)絲杠一般僅用于傳遞力、無(wú)較高定位要求且不長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用的場(chǎng)合。滾珠絲杠副的選型和計(jì)算涉及剛度、定位精度、壓桿穩(wěn)定性等多項(xiàng)指標(biāo)。滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算是一個(gè)較復(fù)雜的過(guò)程，具體計(jì)算可以參照南京傳動(dòng)技術(shù)研究所網(wǎng)站查詢，里面有個(gè)“滾珠絲杠副選型計(jì)算”模塊，可以根據(jù)輸入的初始條件計(jì)算選型典型規(guī)格，并校核包括滾珠絲杠精度，壓桿穩(wěn)定

2、性，Dn值、精度等所有校驗(yàn)指標(biāo)。滾珠絲杠用于精密機(jī)床，如加工中心。滑動(dòng)絲桿用于傳遞力，如虎鉗。選型：滾珠絲杠的選型要注重的主要參數(shù)如下:1-公稱直徑。即絲杠的外徑，常見規(guī)格有8、12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120，不過(guò)請(qǐng)留意，這些規(guī)格中，各廠家一般只備1250的貨，也就是說(shuō)，其他直徑大部分都是期貨（見單生產(chǎn)，貨期大約在3060天之間，日系產(chǎn)品大約是22.5個(gè)月，歐美產(chǎn)品大約是34個(gè)月）。公稱直徑和負(fù)載基本成正比，直徑越大的負(fù)載越大，詳細(xì)數(shù)值可以查閱廠家產(chǎn)品樣本。這里只說(shuō)明兩個(gè)概念：動(dòng)額定負(fù)荷與靜額定負(fù)荷，前者指運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的額定軸向負(fù)載，后者是指靜止?fàn)顟B(tài)下

3、的額定軸向負(fù)載。設(shè)計(jì)時(shí)參考前者即可。需要注意的是，額定負(fù)荷并非最大負(fù)荷，實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷的比值越小，絲杠的理論壽命越高。推薦：直徑盡量選1663。2-導(dǎo)程。也稱螺距，即螺桿每旋轉(zhuǎn)一周螺母直線運(yùn)動(dòng)的距離，常見導(dǎo)程有1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40，中小導(dǎo)程現(xiàn)貨產(chǎn)品一般只有5、10，大導(dǎo)程一般有1616、2020、2525、3232、4040（4位數(shù)前兩位指直徑，后兩位指導(dǎo)程），其他規(guī)格多數(shù)廠家見單生產(chǎn)。導(dǎo)程與直線速度有關(guān)，在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下，導(dǎo)程越大速度越快。推薦：導(dǎo)程盡量選5和10。3-長(zhǎng)度。長(zhǎng)度有兩個(gè)概念，一個(gè)是全長(zhǎng)，另一個(gè)是螺紋長(zhǎng)度。有些廠家只計(jì)算全長(zhǎng)，但有些廠

4、家需要提供螺紋長(zhǎng)度。螺紋長(zhǎng)度中也有兩個(gè)部分，一個(gè)是螺紋全長(zhǎng)，一個(gè)是有效行程。前者是指螺紋部分的總長(zhǎng)度，后者是指螺母直線移動(dòng)的理論最大長(zhǎng)度，螺紋長(zhǎng)度=有效行程+螺母長(zhǎng)度+設(shè)計(jì)裕量（假如需要安裝防護(hù)罩，還要考慮防護(hù)罩壓縮后的長(zhǎng)度，一般按防護(hù)罩最大長(zhǎng)度的18計(jì)算）。在設(shè)計(jì)繪圖時(shí)，絲杠的全長(zhǎng)大致可以按照一下參數(shù)累加：絲杠全長(zhǎng)=有效行程+螺母長(zhǎng)度+設(shè)計(jì)余量+兩端支撐長(zhǎng)度（軸承寬度+鎖緊螺母寬度+裕量）+動(dòng)力輸入連接長(zhǎng)度（如果使用聯(lián)軸器則大致是聯(lián)軸器長(zhǎng)度的一般+裕量）。特別需要注意的是，如果你的長(zhǎng)度超長(zhǎng)（大于3米）或長(zhǎng)徑比很大（大于70），最好事先咨詢廠家銷售人員可否生產(chǎn)，總體的情況是，海內(nèi)廠家常規(guī)品最大

5、長(zhǎng)度3米，非凡品16米，國(guó)外廠家常規(guī)品6米，特殊品22米。當(dāng)然不是說(shuō)國(guó)內(nèi)廠家就不能生產(chǎn)更長(zhǎng)的，只是定制品的價(jià)格比較離譜。推薦：長(zhǎng)度盡量選6米以下，超過(guò)的用齒輪齒條更劃算了。4-螺母形式。各廠家的產(chǎn)品樣本上都會(huì)有很多種螺母形式，一般型號(hào)中的前幾個(gè)字母即表示螺母形式。按法蘭形式分大約有圓法蘭、單切邊法蘭、雙切邊法蘭和無(wú)法蘭幾種。按螺母長(zhǎng)度分有單螺母和雙螺母（注意，單螺母和雙螺母沒有負(fù)載和剛性差異，這一點(diǎn)不要服從廠家銷售人員的演說(shuō)，單螺母和雙螺母的主要差異是后者可以調(diào)整預(yù)壓而前者不能，另外后者的價(jià)格和長(zhǎng)度大致均是前者的2倍）。在安裝尺寸和性能答應(yīng)的情況下，設(shè)計(jì)者在選用時(shí)應(yīng)盡量選擇常規(guī)形式，以避免維護(hù)

6、時(shí)備件的貨期問(wèn)題。推薦：頻繁動(dòng)作、高精度維持場(chǎng)合選雙螺母，其他場(chǎng)合選雙且邊單螺母。推薦：螺母形式盡量選內(nèi)循環(huán)雙切邊法蘭單螺母。5-精度。滾珠絲杠按GB分類有P類和T類，即傳動(dòng)類和定位類，精度等級(jí)有1、2、3、4.幾種，國(guó)外產(chǎn)品一般不分傳動(dòng)還是定位，一律以C0C10或具體數(shù)值表示，一般來(lái)說(shuō)，通用機(jī)械或普通數(shù)控機(jī)械選C7（任意300行程內(nèi)定位誤差±0.05）或以下，高精度數(shù)控機(jī)械選C5（±0.018）以上C3（±0.008）以下，光學(xué)或檢測(cè)機(jī)械選C3以上。特別需要注意的是，精度和價(jià)格關(guān)聯(lián)性很大，并且，精度的概念是組合和維持，也就是說(shuō)，螺桿的導(dǎo)程誤差不能說(shuō)明整套絲杠的誤

7、差，出廠精度合格不能說(shuō)明額定使用壽命內(nèi)都維持這個(gè)精度。這是個(gè)可靠性的問(wèn)題，與生產(chǎn)商的生產(chǎn)選型計(jì)算舉例選取的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)為： 磨制絲杠(右旋)軸承到螺母間距離(臨界長(zhǎng)度) ln = 1200mm固定端軸承到螺母間距離 Lk = 1200mm設(shè)計(jì)后絲杠總長(zhǎng) = 1600mm最大行程 = 1200mm工作臺(tái)最高移動(dòng)速度 Vman = 14（m/min）壽命定為 Lh = 24000工作小時(shí)。= 0.1 （摩擦系數(shù)）電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 nmax = 1800 （r/min）定位精度：  最大行程內(nèi)行程誤差 = 0.035mm  300mm行程內(nèi)行程誤差 = 0.0

8、2mm  失位量 = 0.045mm 支承方式為(固定支承)W = 1241kg+800kg （工作臺(tái)重量+工件重量） g=9.8m/sec2(重力加速度)I=1 (電機(jī)至絲杠的傳動(dòng)比)Fw=×W ×g = 0.1×2041×9.8 2000 N(摩擦阻力) 運(yùn)轉(zhuǎn)方式軸向載荷Fa=F+Fw （N）進(jìn)給速度(mm/min) 工作時(shí)間比例無(wú)切削F1=2000V1=14000q1=15輕切削F2=4000V2=1000q2=25普通切削F3=7000V3=600q3=50重切削F4=11000V4=120q4=10Fa - 軸向載荷 （N）

9、 F - 切削阻力 （N） Fw - 摩擦阻力 （N）從已知條件得絲杠編號(hào)：    此設(shè)計(jì)絲杠副對(duì)剛度及失位都有所要求，所以螺母選形為：FDG（法蘭式雙螺磨制絲杠）    從定位精度得出精度精度不得小于P5級(jí)絲杠    FDG_-_X_R-_-P5-1600X_計(jì)算選定編號(hào)    導(dǎo)程 = 14000/180007.7mm  在此為了安全性考慮：Pho =10(mm) 運(yùn)轉(zhuǎn)方式進(jìn)給速度(mm/min) 進(jìn)給轉(zhuǎn)速(r/min)

10、無(wú)切削V1=14000n1=1400輕切削V2=1000n2=100普通切削V3=600n2=60重切削V4=120n2=12    平均轉(zhuǎn)速     平均載荷    時(shí)間壽命與回轉(zhuǎn)壽命=24000×266×60=383040000轉(zhuǎn)次    額定動(dòng)載荷    以普通運(yùn)動(dòng)時(shí)確定fw取 1.4得：額定動(dòng)載荷 Ca39673N以Ca值從FDG系列表及（絲杠直徑和導(dǎo)程、絲杠長(zhǎng)度表） 中查出適合的類型為：公稱直徑：

11、 d0=40mm 絲杠底徑： d0=33.9mm 導(dǎo)程：Pho=10mm 循環(huán)圈數(shù)：4.5額定動(dòng)載荷為：48244N。絲杠編號(hào)： FDG 40 × 10R - P5 - 4.5 - 1600 × _    預(yù)緊載荷Fao = Fmax/3=11000/3 3666 N    絲杠螺紋長(zhǎng)度Lu=L1-2Le L1=Lu+2Le=1200+2×40=1280mm絲杠螺紋長(zhǎng)度不得小于1280mm加上螺母總長(zhǎng)一半84mm(從系列表中查出螺母總長(zhǎng)168mm)。得絲杠螺紋長(zhǎng)度 1364m。在此取絲

12、杠螺紋長(zhǎng)度 L1=1400mm則軸承之間的距離Ls=1400mm絲杠編號(hào)： FDG - 10R - P5 - 4.5 - 1600 × 1400絲杠公稱直徑公稱直徑由允許工作轉(zhuǎn)速與工作容許軸向載荷來(lái)推算得出。臨界轉(zhuǎn)速及允許工作轉(zhuǎn)速：nkper0.8×nk nk nkper/0.8以安裝形式確定fnk 取18.9。可知絲杠螺母底徑大于ø 13.7    當(dāng)Pho=10(mm)、最高轉(zhuǎn)速達(dá)到1400（r/min） 時(shí)，系列表中適合的公稱直徑d032mm 。    上述由額定動(dòng)載荷Ca 求得

13、的公稱直徑 d0=40mm>32 ，滿足條件，否則公稱直徑還應(yīng)加大。絲杠編號(hào)： FDG 40 × 10R P5 - 4.5 - 1600 × 1400滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)剛度    初始條件：失位量 = 0.045mm。    滾珠絲杠系統(tǒng)之間各元部件（絲杠、螺母、支承軸承），在此設(shè)為：0.04mm。此時(shí)滾珠絲杠系統(tǒng)各元部件單邊彈性變形量為：0.02mm。 此時(shí)為無(wú)切削運(yùn)動(dòng)時(shí)的軸向載荷2000N。    絲杠剛度   

14、60;當(dāng)Ls1=Lk，Rs 為最小，一般情況下計(jì)算最小剛度值。 = Fa/Rs =2000/17611.4m     螺母剛度    在此預(yù)緊載荷為額定動(dòng)載荷的10%，螺母剛度從表中查出 R=2128N/m    從表中查出額定動(dòng)載荷Ca=48244N,在此取0.1nu=Fa/Rnu=2000/1554 1.3m    支承剛度    支承軸承剛度RaL可從軸承生產(chǎn)廠產(chǎn)品樣本中的查出。在此RaL=

15、1020N/mRaL=Fa/aLaL=Fa/RaL= 2000/1020 2m    軸向總剛度1/Rtot = 1/Rs + 1/Rnu + 1/RaL=1/176 + 1/1554 + 1/10201/138 Rtot137 N/m        總彈性變形量(單邊)tot = s + nu + aL=11.4+1.3+2=14.7m 20m，合格。    從絲杠軸向總剛度的問(wèn)題上來(lái)講，絲杠的剛度有時(shí)比螺母的剛度重要，最佳提升剛性的

16、方法是提高絲杠的剛度，而不是在螺母上施加太重的預(yù)緊載荷(預(yù)緊載荷最高為額定動(dòng)載荷的10%)，如果將絲杠的安裝方式改為（固定-固定）式，軸向總剛度的最小剛度Rtot305N/m 、總彈性變形量(單邊)s=6.7m 。電機(jī)的選定    驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩     Fa為無(wú)切削軸向載荷2000N。    Fa為輕切削軸向載荷4000N。    Fa為普通切削軸向載荷7000N。    Fa為重切削軸向載荷1100

17、0N。    由預(yù)加載荷而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩    在此 Kp 取 0.18    在精確設(shè)計(jì)中要考慮各方面的轉(zhuǎn)矩(如：加速度時(shí)之負(fù)載轉(zhuǎn)矩及馬達(dá)所負(fù)荷的總慣性矩等)。 I = 1 （電機(jī)至絲杠的傳動(dòng)比）    平均速度時(shí)最大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mt1=Mta+Mte=19.5+1.421Nm在此馬達(dá)轉(zhuǎn)速最高設(shè)計(jì)為1500r/min    電機(jī)的選定時(shí)，一般來(lái)說(shuō)以平均速度時(shí)的 Mt1 在電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的30%以內(nèi)情況下使

18、用。檢校    絲杠理論容許軸向載荷    以安裝形式確定fFk 取20.4Fk=fFk × d24/Lk2 ×104 =20.4×33.92/1200×104 187097 N    絲杠工作容許軸向載荷Fkzul = Fk/2 =187097/293549N最大軸向載荷小于絲杠工作容許軸向載荷，合格。    臨界轉(zhuǎn)速     以安裝形式確定取18.9nk

19、=fnk× d2/Ln2 ×107 =18.9×33.9/12002×1074449 r/min    允許工作轉(zhuǎn)速 nkper 0.8 × nk =0.8 × 4449 3559 r/min 最大運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速小于允許工作轉(zhuǎn)速，合格。 勻速運(yùn)行，非精確計(jì)算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1） 式中 Ta：驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.mm； Fa：軸向負(fù)載N（Fa=F+mg， F：絲杠的軸向切削力N，：導(dǎo)向件的綜合摩擦系數(shù)，m：移動(dòng)物體重量(工作臺(tái)+工件)kg，g:9.8 ）； I：絲杠導(dǎo)

20、程mm； n1：進(jìn)給絲杠的正效率。計(jì)算舉例：假設(shè)工況：水平使用，伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，2005滾珠絲杠傳動(dòng)，25滾珠直線導(dǎo)軌承重和導(dǎo)向，理想安裝，垂直均勻負(fù)載1000kg，求電機(jī)功率：Fa=F+mg，設(shè)切削力不考慮，設(shè)綜合摩擦系數(shù)=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N；Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），設(shè)n1=0.94，得Ta=980*5/5.9032830N.mm=0.83N.M根據(jù)這個(gè)得數(shù)，可以選擇電機(jī)功率。以臺(tái)灣產(chǎn)某品牌伺服為例，查樣本得知，額定扭矩大于0.83N.M的伺服電機(jī)是400W。（200W是0.64N.M，小了。400W額定1.27N.M，是所需理論扭矩的1

21、.5倍，滿足要求）當(dāng)然咯，端部安裝部分和滾珠絲杠螺母預(yù)壓以及潤(rùn)滑不良會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生靜態(tài)扭矩，也稱初始扭矩，實(shí)際選擇是需要考慮的。另外，導(dǎo)向件的摩擦系數(shù)不能單計(jì)理論值，比如采用滾珠導(dǎo)軌，多套裝配后的總摩擦系數(shù)一定大于樣本參數(shù)。而且，該結(jié)果僅考慮驅(qū)動(dòng)這個(gè)靜止的負(fù)載，如果是機(jī)床工作臺(tái)等設(shè)備，還要考慮各向切削力的影響。若考慮加速情況，較為詳細(xì)的計(jì)算可以參考以下公式：水平使用滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)扭矩及電機(jī)功率計(jì)算：實(shí)際驅(qū)動(dòng)扭矩：T=(T1+T2)*eT：實(shí)際驅(qū)動(dòng)扭矩；T1：等速時(shí)的扭矩；T2：加速時(shí)的扭矩；e：裕量系數(shù)。等速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩：T1=（Fa*I）/（2*3.14*n1）T1：等速驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.mm； Fa：軸向負(fù)載N【Fa=F+mg， F：絲杠的軸向切削力N，：導(dǎo)向件綜合摩擦系數(shù)，m：移動(dòng)物體重量(工作臺(tái)+工件)kg，g:9.8 】； I：絲杠導(dǎo)程mm； n1：進(jìn)給絲杠的正效率。加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩：T2=T1+J*WT2:加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.m; T1:等速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.m; J:對(duì)電機(jī)施加的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²【J=Jm+Jg1+(N1/N2)²*Jg2+Js+m(1/2*3.14)²】W:電機(jī)的角