滚珠丝杠选型计算

1、滚珠丝杠的选型计算第一节、滚珠丝杠的主要尺寸参数公称直径(do)：指滚珠丝杠与螺纹滚道在理论角接触状态时包络滚珠球心的圆柱直径基本导程（ph）：指滚珠螺母相对于滚珠丝杠旋转一周时的行程。行程：转动滚珠丝杠或螺母时，滚珠丝杠或滚珠螺母的轴向位移。第1节、 滚珠丝杠计算中的基本参数1、 容许轴向载荷丝杠轴的挫曲载荷（P1）丝杠轴的容许拉伸压缩负荷（P2）2、 容许转速丝杠轴的危险速度（N1）；DN值(N2)；3、 静态安全系数（fs）4、 滚珠丝杠的寿命额定寿命（总转数L）工作时间寿命（Lh）运行距离寿命（Ls）第一节、滚珠丝杠的选型流程流程选型案例高速搬送装置（水平使用）1、 选择条件：工作台质

2、量：m1=60kg 工件质量：m2=20kg 行程长度：ls=1000mm 最大速度：Vmax=1m/s加速时间：t1=0.15s 减速时间：t2=0.15s每分钟往返次数：n=8min-1 无效行程：0.15mm定位精度：±0.3mm/1000mm(从单向进行定位)反复定位精度：±0.1mm 导向面上的摩擦系数：u=0.003 最小进给量：s=0.02mm/脉冲 希望寿命时间：3000h 导向面的阻力：f=15N（无负荷时）驱动马达：AC伺服马达、额定转速：3000min-1减速机：无（直接）A=1二选择项目：2、 丝杠轴直径3、 导程4、 螺母型号5、 精度6、 轴向间

3、隙7、 丝杠轴支撑方式8、 驱动马达三、导程精度与轴向间隙的选择：导程精度的选择：为了得出定位精度±0.3mm/1000mm:导程精度必须选择±0.09mm/300mm以上参照B15-20表1，滚珠丝杆的精度等级选择为：C7（运行距离误差： ± 0.05mm/300mm）因精度等级C7既有轧制滚珠丝杆，又有精密滚珠丝杆，因此选择价格低廉的轧制滚珠丝杆。2)、轴向间隙的选择：为了满足0.15mm的无效行程的要求，必须选择轴向间隙在0.15mm以下的滚珠丝杠。因此，参照B15-27表12选择轴径32mm以下的滚珠杠。综上所述，选择丝杠直径在32mm以下、精度等级C7的

4、轧制滚珠丝杠。四、丝杠轴的选择： 1）、假定丝杠轴的长度 假定螺母全长为100mm，丝杠轴末端长度为100mm。 所以根据行程长度1000mm决定的全长如下。 1000+200=1200mm所以丝杠轴长度假定为1200mm。导程的选择驱动马达的额定的转速3000min-1最高速度1m/s时，丝杠导程如下。因此，必须选择20mm或以上的导程。另外，滚珠丝杠和马达之间不使用减速器而直接安装。根据AC伺服马达的标准角度测试仪的分辨率（1000p/rve; 1500p/rve），AC伺服马达每转一周的最小分辨率如下：1000p/rev（无倍增）1500p/rev（无倍增）2000p/rev（无倍增）3

5、000p/rev（无倍增）4000p/rev（无倍增）6000p/rev（无倍增） 为了满足选择条件中最小进给量0.02mm/脉冲，应符合如下：导程20mm1000p/rev30mm1500p/rev40mm2000p/rev60mm3000p/rev80mm4000p/rev丝杠直径的选择 符合【导程精度与轴向间隙的选择】部分中所规定的要求的滚珠丝杠型号：丝杠直径为32mm以下的轧制滚珠丝杠；【丝杠轴的选择】部分中所规定的要求：导程20、30、40 、80（以下表选择优选）丝杠轴直径 导程15mm 20mm15mm 30mm20mm 20mm20mm 40mm30mm 60mm 根据【丝杠轴

6、的选择】，由于丝杠轴长度必须是1200mm，15mm的轴径太细。因此应选择直径在20mm以上的丝杠轴。4）、丝杠轴支撑方法的选择 因行程是1000mm，最高速度是1m/s属于高速使用，故丝杠轴的支撑方法可选择固定支撑或固定固定的方式。容许轴向载荷 (1）最大轴向载荷的计算工作台质量：m1=60kg 工件质量：m2=20kg导向面的阻力：f=15N（无负荷时）导向面上的摩擦系数：u=0.003最大速度：Vmax=1m/s 加速时间t1=0.15s重力加速度：g=9.807m/s2 由此可知，所需数值如下:加速度返程减速时作用在滚珠丝杠轴上的最大轴向载荷为：Famax=Fa1=550N因此，使用2

7、0mm丝杠直径，20mm导程（最小沟槽谷径17.5mm）满足要求。所以，对于丝杠轴的弯曲载荷和容许压缩拉伸负荷的计算选用20mm的丝杠轴直径和20mm的导程。丝杆轴的弯曲载荷与安装方法相关的系数n2=20考虑弯曲因素，螺母轴承间的安装方法按固定固定方式。安装间距 la=1100mm（推算）丝杠轴沟槽谷径 d1=17.5mm滚珠丝杠的容许拉伸压缩负荷最大轴向载荷不得大于计算所得的挫曲载荷和容许拉伸压缩负荷。容许转速的探讨(1)最高转速(a)、丝杠轴直径：20mm； 导程：20mm 最大速度：Vmax=1m/s；(b)、丝杠轴直径：20mm； 导程：40mm 最大速度：Vmax=1m/s ；(c)

8、、丝杠轴直径：30mm； 导程：60mm 最大速度：Vmax=1m/s；由丝杆轴危险速度所决定的容许转速与安装方法相关的系数（参照以下）3)由DN值所决定的容许转速丝杠轴直径：20mm；导程：20mm和40mm（大导程滚珠丝杠）钢球中心直径：D=20.75mm丝杠轴直径：30mm； 导程：60mm（大导程滚珠丝杠）钢球中心直径：D=31.25mm综上所述，当滚珠丝杠的丝杠轴直径为20mm、导程为20mm时，丝杠轴的最高转速超过了危险速度。当滚珠丝杠的丝杠轴直径为20mm、导程为40mm或为30mm、导程为60mm时， 能满足危险速度和DN值。因此，选择丝杠轴直径为20mm、导程为40mm或为3

9、0mm、导程为60mm的丝杠5、 螺母的选择螺母型号的选择使用轧制滚珠丝杠，丝杠直径20mm、导程40mm及丝杠轴直径30mm、导程为60mm的丝杠的螺母为大导程轧制滚珠丝杠WTF型，因此可以选择：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）、容许轴向载荷的探讨 对基本额定静载荷（Coa）最小的WTF2040-2型进行容许轴向载荷进行探讨。假定此型号用于高速搬送装置以及加速、减速时作

10、用的冲击负荷，参照样册表，静态安全系数（fs）为2.5与最大载荷550N相比，得出容许轴向载荷大，因此此型号满足要求1）运行距离的计算：最大速度 ：Vmax=1m/s 加速时间 ： t1=0.15s减速时间 ： t2=0.15s加速时的运行距离等速时的运行距离减速时的运行距离综上所述，轴向载荷和运行距离的关系如下表2） 轴向平均负荷正符号方向的轴向平均负荷因为负荷方向不同，按F345=0N来计算轴向平均负荷。负符号方向的轴向平均负荷因为负荷方向不同，按F126=0N来计算轴向平均负荷。因Fm1=Fm2,所以轴向平均负荷为225N4）额定寿命负荷系数 ： fw=1.5(参照B15-48表2)平均负荷 ：Fm=225N 额定寿命 ：L(rev)（5）每分钟平均转数每分钟往返次数 n=8min-1行