步进电机课件心易30分钟视频

1、丝杠选型精讲-心易滚珠丝杠的选型授课：心易时间：2018.12.29第一节、滚珠丝杠的分类1、按钢球的循环方式分：弯管式、循环器式、端盖式大导程螺母；2、按预压方法分类：（1）：定位预压方式 a：双螺母方式 b：变位预压方式 （2）：定压预压方式弯管式循环器式弯管式端盖式 第三节、滚珠丝杠钢球的循环方式第二节、滚珠丝杠的组成 第五节、滚珠丝杠的特点1.摩擦系数小，驱动扭矩小，效率高；2.能保证高精度；3.能微量进给；4.没有无效行程、高刚性；5.能高速进给，6.发热量小。 1）滑动丝杠完全自锁，滚珠丝杠不完全自锁 2）滑动丝杠机械效率在30%-50%，滚珠丝杠机械效率在90%-95% 3）滑动

2、丝杠由于滑动摩擦大，所以发热大，不适合高速运行 4）滚珠丝杠的精度比滑动丝杠高 第六节、滚珠丝杠与滑动丝杠区别TFPRPFRTnn2*2atan自锁条件：aaaaGaGFRTntancossin*cos*sin*第四节、高速水平搬送装置的选型例子例：高速搬送装置（水平使用）1、选择条件：工作台质量：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

3、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=12、选择项目：a) 丝杠轴直径b) 导程c) 螺母型号d) 精度e) 轴向间隙f) 丝杠轴支撑方式g) 驱动马达3、导程精度与轴向间隙的选择：1)、导程精度的选择： 为了得出定位精度0.3mm/1000mm:0 .30 .0 9=1 0 0 03 0 0导程精度必须选择0.09mm/300mm以上参照表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

4、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的轧制滚珠丝杠。4、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。2）、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。max1000*60

5、1*1000*60=20mmn3000VP = 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）3000p/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/rev40mm1500p/rev60mm3000p/rev80

6、mm4000p/rev3）、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、60或80mm（参照B15-35上的表17）如下：丝杠轴直径 导程15mm 20mm15mm 30mm20mm 20mm20mm 40mm30mm 60mm 根据【丝杠轴的选择】，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

7、定的方式。5）、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:加速度去路加速时11212*()()550aFumm gfmmN去路等速时212*()17aFumm gfN去路减速时31212*()()516aFumm gfmmN 返程加速时41212*()()550aFumm gfmmN返程等速时512*()17aFumm gfN 返程减速时61212*()()516a

8、FummgfmmN 作用在滚珠丝杠轴上的最大轴向载荷为：Famax=Fa1=550N因此，使用20mm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。(2）丝杆轴的弯曲载荷与安装方法相关的系数考虑弯曲因素，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222111611617.535500PdN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。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

9、挫曲载荷和容许拉伸压缩负荷。(6)、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；31maxmax60 103000minVNPh(b)、丝杠轴直径：20mm； 导程：40mm 最大速度：Vmax=1m/s ；31maxmax60 101500minVNPh(c)、丝杠轴直径：30mm； 导程：60mm 最大速度：Vmax=1m/s；31maxmax60 101000minVNPh(2)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B15-40）为考虑危险速度，螺母轴承间的安装方法按固定支撑。安装间距 lb=1100mm（

10、推算）丝杠轴直径：20mm；导程：20mm和40mm丝杠轴沟槽谷径：d1=17.5mm7711122217.51015.1102180min1100ddNl丝杠轴直径：30mm； 导程：60mm；丝杠轴沟槽谷径：d1=26.4mm7711122226.41015.1103294min1100ddNl (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=20.75mm1270000700003370 min20.75ND丝杠轴直径：30mm； 导程：60mm（大导程滚珠丝杠）钢球中心直径：D=31.25mm127000070000224

11、0 min31.25ND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30mm、导程为60mm的丝杠 5、螺母的选择1）、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=17.2

12、KN) WTF2060-2 (Ca=11.8KN、Coa=30.6KN)WTF2060-3 (Ca=14.5KN、Coa=38.9KN) （4）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)36()1 0*wmC aLfF探讨的型号动额定载荷Ca(N)额定寿命L(rev)WTE2040-254004.1109WTF2040-366007.47109WTF3060-2118004.271010WTF3060-3145007.931010 6、刚性的探讨 选择条件不包括刚性规格，且对此没有特殊要求，在此略。 7、定位精度的探讨1）、导

13、程精度的探讨：在【导程精度与轴向间隙的选择】中，选择了精度等级C7。C7（运行距离误差：0.05mm/300mm）2）、轴向间隙的探讨：从一个方向定位时，轴向间隙不影响定位精度，不需探讨。WTF2040：轴向间隙：0.1mmWTF3060：轴向间隙：0.14mm3）、轴向刚性的探讨：因负荷方向不发生变化，所以不需要根据轴向刚性来探讨定位精度。 4）、因发热而引起的变形探讨：假设在使用中温度上身5。因温度变化而引起的定位误差如下：612105 10000.06ltlmm 5）、运行中姿势变化的探讨因滚珠丝杆中心到需要精度的位置相距150mm，所以有必要对运行中的姿势进行探讨。根据构造假设垂直公差

14、在10秒以下，因垂直公差而引起的定位误差为：asin150sin(10 )0.007lmm 由此可知定位精度(P)如下：0.0510000.0070.060.234300P根据上述在【导程精度与轴向间隙的选择】和【定位精度的探讨】知，能满足条件的是WTF2040-2、WTE2040-3、WTF2060-2和WTF2060-3型，因此选择最小型WTF2040-2型。 8、旋转扭矩的探讨1）、因外部负荷引起的摩擦扭矩摩擦扭矩如下1*1740*1120*2*20.9aFPhTANm2）、由滚珠丝杠预压引起的扭矩对滚珠丝杠没有施加预压。3）、加速时所需的扭矩 惯性矩每单位长度的丝杠轴惯性扭矩为1.23

15、10-3Kg*cm2/mm(参照尺寸表)，则丝杠轴全长1200mm的惯性力矩如下：321.23 1012001.48sJkg cm26222612423240()()10(6020)()110221.48 1013.39 10 kgsPhJmmAJAm 角加速度：,212215001050/6060 0.15Nmrad st根据上述，加速时所需的扭矩如下：,3332()(3.39 101 10 ) 10504.61=4.61 10mmmTJJN mN 因此需要扭矩如下：加速时：3k121204.61 104730TTTN mm等速时：1120tTTN mm减速时：3121204.61 104490gTTTN mm 1）、旋转速度滚珠丝杠的导程根据马达的额定转速进行选择所以没必要探讨马达的选择速度。最高使用转速： 1500min-1马达的额定转速：3000min-12）、最小进给量 和转速一样，选择滚珠丝杠的导程一般根据AC伺服马达所使用的角度测试仪进行，没必要进行探讨。 角度测试仪的分辨率：1000P/rev 2倍增：2000P/rev3）、马达扭矩 在【旋转扭矩的探讨】中计算加速时所产生的扭矩成为所需的最大扭矩Tmax=4730N*m 。 因此，AC伺服马达的瞬间最大扭矩必须在4730N*m以上。 4）、扭矩的有效值综合选择条件和在【选择扭矩的探讨】