TBI滚珠丝杠选型计算举例讲解

1传动世界
tbi滚珠丝杠选型计算举例

(右旋)
(临界长度) l
= 1200mm
L
= 1200mm
= 1600mm
= 1200mm
V
= 14（m/min）
L
= 24000工作小时。
= 0.1 （摩擦系数）
n
= 1800 （r/min）

最大行程内行程误差 = 0.035mm
300mm行程内行程误差 = 0.02mm
失位量 = 0.045mm
(固定—支承)
（工作台重量+工件重量）
2(重力加速度)
电机至丝杠的传动比)
μ×W ×g = 0.1×2041×9.8 ≈ 2000 N(摩擦阻力)
轴向载荷
=F+Fw （N） 进给速度 (mm/min) 工作时间比例
2传动世界

=2000 V1=14000 q1=15

=4000 V2=1000 q2=25

=7000 V3=600 q3=50

=11000 V4=120 q4=10
--- 轴向载荷 （N） F --- 切削阻力 （N） Fw --- 摩擦阻力 （N）

此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求，所以螺母选形为：FDG（法兰

从定位精度得出精度精度不得小于P5级丝杠
FDG_-_X_R-_-P5-1600X____

导程

在此为了安全性考虑：P
=10(mm)
进给速度
进给转速 (r/min)
V
=14000 n1=1400

=1000 n2=100

=600 n2=60
V
=120 n2=12
平均转速
平均载荷
3传动世界
时间寿命与回转寿命

转次
额定动载荷
以普通运动时确定fw取 1.4
C
≥39673N
C
值从FDG系列表及（丝杠直径和导程、丝杠长度表） 中查出适合的类型为：
d
=40mm 丝杠底径： d0=33.9mm 导程：Pho=10mm 循环圈数：4.5
48244N。
FDG 40 × 10R - P5 - 4.5 - 1600 × ____
预紧载荷
= Fmax/3=11000/3 ≈ 3666 N
丝杠螺纹长度
=L1-2Le L1=Lu+2Le

1280mm加上螺母总长一半84mm(从系列表中查出螺母总
168mm)。
≥ 1364m。
4传动世界
L
=1400mm
L
=1400mm
FDG - 10R - P5 - 4.5 - 1600 × 1400



≤0.8×nk nk ≥ nkper/0.8
f
取18.9。
? 13.7
当P
=10(mm)、最高转速达到1400（r/min） 时，系列表中适合的公称
d
≥32mm 。
上述由额定动载荷C
求得的公称直径 d0=40mm>32 ，满足条件，否则

FDG 40 × 10R – P5 - 4.5 - 1600 × 1400

初始条件：失位量 = 0.045mm。
滚珠丝杠系统之间各元部件（丝杠、螺母、支承轴承），在此设为：0.04mm。
0.02mm。 此时为无切削运动时
2000N。
丝杠刚度
当L
=Lk，Rs 为最小，一般情况下计算最小刚度值。
= F
/Rs
μm
5传动世界
螺母刚度
在此预紧载荷为额定动载荷的10%，螺母刚度从表中查出 R=2128N/μm
从表中查出额定动载荷C
=48244N,在此ε取0.1．
=Fa/Rnu

支承刚度
支承轴承刚度R
可从轴承生产厂产品样本中的查出。
R
=1020N/μm
=Fa/δaLδaL=Fa/RaL
μm
轴向总刚度
= 1/Rs + 1/Rnu + 1/RaL

R
≈137 N/μm
总弹性变形量(单边)
= δs + δnu + δaL

μm ≤ 20μm，合格。
从丝杠轴向总刚度的问题上来讲，丝杠的刚度有时比螺母的刚度重要，
预紧载荷最高为额定动载荷的10%)，如果将丝杠

的安装方式改为（固定-固定）
R
≈305N/μm 、总弹性变形量(单边)δs=6.7μm 。
6传动世界

驱动转矩
F
为无切削轴向载荷2000N。
F
为轻切削轴向载荷4000N。
F
为普通切削轴向载荷7000N。
F
为重切削轴向载荷11000N。
由预加载荷而产生的转矩
在此 K
取 0.18
在精确设计中要考虑各方面的转矩(如：加速度时之负载转矩及马达所
)。
7传动世界
（电机至丝杠的传动比）
平均速度时最大驱动转矩
=Mta+Mte=19.5+1.4≈21Nm
1500r/min
电机的选定时，一般来说以平均速度时的 M
在电机额定转矩的30%以


丝杠理论容许轴向载荷
以安装形式确定f
取20.4
=fFk × d24/Lk2 ×104
2/1200×104
7097 N
丝杠工作容许轴向载荷
= Fk/2


临界转速
以安装形式确定取18.9
=fnk× d2/Ln2 ×107
2×107≈4449 r/min
允许工作转速
≤ 0.8 × nk


Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1）

8传动世界
：驱动扭矩kgf.mm；
：轴向负载N（Fa=F+μmg， F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件的综合摩擦
m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 ）；
：丝杠导程mm；
：进给丝杠的正效率。

2005滚珠丝杠传动，25滚珠直线导
1000kg，求电机功率：
μmg，设切削力不考虑，设综合摩擦系数μ=0.1，得
；
（Fa*I）/（2*3.14*n1），设n1=0.94，得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M
0.83N.M的伺服电机是400W。（200W是0.64N.M，小了。400W额定
，是所需理论扭矩的1.5倍，满足要求）
比如采用滚珠导轨，多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。而且，
如果是机床工作台等设备，还要考虑各向切

较为详细的计算可以参考以下公式（个人整理修正的，希望业


T=(T1+T2)*e
：实际驱动扭矩；
：等速时的扭矩；
：加速时的扭矩；
：裕量系数。
T1=（Fa*I）/（2*3.14*n1）
：等速驱动扭矩kgf.mm；
：轴向负载N【Fa=F+μmg， F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件综合摩擦系
m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 】；
：丝杠导程mm；
：进给丝杠的正效率。
T2=T1+J*W
加速时的驱动扭矩kgf.m;
等速时的驱动扭矩kgf.m;
对电机施加的惯性转矩kg.m2【J=Jm+Jg1+(N1/N2)2*［Jg2+Js+m(1/2*3.14)2］】
9传动世界
电机的角加速度rad/s2;
电机的惯性转矩kg.m2;
齿轮1的惯性转矩kg.m2;
齿轮2的惯性转矩kg.m2;
丝杠的惯性转矩kg.m2
Jg1 、Jg2）


：功率；T：扭矩；N：转速
修正说明：原“计算举例”中综合摩擦系数设定为0.01，导致
（最开始扭矩结果应是0.083N.M，算成0.83是我单位换算错误），
0.1。修改原因是滚珠导轨内滚动体的理论摩擦系数
0.003~0.005，组装后因为增加了端部防尘件和预压的原因，摩擦系数大
0.01~0.05，而多套多滑

块同时使用因安装方面的影响，整体摩擦系数可能
0.1~0.2之间，这里选0.1应该比较合理。应注意，计算结果没有考虑冲击、
同时，在此感谢“温暖海洋”和“茄子”网友提出的指
特别是“温暖海洋”网友指出了我计算过程中单位换算的错误，非常


5
1000mm
δg=0.025mm
δs=0.01mm
Vmax=20m/min
20000小时 （两班工作制10年）
nj=2000r/min
μ=0.1
固定--固定的安装方式
18、滚珠丝杠副的设计计算程序（简称18，下同）进行
150安1532昂1940
。。
10传动世界
传