滚珠丝杠设计与校核

滚珠丝杠的设计与计算

一、滚珠丝杠的特长1、1驱动扭矩仅为滑动丝杠的1/3滚珠丝杠是滚珠丝杠与螺母间的螺纹沟槽做滚动运动，因此可获得高效率，与过去的滑动丝杠相比，驱动扭矩仅为1/3以下（图1与2）。

从而，不仅可将旋转运动变为直线运动，而且可以容易地将直线运动变成旋转运动。

图1：正效率（旋转→直线）图2：反效率（直线→旋转）1、1、1导程角的计算法……………………………………（ 1 ）β：导程角（度）d p：滚珠中心直径（mm）ρh：进给丝杠的导程（mm）1、12推力与扭矩的关系当施加推力或扭矩时，所产生的扭矩或推力可用（2）~（4）式计算。

（1）获得所需推力的驱动扭矩T：驱动扭矩Fa：导向面的摩擦阻力Fa=μ×mgμ：导向面的摩擦系数g：重力加速度（ 9.8m/s2）m：运送物的质量（ kg ）ρh：进给丝杠的导程（ mm ）η：进给丝杠的正效率（图1）（2）施加扭矩时产生的推力Fa：产生的推力（ N ）T：驱动扭矩（N mm ）ρh：进给丝杠的导程（ mm ）η：进给丝杠的正效率（图1）（3）施加推力时产生的扭矩T：驱动扭矩（N mm ）Fa：产生的推力（ N ）ρh：进给丝杠的导程（ mm ）η：进给丝杠的正效率（图2）1、1、3驱动扭矩的计算例用有效直径是：32mm，导程：10mm（导程角：5O41’的丝杠，运送质量为500Kg的物体，其所需的扭矩如下（1）滚动导向（μ=0.003）滚珠丝杠及（μ=0.003，效率η=0.96）导向面的摩擦阻力Fa=0.003×500×9.8=14.7N驱动扭矩（2）滚动导向（μ=0.003）滚珠丝杠及（μ=0.2，效率η=0.32）导向面的摩擦阻力Fa=0.003×500×9.8=14.7N驱动扭矩1、2保证高精度雄联滚珠丝杠，在被恒温控制的工场里，用最高水平的机械设备进行研磨，直到组装，检查，实行彻底的品质管理体系，以保证其精度。

(完整版)机械设计中丝杠螺母副计算校核

1、螺纹副耐磨性计算《机械设计（第四版）》公式（6.20），螺纹中径计算公式：][2P h Fpd φπ≥式中， N F 轴向力，- 2.1=-φφ整体式螺母取 1.3,81][表许用压强MPa P -6m m 螺距，-p mm p h h 365.05.0=⨯==-螺纹工作高度，螺母为整体式并且磨损后间隙不能调整，2.1,5.22.1=-=φφ取；该螺旋机构为人力驱动，因此][P 提高20%，MPa P 6.212.118][=⨯=。

mm P h FP d 3.296.212.1314.3649153][2=⨯⨯⨯⨯=≥φπ612 612注：当ф＜2.5或人力驱动时，[p]值可提高20％；若为剖分螺母时则[p]值应降低15～20％。

图3.？螺旋副受力图牙型角α=30°，螺距P 由螺纹标准选择P=6mm牙顶间隙ac ;25.0,55.1=-=ac p ;5.0,126=-=ac p ;1,4414=-=ac p 外螺纹大径(公称直径)，根据各企业自行制定的行业标准（或自行设计加工)取d=44mm中径mm p d d 415.02=-= 小径mm h d d 37231=-=牙高mm ac p h 5.35.03=+= 内螺纹大径mm ac d D 452=+=中径mm d D 1422== 小径mm p d D 381=-= 牙高mm h H 5.334== 牙顶宽mm p f 196.2366.0==牙槽底宽mm ac p w 9145.10563.366.0=-=螺纹升角4470.0tan 2==d npπψ 因此选用644⨯T 的螺杆，其参数为：表3.2 644⨯T 的螺杆公称直径（mm ） d 螺距（mm ） P中径（mm ） 22D d = 大径（mm ） D 小径（mm ）1d 1D446414537382、螺纹牙强度计算螺纹牙的剪切和弯曲破坏多发生在螺母。

螺纹牙底宽 mm p t 8.36634.0634.01=⨯== 螺母旋合长度94.3143.22'=⨯==d H φ 相旋合螺纹圈数 16694.3≈='=P H z 剪切强度条件MPa z Dt F 4.068.3614514.334912.51=⨯⨯⨯=πMPa 4030][-=≤τ 弯曲强度条件MPa MPa z Dt Fh b 6040][9.62618.34514.3334912.533221-=≤=⨯⨯⨯⨯⨯=σπ表3.3滑动螺旋副材料的许用应力螺旋副材料许用应力(MPa)[σ] [σ]b[τ] 螺杆钢 σs /(3~5)螺母青铜 40~60 30~40 铸铁 40~55 40 钢(1.0~1.2) [σ]0..6[σ]螺杆强度计算螺杆受有压力（或拉力）F 和扭矩T ，根据第四强度理论，其强度条件为;Ng d l vg G 6.778.94041.046.078504242=⨯⨯⨯⨯===πρρm291.0250.06.7715.0f N r G T =⨯⨯=⋅⋅=公称][)2.0(3)4(231221σπ≤+d T d F][49.32)370.02.010291.0(3)370.014.310349154()2.0(3)4(23622-6231221σπ≤=⨯⨯+⨯⨯⨯=+-MPa d T d F4、螺纹副自锁条件668.21414.361arctan arctan2=⨯⨯==d nP πψ 梯形螺纹的牙型斜角 15=β，其当量摩擦角3.515cos 09.0arctancos arctan===βμρv 式中,ψ为螺纹升角；μ为螺旋副的当量摩擦系数,见下表3.?。

滚珠丝杠设计说明说

滚珠丝杠设计说明说滚珠丝杠是一种常用于传递旋转运动和直线运动的机械元件，它通常由螺母、螺杆和滚珠组成。

滚珠丝杠具有高效率、高刚度、高精度、长寿命等优点，广泛应用于工程机械、航空航天、机床等领域。

1.长度选择：滚珠丝杠的长度应根据具体应用场景来确定。

较长的丝杠可以提供较大的行程，但也会增加自振频率和扭转刚度，影响系统的稳定性。

因此，在设计过程中需要综合考虑行程需求和系统稳定性。

2.直径选择：滚珠丝杠的直径决定了其负载能力，直径越大，负载能力越高。

选择直径时需要考虑负载情况和运动速度。

通常，通过计算负载系数和速度系数，可以确定滚珠丝杠的合适直径。

3.螺距选择：螺距是滚珠丝杠的重要参数，它决定了滚珠在一个螺旋周期内所传递的行程。

螺距越大，速度越快，但力矩也会增加。

在选择螺距时，需要综合考虑负载和速度要求。

4.滚珠选择：滚珠的选择直接影响滚珠丝杠的负载能力和精度。

一般来说，滚珠越大，负载能力越高，但精度可能降低；滚珠越小，精度越高，但负载能力降低。

根据具体应用要求，选择适当大小的滚珠。

5.轴承支撑方式：滚珠丝杠需要在两端通过轴承来支撑。

轴承的选择要考虑运动速度、负载和刚度等要求。

一般情况下，可以采用角接触球轴承或推力球轴承来支撑。

6.润滑方式：滚珠丝杠在工作时需要进行润滑以减小摩擦和磨损。

常见的润滑方式有油脂润滑和油润滑。

油脂润滑可以提供良好的密封性和冷却效果，适用于低速轴承；而油润滑适用于高速操作，可以提供更好的冷却和泄漏控制。

7.驱动方式：滚珠丝杠的驱动方式可以采用电动、液压或气动。

电动驱动是最常见和广泛应用的方式，它能够提供精确控制和较高的驱动效率。

液压和气动驱动方式适用于承载大负载和长行程的应用。

滚珠丝杠的设计需要根据具体应用需求来选择合适的参数和材料。

设计人员需要结合机械原理、材料力学、热力学等知识，进行系统分析和计算，确保滚珠丝杠能够满足设计要求，提供可靠的运动传递和精确的位置控制。

此外，在设计过程中还需要考虑制造成本、安装要求和维护方便等因素，并与其他机械元件进行协调和配合，以实现整体设计的一致性和优化。

丝杠滚动螺旋传动设计和选用

丝杠滚动螺旋传动设计和选用下面以自制简易数控机床的移动机构为例：设计X 方向的滚珠丝杠螺母机构： 1、X 方向丝杠受力分析：X 、Z 方向的工作台滑板及其组件重量（W 1、W 2）以及Z 方向的轴向工作载荷2a F 主要由导轨承担，而X 方向丝杠主要承受X 方向的轴向力F 。

X 方向丝杠所受的总轴向力F 由两部分组成：一是刀具所受的X 方向轴向工作载荷1a F ；二是工作台滑板及其组件重量（W 1、W 2）和Z 方向的轴向载荷在导轨上产生的合成摩擦力N F 两部分组成：F ＝1a F ＋N FN F =μ222)21(W W F a ++=0.12540040015001500⨯+⨯=194.05N式中 F ――丝杠所受的总轴向力 N ；N F ――导轨与工作台滑板之间的摩擦力 N ；1a F ――X 方向的轴向工作载荷 N ；2a F ――Y 方向轴向工作载荷 N ；μ――导轨与工作台滑板之间的摩擦系数，由于导轨与工作台滑板处于边界润滑状态（脂润滑或油润滑），可取μ＝0.05～0.2 ；W 1――X 方向工作台滑板及其组件重量 N ； W 2――y 方向工作台滑板及组件重量 N ；将有关参数代入上述公式可得X 方向丝杠所受的总轴向力F 为：F=F a1+F a2 =800+194.05N=994.05N设计Z 方向的滚珠丝杠螺母机构： 1、Z 方向丝杠受力分析：X 、Z 方向的工作台滑板及其组件重量（W 1、W 2）以及X 方向的轴向工作载荷1a F 主要由导轨承担，而Z 方向丝杠主要承受Z 方向的轴向力F 。

Z 方向丝杠所受的总轴向力F 由两部分组成：一是刀具所受的Z 方向轴向工作载荷2a F ；二是工作台滑板及其组件重量（W 1、W 2）和X 方向的轴向载荷在导轨上产生的合成摩擦力N F 两部分组成：F ＝2a F ＋N FN F =μ222)21(W W F a ++=0.125400400800800⨯+⨯=11.18N式中 F ――丝杠所受的总轴向力 N ；N F ――导轨与工作台滑板之间的摩擦力 N ； 1a F ――X 方向的轴向工作载荷 N ；2a F ――Y 方向轴向工作载荷 N ；μ――导轨与工作台滑板之间的摩擦系数，由于导轨与工作台滑板处于边界润滑状态（脂润滑或油润滑），可取μ＝0.05～0.2 ；W 1――X 方向工作台滑板及其组件重量 N ； W 2――y 方向工作台滑板及组件重量 N ；将有关参数代入上述公式可得X 方向丝杠所受的总轴向力F 为：F=2a F +N F =1200+11.18=1211.18N2、丝杠设计计算及选择当滚珠丝杠副承受轴向载荷时，滚珠和滚道型面间便会产生接触应力。

数控机床设计中滚珠丝杠副的选用与校核

汽轮机顶轴油系统调试过程中顶起高度不够的原因分析
刘振国 1，侯东伟 2 （1.哈尔滨汽轮机有限责任公司，哈尔滨 150046；2.沈阳沈海热电有限公司，沈阳 110043）
摘要：介绍了北京太阳宫燃气热电有限公司汽轮机调试过程中顶轴油系统出现的问题，分析了问题产生的原因，以及
解决方法。
关键词：汽轮机；顶轴油；调试；顶起高度
对值最大者为最大轴向负载。
（2）滚珠丝杠轴的压曲负荷
P1＝η2×
d4 1
La2
×104
（2）
式中:η2 固定－固定安装方式的相关系数；d1－滚珠丝
杠轴的沟槽直径，mm；La－安装间距，mm。
（3）滚珠丝杠轴的允许压缩拉伸负荷
P2＝116×d21
（3）
如计算结果 P1＞Fa 且 P2＞Fa，则可继续进行其它项目
北京太阳宫燃燃气热电有限公司所用汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产，型号为 LN275/CC154 -11.49/0.613/ 0.276/566/566 的三压、再热、两缸两排汽、单轴、双抽凝汽式联合循环汽轮机。本机的顶轴油系统如图 1。顶轴油系
旁通截止阀至无压回油
至
至
至
至
3
4
5
中图分类号：TK263.8
文献标识码：A
文章编号：1002－2333（2009）03－0148－02
火电机组调试过程是机组正式移交生产前的一个重要步骤，它能够充分暴露系统与设备设计、安装中存在的问题，以便及时调整处理，为机组正式投产后的安全稳定运行打下坚实的基础。汽轮发电机组在启动和停机前，应先投入顶轴装置将汽轮发电机转子顶起，以减少轴颈与轴承间的摩擦系数，使盘车装置顺利地投入工作。本文着重分析了北京太阳宫燃气热电有限公司汽轮机调试过程中顶轴油系统在投运时的异常情况，并指出问题产生的原因。 1 系统概况

伺服电机、滚珠丝杆选型与校核

P= 0.20
KW
1、计算允许的最大临界转速nc值
项目
符号
允许的最大临界转速
nc
临界转速计算长度
LC2
支撑系数f
f
丝杠底径丝杠最高当量转速判断最大临界转速是否合格
d2
NB 合格
2、压杆稳定性校核
滚珠丝杠校核
数值 3024 790
15.1
12.5 2400
单位 r/min mm
计算公式 nc=10000000*f*d2/LC22
mm
项目
符号
数值
单位
计算公式
压杆稳定性符合Fc（允许的最大临界压缩负荷力）
安全系数值K1 支撑系数K2 丝杠最大受压长度LC1
预拉伸力Ft 判断压杆稳定是否合格
Fc
K1 K2 LC1 Ft 合格
支撑方式
K2
铰支—铰支
1
3631 0.5 2 820 1523
f 9.7
N
Fc=100000*d24*K1*K2/LC12
总负荷惯量
启动转矩
4、必须转矩
必须转矩
5、电机选择
根据计算，初步确定电机型号，然后输入转子惯量，确
6、负荷与电机惯量比
惯量比
7、负荷与减速机惯量比
负荷与电机惯量比＞5时，考虑采用减速装置，提高惯量匹配；折算后
的惯量比折算到电机轴端转矩 T=TM/i
9)电机功率计算
J L +J B + JL= JC
= 4.51E-04 2π
T S = Nm(J m + = 0.35
kgm2 Nm
(T L +T S )

滚珠丝杠的选用与校核

参考内容
滚珠丝杠副作为一种重要的传动元件，在现代化机械设备中发挥着至关重要的作用。它具有高精度、高刚度、长寿命等特点，被广泛应用于各种高精度机床、机器人、电子设备等场合。本次演示将介绍滚珠丝杠副的选型计算与应用技巧，以期帮助读者更好地理解和应用这一重要传动元件。
一、滚珠丝杠副的选型计算
选型计算是滚珠丝杠副应用中的重要环节，需要根据实际应用场景和设备需求进行选择。以下主要从直径、转速、载荷和工作环境等方面介绍选型计算的方法。
珠丝杠副的应用知识，提高设备的综合性能和可靠性。
参考内容二
随着制造业的不断发展，数控机床已成为现代生产过程中不可缺少的重要设备。而在数控机床中，滚珠丝杠副作为关键的传动部件，直接影响着机床的性能和加工精度。因此，如何合理选择与计算滚珠丝杠副，成为了一个值得探讨的话题。
一、滚珠丝杠副的原理与特点
在数控机床中，滚珠丝杠副的计算主要包括以下方面：
1、选型计算：根据机床的负载和行程需求，计算滚珠丝杠副的直径、长度、精度等级等参数。
2、静力学计算：根据机床的工作状况，计算滚珠丝杠副的静力学性能，如最大弯曲应力、最大剪切应力等，以确保其具有足够的强度和刚度。
3、动力学计算：根据机床的转速和负载情况，计算滚珠丝杠副的动力学性能，如最大接触应力和最大转速等，以确保其具有稳定的运行性能。
4、热力学计算：根据机床的工作温度和环境条件，计算滚珠丝杠副的热力学性能，如热膨胀系数和热容量等，以确保其具有较长的使用寿命。
感谢观看
失败案例：某电子设备在设计中，为了追求低成本，选择了直径较小的滚珠丝杠副来控制设备运动。在使用过程中，丝杠副因负载过大而损坏，导致设备故障。虽然厂家提供了售后服务，但因维修成本高且耗时长，给客户带来了较大损失。

滚珠丝杠的设计与计算

一、滚珠丝杠的特长1、1驱动扭矩仅为滑动丝杠的1/3滚珠丝杠是滚珠丝杠与螺母间的螺纹沟槽做滚动运动，因此可获得高效率，与过去的滑动丝杠相比，驱动扭矩仅为1/3以下（图1与2）。

从而，不仅可将旋转运动变为直线运动，而且可以容易地将直线运动变成旋转运动。

图1：正效率（旋转→直线）图2：反效率（直线→旋转）1、1、1导程角的计算法……………………………………（ 1 ）β：导程角（度）d p：滚珠中心直径（mm）ρh：进给丝杠的导程（mm）1、12推力与扭矩的关系当施加推力或扭矩时，所产生的扭矩或推力可用（2）~（4）式计算。

（1）获得所需推力的驱动扭矩T：驱动扭矩Fa：导向面的摩擦阻力Fa=μ×mgμ：导向面的摩擦系数g：重力加速度（ 9.8m/s2）m：运送物的质量（ kg ）ρh：进给丝杠的导程（ mm ）η：进给丝杠的正效率（图1）（2）施加扭矩时产生的推力Fa：产生的推力（ N ）T：驱动扭矩（N mm ）ρh：进给丝杠的导程（ mm ）η：进给丝杠的正效率（图1）（3）施加推力时产生的扭矩T：驱动扭矩（N mm ）Fa：产生的推力（ N ）ρh：进给丝杠的导程（ mm ）η：进给丝杠的正效率（图2）1、1、3驱动扭矩的计算例用有效直径是：32mm，导程：10mm（导程角：5O41’的丝杠，运送质量为500Kg的物体，其所需的扭矩如下（1）滚动导向（μ=0.003）滚珠丝杠及（μ=0.003，效率η=0.96）导向面的摩擦阻力Fa=0.003×500×9.8=14.7N驱动扭矩（2）滚动导向（μ=0.003）滚珠丝杠及（μ=0.2，效率η=0.32）导向面的摩擦阻力Fa=0.003×500×9.8=14.7N驱动扭矩1、2保证高精度雄联滚珠丝杠，在被恒温控制的工场里，用最高水平的机械设备进行研磨，直到组装，检查，实行彻底的品质管理体系，以保证其精度。

滚珠丝杠设计与校核

（四）滚珠丝杠选择 1、滚珠丝杠工作长度计算余量行程工作台l l l l ++=丝杠工作长度：mm l X 44020320100=++= 丝杠工作载荷：N F X 500=丝杠的工况均为：刷鞋机每天开机6小时；每年300个工作日；工作8年以上。

丝杠材料：CrWMn 钢；滚道硬度为58~62HRC ；丝杠传动精度为mm 04.0±。

平均转速n=125r/min （min /125410005.01000r pv n =⨯=⨯=工作台） 2、计算载荷C F 求解N N F K K K F m A H F C 5505000.10.11.1=⨯⨯⨯==查《机电一体化设计基础》表2-6；2-7；2-8的0.10.11.1===A H F K K K ；；，查表2-4取C 级精度。

表2-6 载荷系数表2-7 硬度系数表2-8 精度系数3、额定动载荷计算aC '计算寿命：h L h1440083006=⨯⨯=' N N L n F C h m C a31601067.1144002005501067.13434≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⨯'=' 4、滚珠丝杠副选择假设选用FC1型号，按滚珠丝杠副的额定动载荷a C 等于或稍大于aC '的原则，选汉江机床厂出品的2004-2.5，N C a 5393=，其参数如下：5、稳定性验算1）由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S ，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数[S]（见表2-10）丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷cr F （N ）按下式计算：22)(l EI F acr μπ= 式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206GPa ；l 为丝杠工作长度（m ）；I a 为丝杠危险截面的轴惯性矩（m 4）；μ为长度系数，见表2-10。

依题意，()49441107.46459.017.014.364m d I a -⨯=⨯==π 取3/2=μ，则N l EI F a Xcr52992221011.144.032107.41020614.3)(⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ N l EI F a Ycr52992221038.1395.032107.41020614.3)(⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ 安全系数2225001011.15=⨯==m cr X F F S2765001038.15=⨯==m cr Y F F S查表2-10，[S]=2.5~3.3。

滚珠丝杠设计计算

滚珠丝杠设计计算引言：滚珠丝杠是一种重要的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。

在设计滚珠丝杠时需要考虑其参数、选型、力学特性等诸多方面，本文将从这些方面详细介绍滚珠丝杠的设计计算。

一、参数设计滚珠丝杠的参数设计包括螺纹直径、导程、螺距等。

其中，螺距是滚珠丝杠最主要的参数之一，它决定了滚珠丝杠的速度和力矩传递能力。

在设计时，可根据所需的传动功率和转速来计算滚珠丝杠的螺距。

同时，导程也是一个需要考虑的参数，一般情况下，导程越小，精度越高，但速度和力矩传递能力相应减小。

二、选型设计滚珠丝杠的选型设计是根据所需传动力矩、转速、精度等参数来选择具体型号的滚珠丝杠。

在选型时，需要考虑实际传动力矩和极限承载力之间的关系，同时还需考虑松紧度、传动效率等参数。

此外，还需要考虑滚珠丝杠的耐用性、使用寿命等因素，从而选择合适的滚珠丝杠型号。

三、力学计算滚珠丝杠在使用过程中，需承受很大的轴向和径向负载，因此需要进行力学计算来确定其承受能力。

在计算中，需考虑传动力矩、负载方向和松紧度等因素。

此外，还需要对其扭转刚度进行计算，以确定滚珠丝杠的稳定性和蠕动问题。

四、材料选择滚珠丝杠的材料选择需要考虑其强度、硬度、耐磨性等因素。

目前常见的滚珠丝杠材料有铬钢、不锈钢、合金钢等。

在选择材料时，需根据实际使用环境、负载类型和工作条件等综合考虑。

总结：滚珠丝杠的设计计算是一个比较复杂的过程，需要全面考虑其参数、选型、力学特性和材料选择等因素。

在实际应用中，需根据不同的使用条件和要求来进行合理的设计和选型。

通过合理的设计计算，可使滚珠丝杠具有更好的性能和耐用性，从而提高机械设备的工作效率和生产效益。

滚珠丝杠的设计计算

3.4 滚珠丝杠螺母副的计算和选型3.4.1 纵向进给丝杠滚珠丝杠的选型螺纹滚道型面的选择 1.单圆弧型面 2.双圆弧型面选择要求:经济易调试稳定选择方案 2双圆弧型面选择原因接触角Ъ不变双圆弧交接处尚有小空隙可容纳一些赃物这读滚珠丝杠有利而不致堵塞滚珠循环方式: 1内循环 2外循环选择方案:外循环选择原因:结构制造较易经济实用轴向间隙的调整和预紧力的选择1垫片式 2螺纹式 3齿差式选择要求: 经济可靠易拆装刚度高选择方案：双螺母垫片式预紧选择原因：结构简单可靠性好刚度高拆装方便丝杠的安装方式①计算进给率引力（N）纵向进给为三角形贴塑导轨：＝1.15×1873＋0.04（2491＋800）＝2500N式中： K－考虑颠复力矩影响的实验系数，综合导轨：K＝1.15－滑动导轨磨擦系数 0.03～0.05G－溜板及刀架重力G＝800N②计算最大动负载FF＝L＝(60×n×T)/10N=1000 /式中： -滚珠丝杠导程，初选＝6mm-最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的（1/2-1/3）, =1.5m/minT-使用寿命，按15000h-运动系数，取＝1.2L－寿命以转为1单位由式知：n=1000 / =(1000×1.5)/6=250r/min由式知：L=(60×N×T)=(60×250×15000)/ =255由式知：F= ×1.2×2500=18246.6N=1862kg③计算最大静负载＝×＝2×1862＝3724N＜＝69678N④滚珠丝杠螺母副的类型选用滚珠丝杠副的直径时，必须保证在一定轴向负载作用下，丝杠在回转100万转后，在它的滚道上不产生点蚀现象。

根据纵向进给丝杠的动负载来选取滚珠丝杠螺母副。

查阅文献附表A表3，可采用 3506型3.5圈一列外循环垫片调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，其额定动载荷为19012N，额定静载荷为69678N，精度等级为3级。

滚珠丝杠设计与校核

滚珠丝杠设计与校核滚珠丝杠的设计与校核主要包括以下几个方面：1.载荷计算：根据机械装置的工作条件和要求，确定滚珠丝杠所需承受的载荷。

这些载荷通常包括径向力、轴向力和弯矩等。

对于不同的应用场合，载荷类型和大小会有所不同。

2.选型：根据所承受的载荷和工作条件，选择合适的滚珠丝杠型号。

选型时需要考虑滚珠丝杠的负载能力、固有刚度、回程差、寿命等性能指标。

3.寿命计算：根据滚珠丝杠的选型参数和工作条件，计算滚珠丝杠的理论寿命。

滚珠丝杠的寿命一般通过其承受的动载荷、工作速度和工作时间等来确定。

4.勘误计算：根据滚珠丝杠所能承受的载荷和工作条件，对滚珠丝杠进行校核计算，以确保其在使用过程中不会发生过载和疲劳破坏。

勘误计算通常包括滚珠丝杠的轴向刚度、轴向刚度误差、背隙、导轨刚度等。

5.衬套选择：对于大负载和高速运动条件下的滚珠丝杠，为了减少滚珠与导轨的接触压力和摩擦，常常需要在导轨上安装衬套。

衬套材料的选择需要保证其良好的自润滑性能和耐磨性能。

6.温升计算：滚珠丝杠在工作过程中会因摩擦和热量的产生而发生温升。

为了保证滚珠丝杠的稳定性和寿命，需要对其温升进行计算和分析，并采取相应的散热措施。

以上是滚珠丝杠设计与校核的主要内容。

在实际工程中，还需要考虑到其他因素，如安装方式、防尘、密封性能等。

同时，根据不同的应用场合和要求，设计与校核的方法和规范也会有所差异。

因此，在进行滚珠丝杠设计与校核时，需要综合考虑材料、制造工艺、装配和调试等方面的因素，确保设计的可靠性和经济性。

总的来说，滚珠丝杠的设计与校核是一项复杂而重要的工作，需要综合考虑多个因素，确保机械装置的性能和可靠性。

只有在滚珠丝杠设计与校核的过程中，各项参数和性能指标得到合理的选择和计算，才能保证滚珠丝杠的正常工作和长寿命。

滚珠丝杆的选型计算

滚珠丝杆的选型计算设计原理：利用滚珠丝杆的工作原理设计一款用于高强玻纤板等墙体材料的自动存储的升降装置，该装置总共有20层，高强玻纤板通过双层运输平台输送到货架上，然后货架随着升降装置向上移动，完成20层玻纤板的存储。

实现的动作要领:货架每层之间的距离为100mm ，高强板的厚度为10mm ，升降装置上升1层，升降装置停止，玻纤板进入货架，当玻纤板完全停放在货架，升降装置迅速上升1层，完成接下来的存储，等到20层完成存储之后，货架通过小车向上提升一定距离，然后通过链条输送到仓库进行存储，升降装置快速复位到原点，等待另一个货架到来。

设计条件：升降装置是垂直运动工作模式，工作台质量为m 1=440kg ，货架的质量为m 2=460kg ，单个工件的质量m 3=80kg 。

丝杆的工作形成长度l s =2000mm 上升的最大速度V u max =80mm/s ，加速时间t 1=0.1s ，减速时间t 3=0.1s ，停止时间t 4=10s ；下降的最大速度V dmax =250mm/s ，加速时间t 5=0.1s ，减速时间t 7=0.1s 。

每分钟往返次数n =0.447min −1，定位精度±2.4mm/2000mm ，反复定位精度±0.3mm ，最小进给量s =0.1/脉冲，工作寿命时间20000h ，驱动马达 AC 伺服马达额定转速N R =3000r/min ，马达的转动惯量（假设）J m =1×10−3kg ∙m 2；减速机减速比i =1.5：1，导向面上的摩擦系数u =0.003（滚动）；导向面的阻力f =20N （无负荷时）。

(1)选定丝杆精度要求的定位精度为±2.4mm/2000mm ，换算为300mm 时允许误差为±2.42000=±0.36300因此，为了满足要求的定位精度，必须选择误差低于±0.36mm/300mm 的导程精度。

滚珠丝杠的设计

滚珠丝杠的设计计算与选用滚珠丝杠滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。

滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。

它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。

由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。

滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。

1)与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。

与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。

在省电方面很有帮助。

2)高精度的保证滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。

3)微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。

4)无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。

5)高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。

滚珠丝杠副特性•传动效率高滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%～98%，为传统的滑动丝杠系统的2～4倍，如图1.1.1所示，所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运动可逆）。

•运动平稳滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。

数控机床滚珠丝杠进给系统设计流程

数控机床滚珠丝杠进给系统设计流程1)根据需求确定设计要求负载（就是丝杠螺母驱动的系统总质量=负载+工作台质量）有效行程（加工过程的可移动范围）进给速度（与电机转速、丝杠导程、减速比有关）最大加速度精度要求与精度保持性配种…………2)负载支撑部件的选取——导轨根据常用丝杠的手册，选取一种导轨型号符合设计要求。

供货商会根据其设计要求推荐一两种导轨，在此基础上进行校核其刚性是否满足，使用寿命是否满足要求等。

具体的校核方法，各个手册上都有计算公式。

3)负载驱动部件的选取——丝杠基于常用的滚珠丝杠进给系统，一般都是直联，故减速比为1。

而常用的伺服电机其最大转速都是3000转，因此可以根据最大进给速度来确定其丝杠导程的大小。

由丝杠导程大小及其行程可基本确定丝杠的公称直径。

根据精度要求和负载确定其丝杠螺母副的结构形式及其预紧力的大小。

选取好丝杠及其丝杠螺母副之后就要进行精确校核是否满足设计要求。

校核的内容主要有寿命校核（各种工况下的受力有关）、转速校核（转速、导程有关）、驱动负载下的应力校核（各种工况下的轴向应力、切向应力及其总应力是否满足材料要求）、热变形及其预拉伸变形量和该变形量下的预拉伸力等等。

上述计算方法和计算公式见选取丝杠的厂家手册。

4)支撑丝杠部件的选取——轴承副根据系统的最大负载力和丝杠预拉伸轴向力总和的大小来确定轴承副的最大轴向载荷，基于该值进一步计算轴承副的预紧力大小、轴承副的额定动载荷、轴承的当量载荷等基本信息，进一步基于这些信息，来确定轴承的型号。

有轴承的型号进一步查出该轴向的型号是否满足设计要求。

上述的计算方法也见轴承厂家的手册。

5)驱动系统的动力源选取——伺服电机伺服电机的选取应进行负载扭矩计算、负载惯量匹配计算以及空载加减速下的转矩计算等。

负载扭矩包含预压扭矩和轴向负荷引起的摩擦扭矩以及轴承的启动扭矩三部分。

其各个计算方法见厂家手册。

负载惯量主要含有丝杠的转动惯量，移动部件折算后的转动惯量以及联轴器的转动惯量，齿轮的转动惯量（有减速机构的）这几部分。

滚珠丝杆设计步骤及其思路

1.确定滚珠丝杠副的导程P h由传动关系图，工作台最高移动速度Vmax ，电机最高转速n max ，传动比i 等确定P hmaxmaxn i V P h •=当电机与滚珠丝杠副直联时i=1m axm axn V P h =计算出的P h 要取较大值圆整。

2.滚珠丝杠副的载荷及转速计算● 最小载荷F min机器空载时滚珠丝杠副的传动力，如工作台重量引起的摩擦力。

● 最大载荷F max选机器承受最大负荷时滚珠丝杠副的传动力。

如机床切削时，切削力滚珠丝杠轴向的分力与导轨磨擦力之和即为F max （这时导轨磨擦力是由工作台、工件、夹具三者总的重量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同引起）。

● 滚珠丝杠副的当量转速n m 及当量载荷F m滚珠丝杠副在n 1, n 2, n 3, …n n 各种转速下，各转速工作时间占总时间的百分比分别为t 1%, t 2%, t 3%… t n %,所承受的载荷分别是F 1, F 1, F 1… F n 。

%%%2211n n m t n t n t n n +⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=3322321131%%%mn n n m n t n F t n F t n F F +⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等时，可采用下列公式计算：2minmax n n n m +=32minmax F F F m +=3.确定预期额定动载荷● 按滚珠丝杠副的预期工作时间L h (小时)计算：)(100603N f f f F L n C ca wm h m m •=● 按滚珠丝杠副的预期运行距离Ls(千米)计算：)(N f f f F P L C ca wm h s m •=● 有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负荷F max 计算：max F f C e am =式中L h —预期工作时间（小时）（见表-5）。

L s —预期运行距离（km ）,一般取250km 。

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