滚珠丝杠设计实例与计算

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。

滚珠丝杠计算

滚珠丝杠的设计步骤：一．确定精度等级不同精度等级表示一定长度的滚珠丝杠机构所对应的导程允许误差。

根据滚珠丝杠机构在具体使用场合所需要提供的定位精度及其具体长度，来确定选择轧制滚珠丝杠或磨制滚珠丝杠，以及其精度等级。

数字越大，精度等级越低。

磨制丝杠的精度等级高于轧制丝杠。

通用机械选择C3或C5.二．确定导程N m=V max×103×60P b×iN m——电机转速；V max——最大进给速度；P b——滚珠丝杠导程；i——电机至丝杠的减速比（电机与蜗杆之间无其他的减速机构，故减速比i=1）在蜗轮蜗杆的计算中，蜗轮转速为n2=143.59r/min，齿轮齿条中小齿轮直径为d3=20mm，所以齿条推主缸的最大速度为：v v=vv3v260000=0.15v/s此处，为达到相应的响应速度，设计最大速度V max=v v= 0.15v/s市面上一般的esp电机额定转速在2000-3000r/min，根据之前选用的电机，设定其最高转速为N m=2000r/min得出：导程P b=4.5mm导程增大，会减小滚珠丝杠的刚度，位移精度，转动惯量（减小转速），增大驱动力矩，但是可以增加寿命。

所以此处，圆三．选定支撑方式1)一端固定，一端支承——中等速度，刚度精度较高；2)两端固定——高速回转，高精度，丝杠长度较大；3)两端支承——中等速度，刚度精度一般；4)一端固定，一端自由——低转速，低精度。

一般选用1,2的方式，支承轴承选用大接触角（60°）的高刚度专用角接触轴承。

此处工作行程小，最大速度也不是很大，所以选择一端固定一端支承的方式。

四．选定丝杠外径选定丝杠外径时，需考虑三个因素。

初选：1)在按定位精度选定的滚珠丝杠系列中选定；2)在相应精度等级以及丝杠长度下，丝杠外径必须满足所要求的轴向间隙；3)在标准的导程——丝杠外径组合中选定丝杠外径。

初步选定丝杆外径为40mm ，内径为20mm ，推杆直径为15mm 。

(完整版)TBI滚珠丝杠选型计算举例讲解

深圳tbi滚珠丝杠选型计算举例选取的滚珠丝杠转动系统为：磨制丝杠(右旋)轴承到螺母间距离(临界长度) ln= 1200mm固定端轴承到螺母间距离 Lk= 1200mm设计后丝杠总长 = 1600mm最大行程 = 1200mm工作台最高移动速度 Vman= 14（m/min）寿命定为 Lh= 24000工作小时。

μ= 0.1 （摩擦系数）电机最高转速 nmax= 1800 （r/min）定位精度：最大行程内行程误差 = 0.035mm300mm行程内行程误差 = 0.02mm失位量 = 0.045mm支承方式为(固定—支承)W = 1241kg+800kg （工作台重量+工件重量）g=9.8m/sec2(重力加速度)I=1 (电机至丝杠的传动比)Fw=μ×W ×g = 0.1×2041×9.8 ≈ 2000 N(摩擦阻力)运转方式轴向载荷F a=F+F w（N）进给速度(mm/min)工作时间比例无切削F1=2000V1=14000q1=15轻切削F2=4000V2=1000q2=25普通切削F3=7000V3=600q3=50重切削F4=11000V4=120q4=10F a --- 轴向载荷（N） F --- 切削阻力（N） Fw--- 摩擦阻力（N）从已知条件得丝杠编号：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（法兰式双螺磨制丝杠）从定位精度得出精度精度不得小于P5级丝杠FDG_-_X_R-_-P5-1600X____计算选定编号导程= 14000/18000≈7.7mm在此为了安全性考虑：P =10(mm)运转方式进给速度(mm/min)进给转速(r/min)无切削V1=14000n1=1400轻切削V2=1000n2=100普通切削V3=600n2=60重切削V4=120n2=12平均转速平均载荷时间寿命与回转寿命=24000×266×60=383040000转次额定动载荷以普通运动时确定fw取 1.4得：额定动载荷 Ca≥39673N以Ca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：公称直径： d0=40mm 丝杠底径： d=33.9mm 导程：Pho=10mm 循环圈数：4.5额定动载荷为：48244N。

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。

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（完整版）TBI滚珠丝杠选型计算举例讲解.docx安昂传动 1传动世界深圳 tbi 滚珠丝杠选型计算举例选取的滚珠丝杠转动系统为：磨制丝杠 ( 右旋 )轴承到螺母间距离 ( 临界长度 ) l n = 1200mm固定端轴承到螺母间距离L k = 1200mm设计后丝杠总长 = 1600mm最大行程 = 1200mm工作台最高移动速度 V man = 14 （m/min）寿命定为 L h = 24000 工作小时。

μ= 0.1 （摩擦系数）电机最高转速 n max = 1800（r/min ）定位精度：最大行程内行程误差 = 0.035mm300mm行程内行程误差 = 0.02mm失位量 = 0.045mm支承方式为 ( 固定—支承 )W = 1241kg+800kg （工作台重量 +工件重量）g=9.8m/sec 2( 重力加速度 )I=1 ( 电机至丝杠的传动比 )Fw=μ× W ×g = 0.1 ×2041×9.8 ≈ 2000 N( 摩擦阻力 ) 运转方式轴向载荷进给速度a w（ N）工作时间比例F =F+F(mm/min)安昂传动 2传动世界无切削轻切削普通切削重切削F1=2000F2=4000F3=7000F4=11000V1=14000q =15=10001V2q =252V =600q =5033V 4=120q4=10F a ---轴向载荷（N）F ---切削阻力（N）F w---摩擦阻力（N）从已知条件得丝杠编号：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 （法兰式双螺磨制丝杠）从定位精度得出精度精度不得小于P5 级丝杠FDG_-_X_R-_-P5-1600X____计算选定编号导程= 14000/18000 ≈7.7mm在此为了安全性考虑： P ho =10(mm)运转方式进给速度进给转速(mm/min)(r/min)无切削V 1=14000n1=1400轻切削V 22=1000n =100普通切削V 32=600n =60重切削V 4=120n2=12平均转速平均载荷时间寿命与回转寿命=24000×266×60=383040000转次额定动载荷以普通运动时确定fw 取 1.4得：额定动载荷C a≥39673N以C a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：公称直径： d 0=40mm丝杠底径： d 0 =33.9mm 导程： P ho=10mm循环圈数： 4.5额定动载荷为： 48244N。

滚珠丝杠设计实例与计算

计算举例某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算:已知: 工作台重量 W1=5000N 工作及夹具最大重量W2=3000N 工作台最大行程 LK=1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦系数μ0=0.2 快速进给速度 Vmax=15m/min 定位精度20 μm/300mm 全行程25μm 重复定位精度10μm要求寿命20000小时(两班制工作十年)。

表11)确定滚珠丝杠副的导程因电机与丝杠直联，i=1 由表1查得代入得，按第2页表，取2）确定当量转速与当量载荷（1）各种切削方式下，丝杠转速由表1查得代入得（1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷由表1查得代入得（3）当量转速由表1查得代入得（2）当量载荷代入得3）预期额定动载荷（1）按预期工作时间估算=1.3按表9查得：轻微冲击取 fw按表7查得：1～3取=0.44按表8查得：可靠性97%取fc=20000小时已知：Lh代入得计算：（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载Fmax=4.5按表10查得：中预载取 Fe代入得取以上两种结果的最大值4）确定允许的最小螺纹底径（1）估算丝杠允许的最大轴向变形量① ≤（1/3～1/4）重复定位精度② ≤（1/4～1/5）定位精度: 最大轴向变形量µm已知：重复定位精度10µm, 定位精度25µm① =3② =6取两种结果的小值=3µm(2）估算最小螺纹底径丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式(1.1～1.2)行程+（10～14）已知：行程为1000mm,代入得5）确定滚珠丝杠副的规格代号（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式（2）由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-36) 确定滚珠丝杠副预紧力其中7）行程补偿值与与拉伸力（1）行程补偿值式中：=（2～4）(2) 预拉伸力代入得8）确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格（1）轴承所承受的最大轴向载荷代入得（2）轴承类型两端固定的支承形式，选背对背60°角接触推力球轴承（3）轴承内径d 略小于取代入得（4）轴承预紧力预加负荷≥（5）按样本选轴承型号规格当d=30mm 预加负荷为：≥FBP 所以选7602030TVP轴承d=30mm预加负荷为9 ) 滚珠丝杠副工作图设计(1) 丝杠螺纹长度Ls：L s =Lu+2Le由表二查得余程Le=40绘制工作图（2）两固定支承距离L1按样本查出螺母安装联接尺寸丝杠全长L（3）行程起点离固定支承距离L由工作图得Ls=1290=1350L1L=1410=30L10 ) 电机选择（略）11 ) 传动系统刚度（1）丝杠抗压刚度1）丝杠最小抗压刚度= 6.6 ×10Ksmin：最小抗压刚度 N/m Ksmind：丝杠底径2L：固定支承距离1=575 N/mKsmin2）丝杠最大抗压刚度=6.6 ×10KsmaxK：最大抗压刚度 N/m smaxK=6617 N/msmax(2) 支承轴承组合刚度1)一对预紧轴承的组合刚度KBO=2×2.34KBO：一对预紧轴承的组合刚度 N/mdQ：滚珠直径 mmZ ：滚珠数Famax ：最大轴向工作载荷 N：轴承接触角由样本查出7602030TUP轴承是预加载荷的3倍dQ=7.144 Z=17 =60Kamax=8700 N/mKBO=375 N/m2）支承轴承组合刚度由表13两端固定支承K b =2 KBOKb=750 N/mKb：支承轴承组合刚度 N/m 3）滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度K C = KC(KC：滚珠和滚道的接触刚度 N/mKC：查样本上的刚度 N/mFP：滚珠丝杠副预紧力 NCa：额定动载荷 N由样本查得：K C =1410 N/m；Ca=3600N；FP=1000 N得KC=920 N/m12) 刚度验算及精度选择（1）== N/m= N/mF=已知W1=5000 N ，=0.2F1000 N0=F：静摩擦力 N：静摩擦系数：正压力 NW1（2）验算传动系统刚度Kmin：传动系统刚度 NKmin已知反向差值或重复定位精度为10K=222＞160min（3）传动系统刚度变化引起的定位误差=1.7m（4）确定精度：任意300mm内的行程变动量对半闭环系统言， V300pV≤0.8×定位精度-300p定位精度为20m/300V＜14.3m300p丝杠精度取为3级V300p=12m＜14.3(5) 确定滚珠丝杠副的规格代号已确定的型号：FFZD公称直径：40 导程：10螺纹长度：1290丝杠全长：1410P类3级精度FFZD4010-3-P3/1410×129013) 验算临界压缩载荷Fc： N丝杠所受最大轴向载荷Fmax小于丝杠预拉伸力F不用验算。

滚珠丝杠的设计

选用滚珠丝杠副设计步骤实例一、设计计算条件工作台重：W 1=8000N 工件重：W 2=5000N 最大行程：S max =760mm 丝杠两端支承间距：l s =1080mm 螺纹全长S=1000mm 安装方式固定—固定定位精度：±0.012/300mm （空载）重复定位精度：±0.006mm （空载）寿命：L h =15000h 工作台摩擦系数：μ=0.04 驱动电机：N max =1500r/m切削方式：车铣或铣削，一般工作状态，工作条件（见表1）摩擦阻力：F r =（W 1 +W 2）·μ=520(N)表1二、设计计算1、选择导程L L ≥）（mm 10150015000max max ==N V 取L=10mm2、计算当量载荷F m 、当量转速N m (见表2)计算公式31n n 2211n n 3n 22321131m t ...t t t ...t t ）（•++••+•••++••+••=N N N N F N F N F Fn21nn 2211m t ...t t t ...t t +++•++••+•=N N N N表2代入公式得F m =2776（N ） N m =477（l/min ） 3、寿命：计算公式63m w 10f a ⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=F C Lm h 60N LL ⨯=6s 10L L L •= 式中L ——回转时间 r （见表3）L h ——寿命时间 KmC a ——额定动载荷 N （见产品样本） f w ——载荷系数（见表4）滚珠丝杠副预期工作寿命L h 表3 载荷系数f w 表4静态安全系数f d 表54、计算动载荷C a ′ 根据工作状态，取f w =1.2计算公式C a ′=（60×N m ×L h ）1/3·F m ·f w ×102=25130(N)5、计算静载荷C oa ′ （N ）计算公式C oa ′=f a ·F max式中f a ——静态完全系数（见表5） 6、计算临界转速N c 、r/min72s 12210l d f r d 260Nc ⨯•=•••••=A g I E πλα 式中λ•f ——与安装方法有关的常数d 1——丝杠底径mm l s ——丝杠支承间距mm α——安全系数 α=0.5表6临界转速系数λ、f 表7 临界载荷系数f s 、m 表87、临界载荷P a (N)2s 2s l f 2Pa IE ••••=π=m •424110⨯sl d 式中f s 、m ——与安装方法有关常数（见表8）8、确定名义直径1）根据临界转速得d 1≥72s c 10fl-⨯•N （mm ）N c =N 1=1500r/min f=21.9 d 1≥8mm2) 根据d •N 值d 0•N ≤50000~70000 取N=N 1d 0≤7.4615007000070000==N (mm) 3）根据临界载荷得d 1≥4142a 10m ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯•-s l P P a =f 3=10520N,m=20.3 得d 1≥16(mm) 由1)、2)、3)可知d 1≥16mm d 0≤46.7mm4）螺母的选择螺母结构形式的选择可根据具体结构而定从NSK 产品样本查得数据见表6从表6可知d 0=40mm ，l 0=10mm 的DFD4010-4滚珠丝杠副能满足`要求。

上银滚珠丝杠计算案列

上银滚珠丝杠计算案列
上银滚珠丝杠计算案例：
假设你需要选择一款上银滚珠丝杠，已知以下参数：
1. 行程：L = 100mm
2. 负荷：F = 1000N
3. 速度：v = 100mm/s
4. 工作温度：T = 25℃
5. 寿命：Lifetime = 1000h
根据上银滚珠丝杠的选型手册，可以查到以下数据：
1. 滚珠丝杠的导程：P = 10mm
2. 滚珠丝杠的直径：D = 40mm
3. 滚珠丝杠的螺纹长度：L' = 150mm
4. 滚珠丝杠的材料：SCM440
5. 滚珠丝杠的动摩擦系数：μ= 0.08
现在我们需要计算以下几个参数：
1. 滚珠丝杠的额定载荷
2. 滚珠丝杠的额定速度
3. 滚珠丝杠的寿命
计算过程如下：
1. 滚珠丝杠的额定载荷：
根据公式F = P * f，其中f 为滚珠丝杠的导程，可以得到f = F / P = 1000N / 10mm = 100N/mm。

2. 滚珠丝杠的额定速度：
根据公式v = P * n，其中n 为滚珠丝杠的转速，可以得到n = v / P = 100mm/s / 10mm = 10rpm。

3. 滚珠丝杠的寿命：
根据公式Lifetime = L' * μ* θ，其中θ为滚珠丝杠的疲劳角度，可以得到θ= Lifetime / (L' * μ) = 1000h / (150mm * 0.08) = 62500圈。

综上，这款上银滚珠丝杠的计算结果如下：
1. 额定载荷：100N/mm
2. 额定速度：10rpm
3. 寿命：62500圈。

滚珠丝杠设计计算

HJG-S系列滚珠丝杠副的主要性能选择1 、轴向载荷、寿命（1）、额定动载荷 Ca一批相同的滚珠丝杠副 , 在轴向载荷 Fa 的作用力以较高的速度运转 10 ° 转 , 其 90% 的滚珠丝杠副不产生疲劳剥伤 , 此时的轴向载荷 Fa 称为该规格的额定动载荷 (Ca), 此值可在 HJG-S 具体尺寸规格表中查得。

（2）、额定静载荷 CaoCao 系指滚珠丝杠副在静止（或转速较低）状态下，承受最大接触应力的滚珠和滚道接触面的塑性变形量之和为钢球直径的万分之一时的轴向载荷，此值可在 HJG-S 具体尺寸规格表中查得。

（3）、回转寿命 L式中： L---- 加转命令： Ca---- 额定动载荷（ N ）： Fa---- 轴向载荷（ N ）： Fw---- 载荷系数。

无冲击载荷平滑运动时 Fw=1.0-1.2普通运动时 Fw=1.2-1.5冲击振动时 Fw=1.-2.5(4) 、时间寿命 Lh式中： Lh---- 时间寿命； L---- 回转寿命； n---- 转速（转 / 分）2 、按预期工作时间确定预期额定动载荷 Cam式中： Lh---- 预期工作时间（小时）见表 a ； fa---- 精度系数见表 b ； fc---- 可靠性系数一般 fc=1 ； fw---- 负荷系数见表 c 。

---- 当量转速（转 / 分）Fm---- 表示当量载荷（ N ）表 a 各类机械预期工作时间 Lh （小时）机械类型工作时间普通机床 5000—10000普通机床 10000—15000数控机床 20000精密机床 20000测试机床 15000航空机械 1000表b精度系数 1.2.3 4.5 7 10fa 1.0 0.9 0.8 0.8表c负荷系数无冲击、平稳轻微冲击伴有冲击、振动fw 1—1.2 1.2—1.5 1.5—23、滚珠丝杠副的预加负荷（1）、滚珠丝杠、螺母间的预加负荷FP为了消除轴向间隙，增加滚珠丝杠副的刚性和定位精度，在丝杠螺母间加以预加负荷FP。

一滚珠丝杠副设计计算

一滚珠丝杠副设计计算：1确定滚珠丝杆副的导程：n P51500210151033max max =⨯⨯=⨯=in v P h 由表15 可知 m i n /15max m v = m i n /1500max r n = 2确定当量转速与当量载荷：（1）丝杠转速：min /6010526.0103311r ip v n h =⨯⨯=⨯= (切削方式下） min /15001010215103322r ip v n h =⨯⨯=⨯=（非切削方式下）已知：min /6.01m v = m i n /152m v =（2）各种切削方式下丝杠轴向载荷:N u F 398.9202.01=⨯⨯==ω （切削方式下） N u F 398.9202.02=⨯⨯==ω （非切削方式下）已知2.0=u 8.920⨯=ω（3）当量转速 m n ：min /20410010150010090601001002211r t n t n n m =⨯+⨯=+= 已知： 901=t 102=t（4）当量载荷m F ：N n t n F n t n F F m m m 4010020410150039100204906039100333322321131=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯+= 3预期工作时间估算：（1） c a m n m am f f f F L n C 100603ω==44.011001.14020000204603⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =626N 按表9查得取3.1=ωf表7查得 1～3级取0.1=a f表8查得可靠性97%取44.0=c f已知 h L h 20000= （2）拟采用预禁滚珠丝杠副，按最大负载max F 计算，180405.4max =⨯==F f C e am N表10查得：中预载取e f =4.5在这两种方案中取am C 最大值am C =626N4确定允许的最小螺纹底径（1）估算丝杠允许的最大轴向变形量：a ）⎪⎭⎫ ⎝⎛<41~31m σ 重复定径精度 1041~31⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛<m σ 取m σ=3m μ b) ⎪⎭⎫ ⎝⎛≤51~41m σ 定径精度 2551~41⨯⎪⎭⎫⎝⎛≤m σ 取m σ=6m μ 取以上两种方案中的最小值，即m σ=3m μ已知重复定径精度10m μ，定径精度25m μ（2）估算最小螺纹底径m d 2丝杠要求预拉取两端固定的支承形式L ≈(1.1~1.2)行程+（10～14）h pL=1.2⨯1000+14⨯5=1270mm 398.9202.000=⨯⨯==ωu F039.0039.002==m m LF d σφmm 53127039=⨯ 已知行程为1000，ω =20⨯9.8 ， u=25确定滚珠丝杠副的规格代号1）选用循环滚动正反器法蓝，直筒双螺母垫片预紧形式FF2D.2）由计算出的`m P `am C m d 2在样本中取相应规格的滚珠丝杠副 FF2D1605—3 h p =56267600=>=am a C C . 59.1222=>=m d d 6确定滚珠丝杠副预紧力P Fmax 31F F P =N F P 133931=⨯= N F F 391max == 7行程补偿值：(1) mm L L L L a n c N 111315283100021=⨯====== 10001=C L =n L （查样本）()154~2==h a P Lt ∆温度差取5.2℃C=11.8t ∆N L ⨯310=8.321011135.28.113=⨯⨯⨯-~~(2)预拉伸力t F2295.1td F t ∆==8119.125.295.12=⨯⨯ N 8确定滚珠丝杠副支承用的轴承的型号、规格(1)轴承所承受的最大轴向载荷max B FN F F F t B 85039811max max =+=+=(2)轴承类型：两端固定的支承形式背对背 60°接触角推力角接触球轴承(3)轴承内径dd 略小于2d =12.9mm 即取2d =12mm（4）轴承预紧力BP FN F F B BP 2838503131max =⨯== 轴承样本上规定预紧力应大于轴承所受最大载荷max B F 的31（5）按样本选轴承型号、规格d=12mm 型号：7602012TVP;d=12mm 预加负载BP F ≥即预加负载为：N F BP 2832900=> 9滚珠丝杠工作图设计：（1）丝杠螺纹长度S Lmm L L L e v S 115320211132=⨯+=+= 由表查得。

滚珠丝杠副的设计计算

• 解：(1) 求计算载荷Fc
FC K F K H K AFm
1.2 1.0 1.0 3800 4560(N )
• (2) 根据寿命条件计算额定动载荷 Ca'
Ca'
FC
3
nm Lh 1.67 104
100 15000 4560 3 1.67 104
20422(N )
(3)按照满足Ca≥ C'a旳原则选择丝杠副尺寸，查表得如下规格：
规格型号
D0
公称导程
p
丝杠外径
d
钢球直径
d0
丝杠内径
d1
循环圈数
动负荷 Ca(KN)
FFZD3210-3 32 10
32.5 7.144 27.3
-
25.7
FFZD5006-5 50
6
48.9 3.969 45.76
-
26.4
• 考虑多种原因，选FFZD5006-5，其中：
•
公称直径：D0=50mm
FFZD5006-5 50
6
48.9 3.969 45.76
-
26.4
• (4) 稳定性验算 • ①因为一端轴向固定旳长丝杠在工作时可能发生失稳,
所以在设计时应验算其安全系数S,其值应不小于[S]。
• 丝杠不会发生失稳旳最大载荷称为临界载荷 Fcr
Fcr
2EIa ( l)2
• 式中：E—丝杠旳弹性模量，对钢 E 206GPa
I a —丝杠危险截面旳轴惯性矩
Ia
d14
64
0.045764 64
2.15107 m4
—长度系数，双推-简支时， 2 / 3
Fcr
2 EIa ( l ) 2

滚珠丝杠的设计与计算

滚珠丝杠的设计与计算滚珠丝杠是一种常用的传动元件，广泛应用于机械设备中。

它通过滚珠在螺纹与螺纹碗之间滚动，实现螺旋运动。

滚珠丝杠具有高精度、高刚性和高效率的特点，因此在自动化设备、数控机床等领域得到广泛应用。

1.材料选择：滚珠丝杠的材料要求具有高强度、耐磨性和耐腐蚀性。

常用的材料有合金钢、不锈钢和工程塑料等。

根据应用环境和负载要求选择合适的材料。

2.基础参数计算：滚珠丝杠设计的第一步是计算基础参数，包括螺距、导程、负载和转速等。

螺距是指在螺纹长度（螺纹峰到螺纹峰之间的距离）上所包含的单位螺纹数，导程是指螺纹移动一周所移动的距离。

负载是指滚珠丝杠所能承受的最大负荷，转速是指滚珠丝杠一分钟内所转过的圈数。

3.力学计算：滚珠丝杠的设计需考虑受力情况。

根据负载和转速计算滚珠丝杠所受到的轴向力、径向力和弯矩力等。

轴向力是指滚珠丝杠在拉伸和压缩方向所受到的力，径向力是指滚珠在滚珠丝杠螺纹轨迹上所受到的力，弯矩力是指滚珠丝杠在扭转方向所受到的力。

4.丝杠型号选择：根据基础参数和力学计算结果选择合适的丝杠型号。

不同型号的滚珠丝杠具有不同的直径、丝距和滚珠数量等，根据具体需求选择适合的型号。

5.传动效率计算：滚珠丝杠的传动效率是指输入功率与输出功率之比。

传动效率计算涉及滚珠丝杠的摩擦力、阻力和滚动摩擦系数等参数。

通过计算传动效率可以评估滚珠丝杠的工作效能和能耗情况。

6.寿命预测：滚珠丝杠设计也需考虑其使用寿命。

根据负载、转速和设计要求等计算滚珠丝杠的寿命。

常用的寿命计算方法有滚动疲劳强度法、滚动疲劳寿命法和滚动接触应力分析法等。

综上所述，滚珠丝杠的设计与计算涉及材料选择、基础参数计算、力学计算、丝杠型号选择、传动效率计算和寿命预测等。

通过科学合理的设计和计算，可以满足滚珠丝杠在机械设备中的高精度传动需求，提高设备的性能和效率。

工作台和滚珠丝杠的计算

根据工况调整预紧力，以减小滚珠与丝杠之间的间隙，提高传动稳定
性。
润滑系统
建立有效的润滑系统，定期对滚珠丝杠进行润滑，降低摩擦和磨损。
优化工作台和滚珠丝杠的配合关系
总结词
工作台和滚珠丝杠之间的配合关系对整个系统的性能产生重要影响。
几何精度
确保工作台和滚珠丝杠的几何精度，减小配合误差，提高系统稳定性。
工作台的参数选择
工作台尺寸
根据工作需求和设备尺寸，选择合适的工作台尺寸，确保其具有
足够的承载能力和稳定性。
材料选择
根据使用环境和负载要求，选择合适的工作台材料，如铸铁、钢板、铝材等，以满足强度、耐磨和防锈等要求。
精度要求
根据加工或装配的精度要求，选择合适的工作台精度等级，确保其具有稳定的平面度和几何精度。
工作台和滚珠丝杠的计算
目录
• 工作台和滚珠丝杠的基本概念 • 工作台和滚珠丝杠的计算公式 • 工作台和滚珠丝杠的参数选择 • 工作台和滚珠丝杠的计算实例 • 工作台和滚珠丝杠的优化建议
01
工作台和滚珠丝杠的基本概念
工作台的定义和作用
定义
工作台是机床中用于支撑和固定工件的平台，通常由高强度材料制成，具有良好的耐磨性和刚性。
作用
工作台主要用于支撑和固定工件，确保工件在加工过程中保持稳定，防止工件移动或变形。同时，工作台也用于安装夹具、定位元件等辅助工具，以便更好地控制工件的加工精度和位置。
滚珠丝杠的定义和作用
定义
滚珠丝杠是一种将旋转运动转换为直线运动的传动装置，由螺杆、螺母和滚珠组成。
作用
滚珠丝杠在机床中主要用于实现工作台的进给运动，将伺服电机或主轴的旋转运动转化为工作台的直线运动，从而控制刀具的进给速度和位置。滚珠丝杠具有高精度、高刚性和高效率的特点，是数控机床、加工中心等高端机床中的关键部件。

TBI滚珠丝杠选型计算举例讲解

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= 1200mmL= 1200mm= 1600mm= 1200mmV= 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 = 0.035mm300mm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=60V=120 n2=12平均转速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 1.4C≥39673NC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：4.548244N。

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+2Le1280mm加上螺母总长⼀半84mm(从系列表中查出螺母总168mm)。

滚珠丝杠选型计算实例

滚珠丝杠选型计算实例引言：滚珠丝杠广泛应用于各种机械设备中，用于传递力和运动。

在选择滚珠丝杠时，我们需根据所需的负载和速度来进行选型计算。

本文以一个葡萄压榨机为例，详细介绍滚珠丝杠选型的具体计算过程。

问题描述：葡萄压榨机需要进行滚珠丝杠选型，以下是该机器的技术参数：1.负载力：1000N2. 运动速度：500mm/s3. 滚珠丝杠长度：2000mm4.频繁启停次数：50次/分钟5.工作时间：8小时/天6.年工作天数：300天1.计算负载的动态载荷动态载荷C和速度系数fn的取值根据蜗轮原理计算得到。

根据所给的负载力1000N，查表可得C=15.2kN。

假设滚珠丝杠为M级精度，根据精度等级表可得速度系数fn=1所以动态载荷为：P=fn*C = 1*15.2kN = 15.2kN2.计算滚珠丝杠的选型参数根据公式，滚珠丝杠的选型参数可以通过以下公式计算得到：ηm = (L2/(9800*T))*(P+(Ffr*Dx))/Pηs = (L2/(9800*T))*(Mg+(Ffr*Dx))/Mgη=ηm*ηs其中ηm为滚珠丝杠的机械效率；L为滚珠丝杠的长度，单位为mm；T为转速，单位为rpm；P为动态载荷，单位为N；Ffr为滚珠丝杠的摩擦力；Dx为负载点至滚珠丝杠端部的距离，单位为mm；Mg为滚珠丝杠的总负载，即负载力与滚珠丝杠自身重力的和。

根据给定的参数，填入上述公式计算：L = 2000mmT=50次/分钟=0.833转/秒P=1000NMg=1000N+m*g（m为滚珠丝杠自身重力，g为重力加速度）假设m为100kg，则m * g = 100 * 9.8 = 980NFfr的计算需要知道滚珠丝杠的摩擦系数f以及角接触球轴承和螺纹直径Dm之间的比值（即尺寸系数），根据滚珠丝杠选型手册查表可得f = 0.005，尺寸系数为1.0。

Ffr = f * P = 0.005 * 1000N = 5NDx取滚珠丝杠长度的1/4，即Dx=2000mm/4 = 500mm代入公式计算得：ηm=(2000/(9800*0.833))*((15.2*1000)+(5*500))/(15.2*1000)=0. 54ηs=(2000/(9800*0.833))*((1000+980)+(5*500))/(1000+980)=0.57η=0.54*0.57=0.3083.计算寿命需求滚珠丝杠的寿命计算主要通过L10寿命来表示。

滚珠丝杠设计计算案例

滚珠丝杠设计计算案例
嗨呀，朋友们！今天咱就来讲讲滚珠丝杠设计计算案例。

你们知道吗，这滚珠丝杠就像是机器的小脊梁骨，起着至关重要的作用呢！
比如说，在一个工厂里，那些大型设备就全靠滚珠丝杠来精确传动呀。

就好像一辆汽车，滚珠丝杠就是那连接轮子和引擎的传动轴。

咱就拿个实际的例子来讲。

有一次，我们接到一个项目，要设计一条输送线的滚珠丝杠。

哇，那可真是个挑战呀！我们得考虑好多因素呢，像负载多大呀，速度要多快呀，精度得达到啥标准呀。

这就像是在给一个运动员定制装备，得方方面面都考虑周到。

当时我们几个人围在一起，激烈地讨论着。

“哎呀，这个负载可不能小了。

”“对呀，速度也得够快才行。

”大家你一言我一语的。

然后我们就开始算呀算，根据各种公式和数据，一点点地琢磨。

这可不是一件轻松的事儿啊！
经过好多天的努力，终于算出了最合适的滚珠丝杠参数。

等装上去一试，嘿！完美运行！那种感觉，就像自己亲手打造了一个小奇迹一样，心里别提多自豪了！
所以说呀，滚珠丝杠的设计计算真的太重要了。

这可关系到整个机器能不能顺畅运行，能不能达到我们想要的效果。

要是设计不好，那可就糟糕喽，就像一辆车没有好的传动轴，还怎么跑呀？我觉得呀，对于滚珠丝杠设计计算，我们一定要认真对待，不能马虎，要像对待宝贝一样精心计算。

你们说是不是呀！。

例子滚珠丝杠的选择与计算

一、如图1所示滚珠丝杠的传动系统中，采用右旋丝杠，支承方式为双推-简支式，根据对刚度和失动量的要求，选用法兰式双螺母丝杠（FDG ），丝杠有效行程=800mm ，工作台最高移动速度V max =14（m/min ），寿命定为L h =24000工作小时，摩擦系数μ=0.1，电机最高转速n max =1800（r/min ），最大行程内行程误差小于0.02mm ，300mm 行程内行程误差小于0.02mm ，工作台重量为600kg ，工件与卡具最大重量总合为500kg ，重力加速度g=9.8m/s 2，丝杠的平均转速为266r/min,刀具切削加工时的平均切削力的水平分力为2000N ，切削时的最大载荷下分力为N F x 400=，N F y 9000=。

图1 滚珠丝杠副简图1、计算空载摩擦阻力f F 和切削加工时的摩擦阻力jf F】【或Kg 110)(10788.91.01100)500600(N g F f =⨯⨯=⨯⨯+=μ】【或Kg 1118)(11188.91.01500400)500600(N g F jf =⨯⨯=⨯+⨯⨯+=μμ2、确定滚珠丝杠副的导程0l 。

根据题目给定条件，步进电机直接与滚珠丝杠副连接，其传动比为1。

所以则有：)(8.7)(00778.0180014max max 0mm m n V l ==== 根据国际标准ISO/DIS 3408-2-1991或GB/T17587.2-1998，确定丝杠的基本导程为大于8mm 。

3、根据平均负载计算滚珠丝杠副的最大动载荷Q F ，硬度系数取1.0。

设滚珠丝杠副在工作时的平均工作载荷为cp F 。

则)(181300021118N F F F gcp jf cp =+=+=滚珠丝杠副的寿命系数万转）(04.383102662400060106066=⨯⨯==h nL L 则有：)(07.40759~686.326073470]5.1~2.1[2.126.73118]5.1~2.1[2.104.383F L 3W 3N F f F cp H Q =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=4、结合最大静载荷，从附表中选择丝杠并写出丝杠的参数：丝杠的型号，公称直径，丝杠底径，导程，循环圈数，额定动载荷，额定静载荷，螺母的总长。

滚珠丝杠的设计和计算

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。

滚珠丝杠计算

w
106
Lh

60
L N
m
选用丝杠时寿命太短或太长都不合适，使用过长的寿命会使选择的丝杠的尺寸太大，造成不经济的结果，因此大部分都会选择在10000小时到20000小时。
综合上述所选主要技术参数，根据滚珠丝杠产品样本，即可确定所选滚珠丝杠副型号规格。如验算不满足要求，另选其它型号，重复以上步骤，直至满足要求为止。
滚珠丝杠副产品样品
6）刚度计算
（1）丝杠拉压刚度
Ks
d 2
1
E
lS
103
（2）钢球与螺纹滚道区的接触刚度
1
K
' c

K
c

F 0.1
pr
C
a
3
（3）轴承的刚度
3
F
pr
Kb
a0
K c ——无预紧力下螺纹滚道接触刚度
F pr ——螺母预紧力（约等F于max3
）
传动系统综合刚度 K
4
m ，f —— 与安装方法有关定的常数 c
4)计算动载荷
1
C N L F f (60 )3
102
a
m
h
m
w
式中 Lh ：寿命时间
f ：载荷系数（在平稳无冲击状态取1.2） w
5)螺母与支撑轴承选择
根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，采用双推简支式丝杠螺母副，即一端装止推轴承，另一端装向心球轴承，选择双螺母垫片调隙式，这样结构简单，刚性好，预紧可靠，调整方便。滚珠循环采用外循环式，它的特点是工艺简单，易于制造，经济实用。
定位精度：
重复精度：
失动量：