(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) 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 = 0.035mm

300mm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=10

F 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 =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 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

=33.9mm 导程：P

ho

=10mm 循环圈数：4.5

额定动载荷为：48244N。

丝杠编号：FDG 40 × 10R - P5 - 4.5 - 1600 × ____预紧载荷

F

ao = F

max

/3=11000/3 ≈ 3666 N

丝杠螺纹长度

L

u =L

1

-2L

e

L

1

=L

u

+2L

e

=1200+2×40=1280mm

丝杠螺纹长度不得小于1280mm加上螺母总长一半84mm(从系列表中查出螺母总长168mm)。

得丝杠螺纹长度≥ 1364m。

在此取丝杠螺纹长度 L

1

=1400mm

则轴承之间的距离L

s

=1400mm

丝杠编号： FDG - 10R - P5 - 4.5 - 1600 × 1400

丝杠公称直径

公称直径由允许工作转速与工作容许轴向载荷来推算得出。临界转速及允许工作转速：

n

kper ≤0.8×n

k

n

k

≥ n

kper

/0.8

以安装形式确定f

nk

取18.9。

可知丝杠螺母底径大于ø 13.7

当P

ho

=10(mm)、最高转速达到1400（r/min）时，系列表中适合的公称

直径d

≥32mm 。

上述由额定动载荷C

a 求得的公称直径 d

=40mm>32 ，满足条件，否则

公称直径还应加大。

丝杠编号：FDG 40 × 10R – P5 - 4.5 - 1600 × 1400

滚珠丝杠传动系统刚度

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。此时滚珠丝杠系统各元部件单边弹性变形量为：0.02mm。此时为无切削运动时的轴向载荷2000N。

丝杠刚度

当L

s1=L

k

，R

s

为最小，一般情况下计算最小刚度值。

δ = F

a /R

s

=2000/176≈11.4μm

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

a

=48244N,在此ε取0.1．

δnu=F a/R nu

=2000/1554 ≈1.3μm

支承刚度

支承轴承刚度R

aL

可从轴承生产厂产品样本中的查出。

在此R

aL

=1020N/μm

R

aL =F

a

/δ

aL

δ

aL

=F

a

/R

aL

= 2000/1020 ≈ 2μm 轴向总刚度

1/R

tot = 1/R

s

+ 1/R

nu

+ 1/R

aL

=1/176 + 1/1554 + 1/1020

≈1/138 R

tot

≈137 N/μm 总弹性变形量(单边)

δ

tot = δ

s

+ δ

nu

+ δ

aL =11.4+1.3+2

=14.7μm ≤ 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，最佳提升刚性的方法是提高丝杠的刚度，而不是在螺母上施加太重的预紧载荷(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）

式，轴向总刚度的最小刚度R

tot ≈305N/μm 、总弹性变形量(单边)δ

s

=6.7μm 。