丝杆选型 计算

1. 马达额定转速 3000 最高速度 250 mm/s 则 丝杆导程 0.25 *60 *1000

3000

2. 根据行程长度 100mm 则确定丝杆长度150mm

3. 轴向容许负荷的计算：

C 0a : 基本额定静负荷 （kN ） F amax : 容许轴向最大负荷 （kN ） fs : 静的安全系数 C Oa

fs 4. 选者滚珠丝杆轴径 ￠20mm 5. 其支撑方法为 固定-------自由 型 6. 滚珠丝杆的临界转速计算

N 1 : 临界转速 （min -1) L b 安装间距 E ：杨氏模量 （2.06*105N/mm 2) I : 螺杆轴的最小断面二次矩 ( mm 4) I=πd 41 /64 (d 1螺杆轴沟槽直径） r : 密度 (7.85*106kg/mm 3) A:

d: 丝杆轴沟槽直径 （mm) λ：安装方式系数 D : 滚珠中心径

N 1 =λ*(d/ L 2b ）*107=3.4*（17.2/1502)* 107=51078.6 rpm N 2 =7000/D=7000/20.75=3373.5 rpm

由于N 2< N 1 所以选较小的为临界转速，即 滚珠丝杆的临界转速为N 2 故选马达的转速为 3000rpm 7. 丝杆轴的刚性计算:

Ks 螺杆轴轴向刚性

E ：杨氏模量 （2.06*105N/mm 2) d: 螺杆轴沟槽直径 （mm) L: 安装间距 （mm)

Ks=πd 2E/(4*1000*L) =3.14*17.22 *2.06*105/(4*1000*150）=318.9N/um 而BNF2005 的刚性为380N/um, 故满足其要求。 8.定位精度

=5mm

F amax = C 0a = 10*3.0= 30KN

当压头由L a 运行到L b 时，轴向刚性产生的误差 K s1=(π*17.22 *2.06*105 )/4000*50=956.8 N/um K s2 =(π*17.22 *2.06*105 )/4000*150=318.9N/um δ1=1891/956.8=1.976um δ2=1891/318.9=8.929um

则定位误差为：δ2 -δ1=6.9um 9.丝杆扭矩计算：

T 1 摩擦扭矩 (N/mm) F a 轴向负荷 （N ） ι 丝杆导程 （mm)

η 丝杆的效率 （0.9~0.95） A 减速比

M 上模盖和滚珠螺母的质量和 （Kg) a 加速度

g 重力加速度

T max = T 3 = F a3*ι*A/(2*π*η)=3.63 N/m F a1=M （a-g)=23.6*(5-9.8)=113.28 N F a2 =M(g+a)=23.6*(5+9.8)=349.28 N

F a3 =10000+M(a+g)=10000+23.6(1.21+9.8)=10259.84 N F a4 = F a5 = F a7 =Mg=23.6*9.8=231.28 N F a6 = F a2 =349.28 N

F a8= F a1 =113.28N 加速时所需的扭矩：

Ｊ 惯性矩 （Kg/m 2 ) ω 角加速度 （rad/s 2 ) M 上模盖和滚珠螺母的质量和 （Kg) ι 丝杆导程 （mm)

ＪA 丝杆侧齿轮的惯性矩 （Kg/m 2 ) ＪB 马达侧齿轮的惯性矩

N 马达的每分钟转速 rpm t 加速时间 s D 齿轮直径 mm

ω=2π*N/(60*t)=2*3.14*3000/(60*0.05)=6280 rad/s 2

ＪA =M 齿轮 *D 2/(8*106)=1.1*1002/(8*106)=0.001375 Kg/m 2 ＪB = M 齿轮 *D 2/(8*106)=0.13*402/(8*106)=2.6*10-5 Ｊ=M(L/2π)2 *A 2*106 +Ｊs * A 2 +ＪA * A 2 +ＪB

=22.8*(5/2*3.14)2*(2/5)2*10-6+1.23*10-3*(2/5)2+1.3*10-3*(2/5)2+2.6*10-5 =428.3*10-6 Kg/m 2

T 加 =Ｊ*ω*103=428.3*10-6*6280*103=2.7 N/m T n 在行程L n 阶段的扭矩

T 1= F a1*ι*A/(2*π*η)- T 加 =2.66 N/m T 2= F a2*ι*A/(2*π*η)+T 加 =2.82 N/m T 3 = F a3*ι*A/(2*π*η)- T 加=3.3 N/m

T 4 = T 5= T 7 =0.082 N/m T 6 = T 2 =2.82 N/m T 8 = T 1 =2.66 N/m

t 1=0.05s t 2=0.043s t 3=0.029s t 4=0.1s t 5=0.057s t 6=0.05s t 7=0.108s t 8=0.05s T rms = ［(T 21 * t 1+ T 22 * t 2+ T 23 * t 3+ T 24 * t 4+ T 25 * t 5+ T 26 * t 6+ T 27 * t 7+ T 28* t 8)/( t 1+ t 2+ t 3+ t 4+ t 5+ t 6+ t 7+ t 8)］1/2=2.01 N/m

T max = T 3=3.63 N/m

10.电机惯性矩

Ｊ电机 >1/5J=0.856*10-4 Kg/m 2 11.联轴器选型：

K 1 负载系数 K 2 运转时间系数 K 3 起停频率系数 T 联轴器 ≥T 电机 * K 1 * K 2* K 3 =15.76 N/m