丝杆选型计算表

水平方向使用时选型计算

使用工况

工作台质量m1（kg）20工件质量（kg）10行程长度Ls（mm）650驱动马达伺服

电机转速r/min3000加速时间t1（s）0.5减速机减速比i1无效行程mm0.15

定位精度0.3/1000 mm

重复定位精度0.1

匀速运动时最低速度mm/s500

减速时间s0.15

直线导轨的摩擦系数μ=0.003

导向面的阻力f（N)15

需要选型确认的内容

滚珠丝杆的直径

导程

精度

轴向间隙

滚珠丝杆支撑方式

驱动马达

导程精度的选择

通常，滚珠丝杠的导程精度是规定的300mm的精度

为了得到±0.1/1000mm的则300mm的精度为0.03

因精度等级C6 既有轧制滚珠丝杠，又有精密滚珠丝杠，在此首先

选择价格

低廉的轧制滚珠丝杠。

为了满足0.15mm 无效行程的要求，必须选择轴向间隙在0.15mm 一

下的滚

珠丝杠。

因此，从满足轴向间隙0.15mm 一下的轧制滚珠丝杠里选择轴径

32mm 以下

的滚珠丝杠。

从上所述，选择丝杠轴之间在32mm 以下、精度等级C6 的轧制滚珠

丝杠。

导程选择

导程=(运动的最大速度x60x减速比i)/电机最大转速10

轴向加速度a（m/s2)10001工作行程加速时Fa1=μ*（m1+m2）g+（m1+m2）*a+f45.9

工作行程等速时Fa2=μ*（m1+m2）g+f15.9

工作行程减速时Fa3=μ*（m1+m2）g-（m1+m2）*a+f-14.1

滚珠丝杆最大轴向负载为Famax=Fa145.9

预选丝杆

丝杆直径d（mm）15

丝杆导程Ph（mm）10

安装间距la（mm）（行程+丝杠螺母的长度）670

丝杠轴沟槽直径d1（mm）12.894

与安装方法相关的系数η２20

丝杠的弯曲载荷计算：

P1=η２*(d1^4/la^2)*10^412314.9

滚珠丝杠的容许拉伸压缩负荷：

P=116*d1^219285.61

最大轴向不得大于计算所得的弯曲载荷和容易拉伸压缩负荷。因

此，满足这

些条件的滚珠丝杠在使用上没有问题。

设计最高转速：

等效最高转速：V1max=i*Vmax500

丝杠的最大转速Nmax=V1max*60/Ph3000

由丝杠轴的危险速度所决定的容许转速

与安装方法相关的系数 λ215.1

N1=λ2*(d1/la^2)*10^7(r/min)4337.256

由DN 值所决定的容许转速

钢球中心直径 D(mm)20.75

DN70000

N2=DN/D(r/min)3373.494

当Nmax＜N1和N2时丝杠可选

最终选择的滚珠丝杠的规格

直径mm15

导程mm10

电机转速的选择

电机转速n（r/min)3000＜n＜4337.256 n2000

旋转扭矩的计算：

由外部负荷引起的摩擦扭矩

传动效率η0.9

摩擦扭矩如下∶T1=（Fa*Ph）/2*3.14*η28.131630.028132

加速时所需的扭矩

惯量：

每单位长度的丝杠轴惯量为：kg•cm2/mm0.00123

则丝杠轴全长mm720

丝杠轴的惯量Js(kg•cm2)0.88568.86E-05kg•m2

在这里，计算丝杠轴的惯量也可以自己使用圆柱体绕自身中心线旋

转的转动

惯量计算公式：

J = mr^2(kg•cm2) 2.250.000225kg•m2 m:丝杠质量kg1

r：丝杠半径cm 1.5

作用于减速机输出端的总体惯量为：

丝杠上的负载惯量计算公式为：Jw=m(Ph/2*3.14)^2*10^-6

Jw：丝杠负载惯量，单位：kg·m²；7.61E-05

m: 丝杠负载质量, 单位：kg；30

Ph：丝杠导程，单位：cm；

J=Js+Jw0.000165

Jm0.001

角加速度：

减速机输出转速为Nm（r/min）2000

加速度α=(2*3.14*Nm)/(60*t1）418.6667根据上述,加速所需要的扭矩如下∶T2=（J+Jm）*α0.487591因此,所需扭矩如下∶

加速时

Tk＝T1+T20.515723等速时

Tt＝T10.028132减速时

Tg＝T1-T2-0.45946需要的最大扭矩为：Nm。0.515723折算到电机轴上的最大扭矩和转动惯量：

Ja=Jb / i^20.000165 Ja :折算到电机轴的转动惯量

Jb :减速机输出轴端的负载转动惯量；

，折算到电机端的最大扭矩为：Ta,Nm0.515723通常，在中低速系统中选择伺服电机进行惯量匹配时，要求负载惯

量小于

FA 工业自动化设备设计基础

电机转子惯量的3-5 倍；在高速系统中，要求负载惯量小于或等于

电机转子惯

量。交直流伺服电机略有区别，具体系数请参考供应商提供的样本

电机功率：

电机功率的计算公式：P=T*n/95500.108005