滚珠丝杠选型计算

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滚珠丝杠选型计算经典版

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滚珠丝杠选型计算经典版滚珠丝杠选型计算经典版一、引言滚珠丝杠广泛应用于机械传动中,通过滚珠和螺纹母摩擦作用,将旋转运动转换为直线运动。

滚珠丝杠选型计算是确定滚珠丝杠参数的重要环节,对机械传动系统的性能和寿命具有重要影响。

本文将详细介绍滚珠丝杠选型计算的步骤和方法。

二、滚珠丝杠选型计算的基本原理⑴滚珠丝杠的基本结构和工作原理在滚珠丝杠中,螺纹杠上有若干个弧形的凸台(滚珠槽),滚珠在这些凸台上滚动,菱形母材左右移动。

利用滚珠的滚动来代替螺纹对螺纹杠进行滑动的方式,实现快速、高效的转换。

⑵滚珠丝杠的选型因素滚珠丝杠的选型需要考虑以下因素:●载荷:确定滚珠丝杠承受载荷的类型和大小。

●转速:根据应用的要求,确定滚珠丝杠的最大转速。

●刚性:考虑滚珠丝杠在系统中的刚性要求。

●寿命:根据使用寿命要求,计算滚珠丝杠的寿命。

●尺寸:根据安装空间和系统要求,确定滚珠丝杠的尺寸。

三、滚珠丝杠选型计算的步骤⑴确定载荷根据机械传动系统的工作条件和负载特点,确定滚珠丝杠所承受的载荷类型和大小。

⑵计算滚珠丝杠的转速根据机械传动系统的要求和滚珠丝杠的工作条件,计算滚珠丝杠的最大转速。

⑶根据载荷和转速计算动载荷根据已知的载荷和转速,计算滚珠丝杠的动载荷,以确定有效载荷。

⑷确定滚珠丝杠的额定载荷根据滚珠丝杠的质量、尺寸和材料等参数,根据滚珠丝杠的额定载荷公式,计算滚珠丝杠的额定载荷。

⑸根据滚珠丝杠的额定载荷和动载荷计算载荷系数根据滚珠丝杠的额定载荷和动载荷,计算载荷系数,以确定滚珠丝杠的使用寿命。

⑹根据滚珠丝杠的使用寿命和工作条件选取滚珠丝杠类型根据滚珠丝杠的使用寿命和工作条件,选择适合的滚珠丝杠类型,包括直径、螺距、导程等参数。

⑺验证滚珠丝杠选型的合理性根据已选定的滚珠丝杠类型和参数,验证滚珠丝杠选型的合理性,包括滚珠丝杠的轴向刚度、刚性、动态特性等。

四、本文档涉及附件本文档涉及的附件详见附件列表:⒉滚珠丝杠承受载荷计算公式⒊滚珠丝杠额定载荷计算公式⒋滚珠丝杠使用寿命计算公式⒌滚珠丝杠选型参数参考表五、法律名词及注释⒈滚珠丝杠:一种利用滚珠在螺纹杠和螺纹母之间的滚动转动来实现机械传动的装置。

滚珠丝杠选型计算经典版

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滚珠丝杠选型计算经典版滚珠丝杠选型计算经典版介绍滚珠丝杠是一种常见的传动装置,广泛应用于机械设备中。

正确选型滚珠丝杠对于机械设备的正常运行至关重要。

本文将介绍滚珠丝杠的选型计算方法,旨在帮助读者理解滚珠丝杠选型过程中需要考虑的关键因素。

选型计算滚珠丝杠的选型计算主要包括以下几个方面:负载计算、动态载荷计算、速度计算、精度要求和传动效率。

1.负载计算滚珠丝杠的负载计算是选型过程中的基础步骤。

一般来说,负载计算分为静载荷和动载荷两部分。

静载荷是指作用在丝杠轴上的固定力或扭矩。

在计算静载荷时,需要考虑负载方向、重力影响、斜面负载等因素。

动载荷是指作用在丝杠轴上的变动力或扭矩。

在计算动载荷时,需要考虑工作负载、加速度、减速度、振动力等因素。

2.动态载荷计算动态载荷是滚珠丝杠选型中的重要参数。

动态载荷是指在设定的工作条件下,丝杠所能承受的最大负载。

在动态载荷计算中,需要考虑负荷方向、负荷种类、工作时间等因素。

根据这些因素,可以计算出滚珠丝杠的额定动载荷。

3.速度计算速度是滚珠丝杠选型的另一个重要考虑因素。

滚珠丝杠的速度范围通常在制造商的产品手册中给出。

在进行速度计算时,需要考虑滚珠丝杠的传动形式、传动方式、旋转方向等因素。

根据这些因素,可以计算出滚珠丝杠的额定速度。

4.精度要求滚珠丝杠的精度要求是选型过程中不可忽视的因素。

滚珠丝杠的精度主要包括运动平稳性、重复定位精度和轮廓误差。

在进行精度要求计算时,需要考虑机械设备的应用要求、工作环境影响、传动误差等因素。

根据这些因素,可以选择适合的滚珠丝杠精度等级。

5.传动效率传动效率是评估滚珠丝杠性能的重要指标。

传动效率是指滚珠丝杠在传递功率时的能量损失情况。

在进行传动效率计算时,需要考虑滚珠丝杠的摩擦损失、滚珠与螺纹之间的接触损失等因素。

根据这些因素,可以评估滚珠丝杠的传动效率。

结论通过以上的选型计算,我们可以得出滚珠丝杠的合适尺寸和型号。

在实际选型过程中,还需考虑滚珠丝杠的价格、供货周期等因素,综合考虑后做出最佳选择。

滚珠丝杠选型和电机选型计算

滚珠丝杠选型和电机选型计算

1.滚珠丝杠及电机选型计算1.1 确定滚珠丝杠副的导程根据电机额定转速和X 向滑板最大速度,计算丝杠导程。

X 向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V ,电机最高转速为4500rpm 。

电机与滚珠丝杆直连,传动比为1。

X 向最大运动速度25mm/s ,即1500mm/min 。

则丝杠导程为mm n i V P h 34.045001/1500/max max ≈⨯=⋅=实际取mm P h 10=,可满足速度要求。

1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004,静摩擦系数与摩擦系数差别不大,此处计算取静摩擦系数为0.006。

则导轨静摩擦力:N f g M F 2.108548.91500006.000=⨯+⨯⨯=+⋅⋅=μ式中:M ——工件及工作台质量,经计算M 约为1500kg 。

f ——导轨滑块密封阻力,按4个滑块,每个滑块密封阻力5N 。

由于该设备主要用于检测,丝杠工作时不受切削力,检测运动接近匀速,其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。

则有:15010/2560/60min max =⨯=⋅=≈h P v n n rpmN F F F 2.1080min max =≈≈滚珠丝杠副的当量载荷:32min max F F F m +=≈0F =108.2N 滚珠丝杠副的当量转速:1502min max =+=n n n m rpm 1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算:N f f f F L n C c a w m h m am 06.5551110012.10815000150601006033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅= 式中: m n ——当量转速,15010/2560/60=⨯=⋅=h m P v n rpmh L ——预期工作时间,测试机床选择15000小时w f ——负荷系数,平稳无冲击选择w f =1a f ——精度系数,2级精度选择a f =1c f ——可靠性系数,一般选择c f =11.3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算:N f f f F P L C c a w m h s am 9993.146841112.108101010253333=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=- 式中: s L ——预期运行距离,一般选择m L s 31025⨯=1.3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算:N F f C e am 94.7292.1087.6max =⨯==式中:e f ——预加负荷系数,轻预载时,选择e f =6.7max F ——丝杠副最大载荷1.4 估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量δm()∙≤4/1~31m δ重复定位精度X 向运动的重复定位精度要求为0.005mm ,则00125.01.041=⨯≤m δmm1.5 估计算滚珠丝杠副的螺纹底X1.5.1 根据X 向运动行程为1200mm ,可计算出两个固定支承的最大距离:mm P l L h 1580101412002.1)14~10()2.1~1.1(=⨯+⨯=⋅+⋅≈1.5.2 按丝杠安装方式为轴向两端固定,则有丝杠螺纹底X :mo m L F d δ1000039.02≥ 式中:F 0——导轨静摩擦力,F 0=108.2NL ——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离,L=1580mm则有mm d m 42.1400125.010*******.108039.02=⨯⨯⨯≥ 1.6 导程精度的选择根据X 向运动的定位精度要求达到0.005mm/1000mm ,则任意300mm 。

滚珠丝杠选型计算经典版

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滚珠丝杠及电机选型1.滚珠丝杠及电机选型计算1.1 确定滚珠丝杠副的导程据电机额定转速和X 向滑板最大速度,计算丝杠导程。

X 向运动驱动电机选择松下MDMA152P1V ,电机最高转速为4500rpm 。

电机与滚珠丝杆直连,传动比为1。

X 向最大运动速度25mm/s ,即1500mm/min 。

则丝杠导程为mm n i V P h 34.045001/1500/max max ≈⨯=⋅=实际取mm P h 10=,可满足速度要求。

1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004,静摩擦系数与摩擦系数差别不大,此处计算取静摩擦系数为0.006。

则导轨静摩擦力:N f g M F 2.108548.91500006.000=⨯+⨯⨯=+⋅⋅=μ式中:M ——工件及工作台质量,经计算M 约为1500kg 。

f ——导轨滑块密封阻力,按4个滑块,每个滑块密封阻力5N 。

由于该设备主要用于检测,丝杠工作时不受切削力,检测运动接近匀速,其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。

则有:15010/2560/60min max =⨯=⋅=≈h P v n n rpmN F F F 2.1080min max =≈≈滚珠丝杠副的当量载荷:32min max F F F m +=≈0F =108.2N 滚珠丝杠副当量转速:1502min max =+=n n n m rpm 1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷1.3.1按滚珠丝杠副预期工作时间计算:N f f f F L n C c a w m h m am 06.5551110012.10815000150601006033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅= 式中: m n ——当量转速,15010/2560/60=⨯=⋅=h m P v n rpmh L ——预期工作时间,测试机床选择15000小时w f ——负荷系数,平稳无冲击选择w f =1a f ——精度系数,2级精度选择a f =1c f ——可靠性系数,一般选择c f =11.3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算:N f f f F P L C c a w m h s am 9993.146841112.108101010253333=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=- 式中: s L ——预期运行距离,一般选择m L s 31025⨯=1.3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算:N F f C e am 94.7292.1087.6max =⨯==式中:e f ——预加负荷系数,轻预载时,选择e f =6.7m ax F ——丝杠副最大载荷1.4 估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量δm()•≤4/1~31m δ重复定位精度X 向运动的重复定位精度要求为0.005mm ,则00125.01.041=⨯≤m δmm1.5 估计算滚珠丝杠副的螺纹底X1.5.1 根据X 向运动行程为1200mm ,可计算出两个固定支承的最大距离:mm P l L h 1580101412002.1)14~10()2.1~1.1(=⨯+⨯=⋅+⋅≈1.5.2 按丝杠安装方式为轴向两端固定,则有丝杠螺纹底X :mo m L F d δ1000039.02≥ 式中:F 0——导轨静摩擦力,F 0=108.2NL ——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承最大距离,L=1580mm则有mm d m 42.1400125.010*******.108039.02=⨯⨯⨯≥ 1.6 导程精度的选择据X 向运动的定位精度要求达到0.005mm/1000mm ,则任意300mm 。

滚珠丝杆的选型和计算

滚珠丝杆的选型和计算

滚珠丝杆的选型和计算滚珠丝杆是一种常用的传动装置,广泛应用于工业领域。

在选择和计算滚珠丝杆时,需要考虑多个因素,包括负载要求、速度要求、精度要求等。

本文将从滚珠丝杆的选型和计算两个方面进行详细介绍。

一、滚珠丝杆的选型1. 负载要求:滚珠丝杆的选型首先需要考虑负载要求。

根据负载的大小和方向,可以确定所需滚珠丝杆的直径和材料。

一般来说,负载越大,所选用的滚珠丝杆直径应越大,材料应选择强度高、刚性好的材料,如优质合金钢等。

2. 速度要求:滚珠丝杆的选型还需要考虑速度要求。

速度较高时,需要选择高精度的滚珠丝杆,并配备合适的润滑系统,以提供良好的润滑和冷却效果,确保滚珠丝杆的正常运行。

3. 精度要求:根据应用的精度要求,选择相应等级的滚珠丝杆。

一般来说,滚珠丝杆的精度等级分为C0、C3、C5等级,精度越高,所选用的滚珠丝杆成本也越高。

因此,在选型时需要根据具体应用需求进行权衡,实现性价比最优。

二、滚珠丝杆的计算滚珠丝杆的计算是为了确定其工作参数,以保证滚珠丝杆的正常运行。

主要包括以下几个方面的计算:1. 负载计算:根据所需负载的大小和方向,计算滚珠丝杆的额定负荷。

额定负荷是指滚珠丝杆能够承受的最大负荷,一般以动载荷为参考。

根据负载的大小、方向和工作条件等参数,可以参考滚珠丝杆的选型手册或使用相关计算公式进行计算。

2. 速度计算:根据应用的速度要求,计算滚珠丝杆的额定速度和临界转速。

额定速度是指滚珠丝杆能够正常运行的最大速度,临界转速是指滚珠丝杆在高速运转时可能出现的共振现象。

根据滚珠丝杆的直径、材料和润滑条件等参数,可以使用相关计算公式进行速度计算。

3. 功率计算:根据所需负载和速度,计算滚珠丝杆所需的功率。

功率是指滚珠丝杆传递的能量,需要根据负载和速度等参数进行计算。

根据滚珠丝杆的选型手册或使用相关计算公式,可以计算出所需功率。

4. 寿命计算:根据滚珠丝杆的工作条件和使用环境,计算滚珠丝杆的寿命。

寿命是指滚珠丝杆在正常工作条件下可以使用的时间或循环次数。

滚珠丝杠选择计算

滚珠丝杠选择计算

滚珠丝杠选择计算滚珠丝杠副参数计算与选用1、计算步骤2、确定滚珠丝杠导程Ph根据工作台最高移动速度Vmax , 电机最高转速nmax, 传动比等确定Ph。

按下式计算,取较大圆整值。

Ph= (电机与滚珠丝杠副直联时,i=1)3、滚珠丝杠副载荷及转速计算这里的载荷及转速,是指滚珠丝杠的当量载荷Fm与当量转速nm。

滚珠丝杠副在n1、n2、n3nn转速下,各转速工作时间占总时间的百分比t1%、t2%、t3%tn%,所受载荷分别是F1、F2、F3Fn。

当负荷与转速接近正比变化时,各种转速使用机会均等,可按下列公式计算:(nmax: 最大转速,nmin: 最小转速,Fmax: 最大载荷(切削时),Fmin: 最小载荷(空载时)4、确定预期额定动载荷①按滚珠丝杠副预期工作时间Ln(小时)计算:②按滚珠丝杠副预期运行距离Ls(千米)计算:③有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负荷Fmax计算:Cam=feFmax(N)式中:Ln-预期工作时间(小时,见表5)Ls-预期运行距离(km),一般取250km。

fa-精度系数。

根据初定的精度等级(见表6)选。

fc-可靠性系数。

一般情况fc=1。

在重要场合,要求一组同样的滚珠丝杠副在同样条件下使用寿命超过希望寿命的90%以上时fc见表7选fw-负荷系数。

根据负荷性质(见表8)选。

fe-预加负荷系数。

(见表9)表-5 各类机械预期工作时间Ln 表-6 精度系数fa机械类型 Ln(小时)普通机械 5000~10000普通机床 10000~20000数控机床 20000精密机床 20000测示机械 15000航空机械 1000精度等级 1.2.3 4.5 7 10fa 1.0 0.9 0.8 0.7表-7 可靠性系数fc可靠性% 90 95 96 97 98 99fc 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21表-8 负荷性质系数fw负荷性质无冲击(很平稳)轻微冲击伴有冲击或振动fw 1~1.2 1.2~1.5 1.5~2表-9 预加负荷系数fe预加负荷类型轻预载中预载重预载fe 6.7 4.5 3.4以上三种计算结果中,取较大值为滚珠丝杠副的Camm。

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠1.滚珠丝杠计算1. 确定滚珠丝杠副的导程根据电机最高转速为3000min -1。

电机与滚珠丝杆直连, X 向最大运动速度V max 1000mm/s ,即60×1000=6000mm/min 。

则丝杠导程为mm n i V P h 2030001/6000/max max =⨯=⋅=即mm P h 20=,可满足速度要求。

2.螺帽的选择(1)所需基本动额定负载与容许转速(DmN 值)各动作模式下轴向负载的计算3.丝杠轴的选择丝杠轴全长(L)与危险速度(Nc)、屈曲载荷(Pk)的研讨1.8 电机选择条件:选择伺服电机驱动,伺服电机选取松下NAS A4系列MDMA152P1V 型大惯量电机,其功率:1.5KW, 额定转矩:7.15 N.m, 电机惯量JM :0.00123 Kg.m 2X 向运动工件及工作台质量估计最大值约1500Kg 。

1.8.1 外部负荷的转动惯量:丝杆部分的转动惯量:22210151996565.0031.0633.312121m kg r m J ⋅=⨯⨯=⋅= 外部负荷的负荷转动惯量: 2221 090.01899920201.015000151996565.0)2(m kg P m J J h L ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+=⋅+=ππ 则有:45.1500123.0 090.01899920==M L J J 加在电机上的转动惯量:2 090.0202292000123.0 090.01899920m kg J J J M L ⋅=+=+=1.8.2 外部负荷产生的摩擦扭矩:m N P F T h p ⋅=⨯⨯⨯=⨯⋅⋅=-- 940.19133960109.02102.10810233πηπ 式中: h P ——滚珠丝杆副的导程η——未预紧的滚珠丝杆副的效率(2级精度η=0.9)F ——外加轴向载荷,含导轨摩擦力,其中含切削力为01.8.3 预紧力产生的摩擦扭矩:m N P F T h p D ⋅=⨯-⨯⨯=⨯-⋅⋅=-- 360.01346588109.09.0121007.361012322322πηηπ 式中:p F ——滚珠丝杆副间的预紧力,N F F p 07.363/2.1083/max ===1.8.4 支承轴承产生的摩擦扭矩:选择HRC 轴承,型号:7603050TN ,查轴承样本可得摩擦力矩:1b T =0.23N.m 。

滚珠丝杆电机选型计算公式

滚珠丝杆电机选型计算公式

滚珠丝杆电机选型计算公式
一、滚珠丝杆相关参数。

1. 负载力(F)计算。

- 垂直方向负载:如果滚珠丝杆用于垂直方向运动,需要考虑负载的重力。

F = mg+F_f,其中m是负载质量(kg),g = 9.81m/s²是重力加速度,F_f是摩擦力。

- 水平方向负载:F = F_f+F_a,其中F_a是加速力。

加速力F_a = ma,a是加速度(m/s²)。

摩擦力F_f=μ N,对于滚珠丝杆,摩擦系数μ较小,N是正压力(在水平方向时N = mg)。

2. 丝杆导程(P)
- 导程是丝杆旋转一周,螺母移动的距离,单位为mm。

3. 丝杆效率(eta)
- 滚珠丝杆的效率较高,一般在90% - 95%之间,可根据丝杆的质量和类型取值。

二、电机选型计算公式。

1. 扭矩(T)计算。

- 根据能量守恒原理,电机输出的扭矩转化为丝杆的轴向力来推动负载运动。

T=(F× P)/(2πeta),其中F是负载力(N),P是丝杆导程(m),eta是丝杆效率。

2. 转速(n)计算。

- 电机转速n与丝杆的线速度v有关。

n=(v)/(P),其中v是负载的线速度(mm/s),P是丝杆导程(mm)。

3. 电机功率(P_m)计算。

- P_m=(T× n)/(9550),其中T是扭矩(N·m),n是转速(r/min),9550是一个换算系数。

在实际电机选型时,还需要考虑电机的过载能力、工作环境、精度要求等因素,并且所选电机的额定扭矩和额定转速应大于计算得到的数值,以确保系统稳定可靠地运行。

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠的选型计算第一节、滚珠丝杠的主要尺寸参数公称直径(do):指滚珠丝杠与螺纹滚道在理论角接触状态时包络滚珠球心的圆柱直径基本导程(ph):指滚珠螺母相对于滚珠丝杠旋转一周时的行程。

行程:转动滚珠丝杠或螺母时,滚珠丝杠或滚珠螺母的轴向位移。

第一节、滚珠丝杠计算中的基本参数1、容许轴向载荷丝杠轴的挫曲载荷(P1)丝杠轴的容许拉伸压缩负荷(P2)2、容许转速丝杠轴的危险速度(N1);DN值(N2);3、静态安全系数(fs)4、滚珠丝杠的寿命额定寿命(总转数L)工作时间寿命(Lh)运行距离寿命(Ls)第一节、滚珠丝杠的选型流程流程选型案例高速搬送装置(水平使用)1、选择条件:工作台质量:m1=60kg 工件质量:m2=20kg 行程长度:ls=1000mm 最大速度:Vmax=1m/s 加速时间:t1=0.15s 减速时间:t2=0.15s每分钟往返次数:n=8min-1 无效行程:0.15mm定位精度:±0.3mm/1000mm(从单向进行定位)反复定位精度:±0.1mm导向面上的摩擦系数:u=0.003最小进给量:s=0.02mm/脉冲希望寿命时间:3000h导向面的阻力:f=15N(无负荷时)驱动马达:AC伺服马达、额定转速:3000min-1减速机:无(直接)A=1二选择项目:2、丝杠轴直径3、导程4、螺母型号5、精度6、轴向间隙7、丝杠轴支撑方式8、驱动马达三、导程精度与轴向间隙的选择:导程精度的选择:为了得出定位精度±0.3mm/1000mm:导程精度必须选择±0.09mm/300mm以上参照B15-20表1,滚珠丝杆的精度等级选择为:C7(运行距离误差:±0.05mm/300mm)因精度等级C7既有轧制滚珠丝杆,又有精密滚珠丝杆,因此选择价格低廉的轧制滚珠丝杆。

2)、轴向间隙的选择:为了满足0.15mm的无效行程的要求,必须选择轴向间隙在0.15mm以下的滚珠丝杠。

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠选型计算

1 丝杠许用轴向负载计算22L EI n P πα=464d I π=公式带入得42364d LE n P απ=2 丝杠许用转速AEIgL N γπλβ22260=kg N mm kg g /8.9*/10*7800·39-==ργ24d A π=公式推导如下:d Ld L d L E A EIg L N 2272293522221010*780010*10*08.214.3*260*8.01000*860260λλλρπβγπλβ≈===- 则d LN 22710λ≈公式推导过程仅适用于丝杠材料密度为7800kg/m 33 丝杠导程、丝杠长度、轴径、导程角 丝杠导程确定maxmaxN V l =丝杠长度确定轴端预留量螺帽长度最大行程++=L轴向最大负载计算丝杠竖直安装时,匀加速上升状态为轴向负载值最大。

ma mg mg F ++=μ丝杠水平安装时,匀加速移动状态为轴向负载值最大。

ma mg F +=μ丝杠轴径确定公式中,使F≤P ,逆运算求d 1。

4/132164⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥E n PL d απ根据长径比计算轴径d 2。

长径比通常必须小于60。

602≤d L得602L d ≥公式中,使N ≥Nmax ,逆运算求d 3。

(丝杠材料为钢)722310*max *-≥λL N d丝杠材料为其他时,使用下面公式 EL N d 32231060max*8ρβλπ≥取),,m ax (321d d d d ≥丝杠导程角dlπβ=)tan(4 基本额定载荷及寿命相关公式如下表:平均载荷计算如下:3/1332211333322321131⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=t N t N t N t N F t N F t N F F a a a am平均转速如下321332211t t t t N t N t N N m ++++=基本额定静载荷fs F F F Co a a a *),,m ax (321=基本额定寿命6310*⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=am fF Ca Lmam m h N fF Ca N L L 6010*6063⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==l fF Ca Ll L am d 3610⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==如果有已知的L h ,可以用公式反推Ca()23/110*60-=am h m fF L N Ca根据计算得到的Ca 、Co 选择丝杠,丝杠的响应参数要大于计算值。

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠选型计算

1 丝杠许用轴向负载计算22L EI n P πα= (1.1)464d I π=(1.2)公式(1.2)带入(1.1)得42364d LE n P απ= (1.3)2 丝杠许用转速AEIgL N γπλβ22260= (2.1)kg N mm kg g /8.9*/10*7800·39-==ργ24d A π=(2.2)d Ld L d L E A EIg L N 2272293522221010*780010*10*08.214.3*260*8.01000*860260λλλρπβγπλβ≈===- 则d LN 22710λ≈ (2.3)(2.3)公式推导过程仅适用于丝杠材料密度为7800kg/m 33 丝杠导程、丝杠长度、轴径、导程角 3.1 丝杠导程确定maxmaxN V l =(3.1)3.2 丝杠长度确定轴端预留量螺帽长度最大行程++=L (3.2)3.3 轴向最大负载计算丝杠竖直安装时,匀加速上升状态为轴向负载值最大。

ma mg mg F ++=μ(3.3)丝杠水平安装时,匀加速移动状态为轴向负载值最大。

ma mg F +=μ(3.4)3.4 丝杠轴径确定公式(1.3)中,使F ≤P ,逆运算求d 1。

4/132164⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥E n PL d απ (3.5)根据长径比计算轴径d 2。

长径比通常必须小于60。

602≤d L得602L d ≥公式(2.3)中,使N ≥Nmax ,逆运算求d 3。

(丝杠材料为钢)722310*max *-≥λL N d(3.5)丝杠材料为其他时,使用下面公式 EL N d 32231060max*8ρβλπ≥(3.6)取),,m ax (321d d d d ≥3.5 丝杠导程角dlπβ=)tan( (3.7)4 基本额定载荷及寿命相关公式如下表:平均载荷计算如下:3/1332211333322321131⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=t N t N t N t N F t N F t N F F a a a am(4.1)平均转速如下321332211t t t t N t N t N N m ++++=(4.2)基本额定静载荷fs F F F Co a a a *),,m ax (321= (4.3)基本额定寿命6310*⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=am fF Ca L(4.4)mam m h N fF Ca N L L 6010*6063⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛== (4.5)l fF Ca Ll L am d 3610⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛== (4.6)如果有已知的L h ,可以用公式(4.5)反推Ca()23/110*60-=am h m fF L N Ca(4.7)根据计算得到的Ca 、Co 选择丝杠,丝杠的响应参数要大于计算值。

滚珠丝杠选型计算经典版简版范文

滚珠丝杠选型计算经典版简版范文

滚珠丝杠选型计算经典版滚珠丝杠选型计算经典版介绍滚珠丝杠是一种常见的传动装置,广泛应用于机械设备中。

正确选型滚珠丝杠对于机械设备的正常运行至关重要。

本文将介绍滚珠丝杠的选型计算方法,旨在帮助读者理解滚珠丝杠选型过程中需要考虑的关键因素。

选型计算滚珠丝杠的选型计算主要包括以下几个方面:负载计算、动态载荷计算、速度计算、精度要求和传动效率。

1.负载计算滚珠丝杠的负载计算是选型过程中的基础步骤。

一般来说,负载计算分为静载荷和动载荷两部分。

静载荷是指作用在丝杠轴上的固定力或扭矩。

在计算静载荷时,需要考虑负载方向、重力影响、斜面负载等因素。

动载荷是指作用在丝杠轴上的变动力或扭矩。

在计算动载荷时,需要考虑工作负载、加速度、减速度、振动力等因素。

2.动态载荷计算动态载荷是滚珠丝杠选型中的重要参数。

动态载荷是指在设定的工作条件下,丝杠所能承受的最大负载。

在动态载荷计算中,需要考虑负荷方向、负荷种类、工作时间等因素。

根据这些因素,可以计算出滚珠丝杠的额定动载荷。

3.速度计算速度是滚珠丝杠选型的另一个重要考虑因素。

滚珠丝杠的速度范围通常在制造商的产品手册中给出。

在进行速度计算时,需要考虑滚珠丝杠的传动形式、传动方式、旋转方向等因素。

根据这些因素,可以计算出滚珠丝杠的额定速度。

4.精度要求滚珠丝杠的精度要求是选型过程中不可忽视的因素。

滚珠丝杠的精度主要包括运动平稳性、重复定位精度和轮廓误差。

在进行精度要求计算时,需要考虑机械设备的应用要求、工作环境影响、传动误差等因素。

根据这些因素,可以选择适合的滚珠丝杠精度等级。

5.传动效率传动效率是评估滚珠丝杠性能的重要指标。

传动效率是指滚珠丝杠在传递功率时的能量损失情况。

在进行传动效率计算时,需要考虑滚珠丝杠的摩擦损失、滚珠与螺纹之间的接触损失等因素。

根据这些因素,可以评估滚珠丝杠的传动效率。

结论通过以上的选型计算,我们可以得出滚珠丝杠的合适尺寸和型号。

在实际选型过程中,还需考虑滚珠丝杠的价格、供货周期等因素,综合考虑后做出最佳选择。

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠选型计算

1 丝杠许用轴向负载计算(1.1)2 丝杠许用转速PL 24(1.2)N60 2 EIg2 L 2 A(2.1)n 2 EI3n 3E264L 2d 4(1.3)·60 2 EIg 60 E*1000 2d 0.8*60 2.08* 105 * 103 2 d 2 L 2 A 8 L 2 d 2* 3.14 7800*10 9 L 2 d3 丝杠导程、丝杠长度、轴径、导程角 3.1 丝杠导程确定V maxNmax4(2.2) 公式推导如下:2107 L 2dN 107L 2d(2.3)(2.3)公式推导过程仅适用于丝杠材料密度为7800kg/mmm(3.1)Ad 23.2 丝杠长度确定L 最大行程 螺帽长度 轴端预留量 (3.2)3.3 轴向最大负载计算丝杠竖直安装时,匀加速上升状态为轴向负载值最大。

丝杠水平安装时,匀加速移动状态为轴向负载值最大。

F mg ma (3.4)3.4 丝杠轴径确定公式 (1.3)中,使 F ≤P ,逆运算求 d 1。

根据长径比计算轴径 d 2。

长径比通常必须小于 60。

d L 2 60d2 6L公式(2.3)中,使 N ≥Nmax ,逆运算求 d 3。

(丝杠材料为钢)d3 Nma 2x* L 2*10 7d 164PL 2n 3E(3.5)(3.5)丝杠材料为其他时,使用下面公式4 基本额定载荷及寿命相关公式如下表:平均转速如下dtan( ) l(3.7)d 32 8 N max* L 260 2 103E (3.6)取3.5 丝杠导程角d max( d 1,d 2,d 3)amF a 31N 1t 1 F a 32 N 2t 2 F a 33 N 3t 3N 1t 1 N 2t 2 N 3t 31/3(4.1)基本额定静载荷Co max( F ,F ,F )* fs (4.3)Co 基本额定静载荷Nfs 静态安全系数正常运行 Fs=1~2 有振动、冲击Fs=2~3(4.4)几乎无振动、无冲击 f=1~1.2 稍有振动、冲击 f=1.2~1.5 强烈振动、冲击f=1.5~3如果有已知的 L h ,可以用公式 (4.5)反推 Ca1/3/3fF am * 10 2L 丝杠寿命- 转数r L h 丝杠寿命 - 小时hL d 丝杠寿命 - 行程kmf负载系数(4.6) N 1t 1 N 2t 2 N 3t 3t 1 t 2 t 3(4.2)(4.5)(4.7)LfF am*10L h60N m fF am 60N根据计算得到的Ca、Co 选择丝杠,丝杠的响应参数要大于计算值。

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠选型计算滚珠丝杠是一种用于将旋转运动转换为线性运动的装置,广泛应用于机床、自动化设备和工业机械等领域。

在进行滚珠丝杠选型计算时,需要考虑以下几个因素:负载要求、速度要求、加速度要求、精度要求和环境条件。

下面将详细介绍如何进行滚珠丝杠选型计算。

首先,需要确定负载要求。

负载是指所需承载的力或力矩。

在滚珠丝杠选型计算中,需要确定滚珠丝杠的额定负载,包括径向负载、轴向负载和力矩负载。

可以通过对所需负载的预估和实际测量来确定。

其次,需要确定速度要求。

速度是指滚珠丝杠所需线性运动的速度。

在滚珠丝杠选型计算中,需要确定滚珠丝杠的额定速度,并考虑到运动速度的加速度和减速度。

可以通过设定滚珠丝杠的运动速度来确定。

然后,需要确定加速度要求。

加速度是指滚珠丝杠所需线性运动的加速和减速的大小。

在滚珠丝杠选型计算中,需要设定滚珠丝杠的加速度和减速度,并考虑到系统的动态响应。

可以通过设定滚珠丝杠的加速度来确定。

接下来,需要确定精度要求。

精度是指滚珠丝杠所需线性运动的精度。

在滚珠丝杠选型计算中,需要设定滚珠丝杠的额定精度,并考虑到系统的重复定位精度和定位精度。

可以通过设定滚珠丝杠的精度要求来确定。

最后,需要考虑环境条件。

环境条件包括滚珠丝杠所处的工作环境、温度、湿度和污染物。

在滚珠丝杠选型计算中,需要根据工作环境和环境条件来选择合适的滚珠丝杠。

在进行滚珠丝杠选型计算时,还需要考虑一些其他因素,如滚珠丝杠的尺寸、重量、材料、润滑和寿命等。

这些因素将直接影响滚珠丝杠的选型和应用。

滚珠丝杠选型计算.docx

滚珠丝杠选型计算.docx

1 丝杠许用轴向负载计算22L EI n P πα= (1.1)464d I π=(1.2)公式(1.2)带入(1.1)得42364d LE n P απ= (1.3)2 丝杠许用转速AEIgL N γπλβ22260= (2.1)kg N mm kg g /8.9*/10*7800·39-==ργ24d A π=(2.2)d Ld L d L E A EIg L N 2272293522221010*780010*10*08.214.3*260*8.01000*860260λλλρπβγπλβ≈===- 则d LN 22710λ≈ (2.3)(2.3)公式推导过程仅适用于丝杠材料密度为7800kg/m 33 丝杠导程、丝杠长度、轴径、导程角 3.1 丝杠导程确定maxmaxN V l =(3.1)3.2 丝杠长度确定轴端预留量螺帽长度最大行程++=L (3.2)3.3 轴向最大负载计算丝杠竖直安装时,匀加速上升状态为轴向负载值最大。

ma mg mg F ++=μ(3.3)丝杠水平安装时,匀加速移动状态为轴向负载值最大。

ma mg F +=μ(3.4)3.4 丝杠轴径确定公式(1.3)中,使F≤P ,逆运算求d 1。

4/132164⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥E n PL d απ (3.5)根据长径比计算轴径d 2。

长径比通常必须小于60。

602≤d L得602L d ≥公式(2.3)中,使N ≥Nmax ,逆运算求d 3。

(丝杠材料为钢)722310*max *-≥λL N d(3.5)丝杠材料为其他时,使用下面公式 EL N d 32231060max*8ρβλπ≥(3.6)取),,m ax (321d d d d ≥3.5 丝杠导程角dlπβ=)tan( (3.7)4 基本额定载荷及寿命相关公式如下表:平均载荷计算如下:3/1332211333322321131⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=t N t N t N t N F t N F t N F F a a a am(4.1)平均转速如下321332211t t t t N t N t N N m ++++=(4.2)基本额定静载荷 fs F F F Co a a a *),,m ax (321= (4.3)基本额定寿命6310*⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=am fF Ca L(4.4)mam m h N fF Ca N L L 6010*6063⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛== (4.5)l fF Ca Ll L am d 3610⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛== (4.6)如果有已知的L h ,可以用公式(4.5)反推Ca()23/110*60-=am h m fF L N Ca(4.7)根据计算得到的Ca 、Co 选择丝杠,丝杠的响应参数要大于计算值。

滚珠丝杠选型计算常用公式 -

滚珠丝杠选型计算常用公式 -

一、精度等级计算:精度等级一般定义为长度300mm 的滚珠丝杠的长度变动量。

机构的定位精度须换算为每300mm 长度时的允许的误差。

例如:工作行程为1000mm,单方向定位精度要求为±0.3mm, 则精度选择计算公式为:根据计算精度选择合适的丝杠精度等级。

二、丝杠导程计算:式中:PB 一丝杠导程,mm;Vmax 一机构最大运行速度,m/s;NR 一电机额定转速,r/min;i 一电机到丝杠的传动比。

三、直线运动加速度计算公式:或式中:a 一加速度,m/s^2;Vmax 一最终速度,m/s;Vm 一末速度,m/s;V0 一初速度,m/s;t 一运行时间,s。

四、直线运动的一些运动学公式:式中:F 一运动物体所受的力,N;μ一摩擦系数;m 一运动物体的质量,kg;g 一重力加速度,m/s^2;a 一运动物体的加速度,m/s^2五、滚珠丝杠的最大轴向允许载荷计算公式:式中:P1 一最大轴向允许载荷,N;η2 一与安装方式有关的系数,查下表;dr 一滚珠丝杠沟槽最小直径,mm;L 一滚珠丝杠安装间距,mm。

六、滚珠丝杠临界转速计算公式:式中:n1 一滚珠丝杠临界转速,r/min;f 一与安装方式有关的系数,见下表;dr 一丝杠沟槽最小直径,mm;L 一丝杠安装间距,mm。

七、由DN 值决定的丝杠临界转速计算:DN 值一般在50000 到70000 之间。

式中:N 一滚珠中心直径,mm,查产品样册(例如,某品牌滚珠丝杠,丝杠直径为20mm、导程为20mm 时,其滚珠中心直径D 为20.75mm)。

八、实际最高转速计算公式:式中:nmax 一实际最高转速,r/min;Vmax 一最高转速,m/s;PB 一丝杠导程,mm;i 一电机到丝杠之间的减速比。

九、丝杠螺母允许的最大轴向载荷计算公式:式中:Famax 一丝杠螺母允许的最大轴向载荷,N;Coa 一丝杠螺母额定静载荷,KN,查产品样册;fs 一与安装方式有关的系数,查下表。

滚珠丝杠选型计算实例

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。

滚珠丝杠选型计算经典版

滚珠丝杠选型计算经典版

滚珠丝杠选型计算经典版滚珠丝杠选型计算经典版一、引言滚珠丝杠是一种重要的传动装置,在工业机械中广泛应用。

为了正确选型滚珠丝杠,本文提供了一个详细的计算方法。

二、滚珠丝杠的基本概念1.定义:滚珠丝杠是一种利用滚珠与螺纹互相作用而产生线性运动的机械元件。

2.结构:滚珠丝杠由滚珠螺纹副、螺母和导轨组成。

螺纹副由螺纹轴和螺纹套构成。

三、滚珠丝杠选型的基本步骤1.确定负载参数:包括负载力、负载力矩和负载速度等。

2.计算滚珠丝杠额定载荷:根据负载参数和选用的滚珠丝杠型号,计算出额定载荷。

3.确定滚珠丝杠动态特性:包括起始力矩、制动力矩和灵敏度等。

4.确定螺纹副尺寸:根据滚珠丝杠动态特性和选用的滚珠丝杠型号,确定螺纹副的尺寸。

5.确定滚珠丝杠的类型和精度等级:根据使用环境和要求,选择合适的滚珠丝杠类型和精度等级。

四、滚珠丝杠额定载荷的计算1.根据负载力的大小和方向,确定滚珠丝杠的负载系数:●单向轴承型滚珠丝杠:选择合适的负载系数,计算额定载荷。

●双向轴承型滚珠丝杠:根据负载方向和大小确定额定载荷。

2.根据滚珠丝杠型号和负载系数,计算滚珠丝杠的额定负载。

五、滚珠丝杠动态特性的计算1.起始力矩的计算:根据滚珠丝杠型号、负载系数和负载参数,计算起始力矩。

2.制动力矩的计算:根据滚珠丝杠型号和滚珠丝杠的制动性能,计算制动力矩。

3.灵敏度的计算:根据负载参数和滚珠丝杠的灵敏度要求,计算灵敏度。

六、螺纹副尺寸的确定1.根据滚珠丝杠型号和额定载荷,确定螺纹副的基本尺寸。

2.考虑螺纹副的寿命和刚度要求,进行螺纹副尺寸的优化设计。

七、滚珠丝杠的类型和精度等级选择1.根据使用环境和要求,选择合适的滚珠丝杠类型。

2.根据使用精度要求,选择合适的滚珠丝杠精度等级。

附件:1.滚珠丝杠选型计算表格:包括负载参数、滚珠丝杠额定载荷、滚珠丝杠动态特性等计算结果。

2.滚珠丝杠型录:包含各种滚珠丝杠型号的技术参数和性能。

法律名词及注释:1.版权:指作品的独创性表达形式的法律保护。

滚珠丝杠选型计算

滚珠丝杠选型计算

1 丝杠许用轴向负载计算22L EI n P πα= (1.1)P 丝杠许用轴向负载 N α 安全系数 0.5E 杨氏模量 2.08*105 N/mm 2 (MPa) d 丝杠轴底径 mm L 安装距离mm I丝杠轴截面最小惯性矩mm 4464d I π=(1.2)n取决于丝杠安装方法的系数支撑-支撑 n=1 固定-支撑 n=2 固定-固定 n=4 固定-自由n=1/4公式(1.2)带入(1.1)得42364d LE n P απ= (1.3)2 丝杠许用转速AEIgL N γπλβ22260= (2.1)N 丝杠许用转速 r/min β 安全系数 0.8 g 重力加速度9.8*103 mm/s 2 γ丝杠材料比重(单位体积材料产生重力)N/mm 3kg N mm kg g /8.9*/10*7800·39-==ργA丝杠最小截面积mm 224d A π=(2.2)λ取决于丝杠安装方法的系数支撑-支撑 λ=π 固定-支撑 λ=3.927 固定-固定λ=4.730固定-自由 λ=1.875公式推导如下:d Ld L d L E A EIg L N 2272293522221010*780010*10*08.214.3*260*8.01000*860260λλλρπβγπλβ≈===- 则d LN 22710λ≈ (2.3)(2.3)公式推导过程仅适用于丝杠材料密度为7800kg/m 33 丝杠导程、丝杠长度、轴径、导程角 3.1 丝杠导程确定maxmaxN V l =(3.1)l 丝杠导程 mm Vmax 负载移动最大速度 mm/min Nmax丝杠最大转速r/min3.2 丝杠长度确定轴端预留量螺帽长度最大行程++=L (3.2)3.3 轴向最大负载计算丝杠竖直安装时,匀加速上升状态为轴向负载值最大。

ma mg mg F ++=μ(3.3)F 轴向最大负载 N m被移动物体重量kg丝杠水平安装时,匀加速移动状态为轴向负载值最大。

滚珠丝杠选型计算经典版

滚珠丝杠选型计算经典版

滚珠丝杠选型计算经典版
滚珠丝杠选型计算经典版:
1:引言
2:滚珠丝杠选型概述
在本章节中,我们将介绍滚珠丝杠选型的基本概念和重要性。

涵盖滚珠丝杠的定义、滚珠丝杠选型的目的以及选型的影响因素等内容。

3:滚珠丝杠选型计算步骤
本章节将详细介绍滚珠丝杠选型的计算步骤。

包括以下几个关键步骤:确定工作负载要求、计算负载力、选择滚珠丝杠规格、计算最大转速、计算选用螺距、进行选型验证等。

4:滚珠丝杠选型计算实例
本章节将通过一个实际的滚珠丝杠选型计算实例,帮助读者更好地理解和应用选型计算方法。

实例将包括工作负载的要求、计算负载力、计算最大转速、选用螺距的计算和选型的验证等内容。

5:滚珠丝杠选型注意事项
在本章节中,我们将介绍一些滚珠丝杠选型过程中需要注意的事项。

包括工作环境的考虑、疲劳寿命的预估、材料选择和配件的选择等内容。

6:附录
本文档附录部分包括一些滚珠丝杠选型所涉及的法律名词及其注释,以供读者参考。

7:结尾附加信息
本文档涉及的附件内容详见附件部分。

本文所涉及的法律名词及注释:
1:滚珠丝杠:一种由螺杆和滚珠组成的传动装置,用于实现回转和直线运动的转换。

2:选型:根据实际工况和要求,选择合适的滚珠丝杠规格和型号。

3:负载力:所施加在滚珠丝杠上的力,包括径向负载和轴向负载。

4:最大转速:滚珠丝杠所能承受的最大转动速度。

5:螺距:一根螺杆上螺旋线的间距,决定了滚珠丝杠的运动特性。

附件:
本文档附带的附件内容包括:滚珠丝杠选型计算表格、案例实例数据、滚珠丝杠选型手册等。

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滚珠丝杆伺服选型
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伺服的选型伺服系统由伺服驱动器和伺服电机组成,其中最关键的又是伺服电机的确定,伺服电机型号的确定可以通过下列方法:1. 电机最大转速>系统所需之最高移动转速。

2. 电机的转子惯量与负载惯量相匹配。

3. 连续负载工作扭力≤电机额定扭力 4.
电机最大输出扭力>系统所需最大扭力(加速时扭力)扭矩、总结:扭矩、速度达到系统要求,转子惯量与负扭矩速度达到系统要求,载惯量相匹配。

载惯量相匹配。

选型计算1. 扭矩计算连续负载工作扭矩(TL);加速时扭矩(TS);2. 速度计算负载端转速;电机端转速;3. 惯量匹配计算(JL/JM)扭矩和速度计算电机扭矩计算包括负载扭矩TL和启动扭矩TS,T=(TL+TS) *S,S: 安全系数。

TL:克服外力所需要的力矩,跟机械结构有关,如果是水平运动时主要是克服摩擦力,垂直运动时还要克服重力等的影响。

TS: 启动需要的扭矩,也就是产生加速度所需要的扭矩,根据公式Ts=Jβ J = 电机转子惯量和负载惯量折算到电机轴的惯量的和β =电机轴角加速度。

计算TS的关键为惯量的计算。

惯量的计算转动惯量的定义:各质点的质量与该质点到转轴距离平方乘积之和,为描述转动惯性大小的物理量。

定义公式:J=∑mipi2,单位:kgm2 圆柱体惯量计算:实心圆柱体:JK= (π/32)ρLD4=0.5MR2 空心圆柱体:JK= (π/32)ρL(D04-D14)=0.5M(R02-R12) 各种传动机构下负载的惯量计算下面是几种常见传动方式下负载的惯量计算。

一. 直接驱动JT:负载折算到电机转子的总惯量JL:负载惯量;JM:电机转子惯量JT = JL+JM 二. 皮带输送传动JT:负载折算到电机转子的总惯量JL:负载惯量;JM :电机转子惯量M:负载和皮带的质量和;R:皮带轮半径;JP:皮带轮惯量JL= M*R2 ;JT = JL + JP + JM 三. 丝杆传动P: 螺距,M: 负载的质量,JB是丝杆惯量JL = M(P/ 2π )2 ;JT = JL + JM + JB 四.齿轮传动JL :负载的惯量,n:齿轮传动比,JM :电机转子惯量JT = JL /n2 + JM 下面结合例子讲解如何计算扭据。

下面结合例子讲解如何计算扭据。

例子1 例子滚珠丝杆传动物体运动速度要求V=5.0m/min; 滑动部分质量:M=50Kg 丝杆长度LB=1.4m; 丝杆直径DB=0.012m; 丝杆导程PB=0.01m; 联轴器质量Mc=0.2Kg 联轴器外径DC=0.04m; 磨擦系数:u =0.3 加速时间t0 =0.1s; 机械效率n=0.9
则计算过程如下:(1) 电机转速:N=V/PB=5.0/0.01=500(rpm) (2) 克服磨擦力需要的扭矩: f PB=TL 2πη, f -摩擦力f=Mg TL=MgPB/(2πη)=50x9.8x0.3x0.01/(2πx0.9)=0.26N.m (3)根据前面的计算公式得出负载惯量为水平直线运动负载JLM=M(PB/ 2π )2 =50x(0.01/2π )2 =1.26x10-4(Kg.m2 ) 滚珠丝杆JB=0.224x10-4 (Kg.m2 )按圆柱体的方式计算联轴器JC=0.4x10-4(Kg.m2 ) 负荷惯
量JL=JLM+JB+JC=1.88 x10-4(Kg.m2 ) (4)根据惯量计算启动所需要的扭矩:Ts=(JL+JM) β β =2π*N/60t0 =523.6 rad/s2 Ts=0.0984+523.6JM(N.m) (5)最终计算的电机扭矩负载扭矩:TL=0.26(N.m) 产生加速度所需扭力:Ts=0.0984+523 .6JM (N.m) 必须扭矩T=(TL+TS)x S, S为安全系数,一般为2~3 TM= (0.26+0.0984+523.6JM)x2 =(0.36+523.6JM)x2 =(0.36+0.575)x2=1.87(N.m) 按最大惯量电机JM计算,JM=1.1x10-3 kg.m2
例子2直接驱动当电机直接驱动一个圆盘,要求转速在300RPM,启动时间为1s,圆盘的质量为10Kg,半径100mm。

根据圆柱体惯量的计算公式JL=0.5M R2 =0.5x10x0.12=0.05kg.m2 计算角加速度β :β =(2π) x300/(60x1)=31.4rad/s2 Ts=(JL+JM) x β =(0.05+JM)x31.4 = Ts-启动扭矩
1.57+31.4JM必须扭矩:T= S *Ts(在这里把克服空气阻力略去)S=2,得出:
T=3.14+62.8JM>3.14N.m 取最大惯量电机,惯量JM=1.1x10-3 kg.m2, JL/JM=46 考虑到惯量比远大于3-5的理想范围,所以,该系统不适合直接驱动,可以考虑通过减速提高惯量比,选型时也需要注意这点。

测试: 1. 滚珠丝杆传动物体运动速度要求V=3.6m/min; 滑动部分质量:M=200Kg 丝杆长度LB=1.4m; 丝杆直径DB=0.025m; 丝杆导程PB=0.010m; 联轴器质量Mc=0.2Kg 联轴器外径DC=0.04m; 磨擦系数:u =0.1 加速时间t0 =0.2s; 机械效率n=0.9 请计算需要电机扭矩和转速? 2. 直接传动,圆盘当电机直接驱动一个圆盘,要求转速在200RPM,启动时间为0.5s,圆盘的质量为10Kg,半径100mm。

请计算需要电机的扭矩和转速度?《力矩计算的另外一种简化算法》以上的计算也可以从能量守恒的角度出发。

(力)x(力运动方向的位移)=电机扭力x (轴旋转角度)简单计算方法:电机转动一圈(2 π角位移),2 物体移动距离P, 得出FxP =Tx2 π计算。

其中F是作用在负载上的合力在以上的计算中F=M a+f,a=Vl/t0.
惯量匹配计算惯量比:负载惯量JL与电机转子惯量JM之比1.影响:传动惯量对伺服系统的精度,稳定性,动态响应都有影响,惯量大,系统的机械常数大,响应慢,会使系统的固有频率下降,容易产生谐振,因而限制了伺服带宽,影响了伺服精度和响应速度,因此,机械设计时在不影响系统刚度的条件下,应尽量减小惯量。

2. 确定:衡量机械系统的动态特性时,惯量越小,系统的动态特性反应越好;惯量越大,马达的负载也就越大,越难控制,但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。

不同的机构,对惯量匹配原则有不同的选择,且有不同的作用表现。

理论:JL≤3JM 案例分析冲床项目分析四色平板印刷机项目分析贴标机项目分析步进电机在高温场合下的使用注意事项
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