滚珠丝杠的选取与计算.part1

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

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。

滚珠丝杠参数计算与选用

滚珠丝杠参数计算与选用/gund/g1.htm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W 2=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μ=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FFZD4010-3 6) 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。

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。

滚珠丝杠的选择及电机选型计算

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：32minmax F F F m +=≈0F =108.2N滚珠丝杠副的当量转速：1502minmax =+=n n n m rpm1.3 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wf =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mL 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 m()∙≤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 LF 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 42.1400125.0100015802.108039.02=⨯⨯⨯≥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 。

(完整版)丝杠的选型及计算

丝杠的选型及计算3.1丝杠的介绍3.1.1丝杠螺母机构基本传动形式丝杠螺母机构又称螺旋传动机构。

它主要用来将旋转运动变为直线运动或将直线运动变为旋转运动，有以传递能量为主的（如螺旋压力机），也有以传递运动为主的（如工作台的进给丝杠）。

丝杠螺母机构有滑动摩擦和滚动摩擦之分。

滑动丝杠螺母机构结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁功能。

但其摩擦阻力大，传动效率低（30%~40%）。

滚动丝杠螺母机构虽然结构复杂制造成本高。

但其最大优点是摩擦阻力小，传动效率高（92%~98%），因此选用滚动丝杠螺母机构。

根据工作台运动情况，应选择丝杠传动螺母移动的形式，该传动形式需要限制螺母的转动，故需导向装置。

其特点是结构紧凑，丝杠刚性较好，适用于工作行程较大的场合。

3.1.2滚珠丝杠副的组成及特点滚珠丝杠副是一种新型螺旋传动机构，其具有螺旋槽的丝杠与螺母之间装有中间传动元件—滚珠。

滚珠丝杠螺母机构由丝杠，螺母，滚珠，和反向器等四部分组成。

当丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动，为防止滚珠从滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端设有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，从而形成滚珠流动的闭合通路。

滚珠丝杠副与滑动丝杠副相比，除上述优点外，还具有轴向刚度高，运动平稳，传动精度高，不易磨损，使用寿命长等优点。

但由于不能自锁，具有传动的可逆性，在用做升降传动机构时，需要采取制动等措施。

3.1.3滚珠丝杠的结构形式按照用途和制造工艺的不同,滚珠丝杠副的结构形式很多。

一般,根据钢球的循环形式,消除轴向间隙和调整预紧的方法以及螺纹滚道法向截面形状的不同,将其区分成不同的结构形式进行研究。

1)钢球循环方式按钢球返回时是否脱离丝杠表面可分为内循环和外循环两大类，见表3-1[1]。

若钢球在循环过程中，始终与丝杠表面保持接触，称内循环；否则，称外循环。

通常，把在同一螺母上所具有的循环回路的数目，称为钢球的列数，常用的有2~4列。

而把每一循环回路中钢球所经过的螺纹滚道圈数（导程数）称为工作圈。

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。

滚珠丝杠的选取与计算part

润滑：锂基润滑脂（2号)
图1：正效率(旋转→直线)图2：反效率(直线→旋转)
４.1．1.1导程角的计算法
……………………………………( 1）
β:导程角（度)
ｄp：滚珠中心直径（ｍm)
ρh：进给丝杠的导程（mｍ)
4.1.1.2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
图8动作模式
图9滚珠丝杠的发热数据
滚珠丝杠：双螺母精密滚珠丝杠
CDM40１0-5：（轴径40mｍ，导程10mm)
预压负荷２700N)
最高速度0.2１7m/s（１3ｍ/ｍin）:(滚珠丝杠转速:1300 min－1)
低速度:0．００4２m／s（０．2５m／min）:（滚珠丝杠转速度：25ｍin－１
导向面：LM导轴:ＧGB35A
（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
4.１.２能高速进给
T：驱动扭矩FaLeabharlann 导向面的摩擦阻力Ｆa=μ×mg
μ: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
……………………………………(2）
Fa:产生的推力（N )
T：驱动扭矩（N mm）

数控机床进给滚珠丝杠的选择与计算

1 滚珠丝杠副的载荷计算(1) 工作载荷F工作载荷F是指数控机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向作用力，其数值可用下列进给作用力的实验公式计算：对于燕尾形导轨机床F=kFx+f'(Fz+2Fy+W)(1)对于矩形导轨机床F=kFx+f'(Fz+Fy+W)(2)对于三角形或组合导轨机床F=kFx+f'(Fz+W)(3)对于钻镗主轴圆导轨机床对于滚动导轨机床F=Fx+f'(Fz+W)+Fr(5)式(1)～(5)中：Fx、Fy、Fz—x、y、z方向上的切削分力，N；Fr—密封阻力，N；W—移动部件的重量，N；M—主轴上的扭矩，N·m；dz—主轴直径，mm；表 1f′—导轨摩擦系数；f—轴套和轴架以及主轴的键的摩擦系数；k—考虑颠覆力矩影响的实验系数。

正常情况下，k、f'与f可取表1数值。

(2) 最小载荷Fmin最小载荷F?min为数控机床空载时作用于滚珠丝杠的轴向载荷。

此时，Fx=Fy=Fz=0。

(3) 最大工作载荷F?max最大载荷F?max为机床承受最大切削力时作用于滚珠丝杠的轴向载荷。

(4) 平均工作载荷Fm与平均转速nm当机床工作载荷随时间变化且此间转速不同时，式中：t1,t2,…，tn分别为滚珠丝杠在转速n1,n2,…，nn下，所受轴向载荷分别是F1,F2,…，Fn时的工作时间(min)当工作载荷与转速接近正比变化且各种转速使用机会均等时，可用下式求得Fm和nm。

Fm=(2Fmax+Fmin)／3(8)nm=(nmax+nmin)／2(9)2 滚珠丝杠副主要技术参数的确定(1) 导程Ph根据机床传动要求，负载大小和传动效率等因素综合考虑确定。

一般选择时，先按机床传动要求确定，其公式为：Ph≥vmax/nmax(10)式中：vmax—机床工作台最快进给速度，mm/min；nmax—驱动电机最高转速，r/min。

在满足控制系统分辨率要求的前提下，Ph应取较大的数值。

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见的机械传动元件，广泛应用于机械设备中。

在选择和计算滚珠丝杆时，需要考虑多个因素，以确保其能够满足设计要求并具备良好的性能。

我们需要确定滚珠丝杆的工作负载。

工作负载是指滚珠丝杆所承受的力和力矩。

根据具体的应用需求，可以计算得到工作负载的数值。

需要确定滚珠丝杆的额定载荷和寿命要求。

额定载荷是指滚珠丝杆在设计寿命内能够承受的最大负荷。

寿命要求是指滚珠丝杆在设计寿命内能够保持良好工作状态的要求。

根据工作负载和寿命要求，可以选择合适的滚珠丝杆。

在选择滚珠丝杆时，还需要考虑滚珠丝杆的导程和螺距。

导程是指滚珠丝杆上单位长度内的螺旋线数，通常用毫米表示。

螺距是指滚珠丝杆上单位长度内的螺旋线移动距离，通常用毫米表示。

导程和螺距的选择将直接影响滚珠丝杆的速度和精度。

还需要考虑滚珠丝杆的直径和材料。

滚珠丝杆的直径越大，承受负载的能力越强。

常见的滚珠丝杆直径有8mm、10mm、12mm等。

材料的选择也非常重要，常见的材料有铝合金、不锈钢和碳钢等。

不同的材料具有不同的强度和耐久性，需要根据具体的应用环境选择合适的材料。

在进行滚珠丝杆的计算时，可以利用滚珠丝杆的公式和参数进行计算。

滚珠丝杆的公式包括静态载荷公式、动态载荷公式和寿命计算公式等。

通过计算，可以得到滚珠丝杆在不同工况下的载荷和寿命。

除了以上的基本参数和计算外，还需要考虑一些其他的因素。

例如，滚珠丝杆的安装方式、润滑方式、密封方式等。

这些因素将直接影响滚珠丝杆的使用效果和寿命。

滚珠丝杆的选型和计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。

通过合理选择和计算，可以确保滚珠丝杆能够满足设计要求，并具备良好的性能和寿命。

在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和优化，以实现最佳的使用效果。

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。

滚珠丝杠参数计算与选用

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W 2=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μ=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=1290L1=1350L=1410L=3010 ) 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Ksmin= 6.6 ×10Ksmin：最小抗压刚度 N/md2：丝杠底径L1：固定支承距离Ksmin=575 N/m2）丝杠最大抗压刚度Ksmax=6.6 ×10Ksmax：最大抗压刚度 N/mKsmax=6617 N/m(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/mF0=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10=222＞160Kmin（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， V300p≤0.8×定位精度-V300p定位精度为20m/300V＜14.3m300p丝杠精度取为3级V=12m＜14.3300p(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。

滚珠丝杠的选取与计算.part1

4.1.1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）4.1.1.1导程角的计算法p d h ⋅⋅=πρβtan …………………………………… （ 1 ）β：导程角（度）d p ：滚珠中心直径（mm ）ρh ：进给丝杠的导程（mm ）4.1.1.2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/s 2 ）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h T Fa ⋅⋅⋅=ρηπ12…………………………………… （ 2 ）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πηρ22Fa h T ⋅⋅=…………………………………… （ 4）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）4.1.1.3驱动扭矩的计算例用有效直径是：32mm ，导程：10mm （导程角：5O 41’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mm N T ⋅=⨯⨯=2496.02107.14π（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mm N T ⋅=⨯⨯=7332.02107.14π4.1.2能高速进给因滚珠丝杠效率高，发热低，从而能进行高速进给。

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。