滚珠丝杠设计与校核
(完整版)机械设计中丝杠螺母副计算校核
1、螺纹副耐磨性计算《机械设计（第四版）》公式（6.20），螺纹中径计算公式：][2P h Fpd φπ≥式中， N F 轴向力，- 2.1=-φφ整体式螺母取 1.3,81][表许用压强MPa P -6m m 螺距，-p mm p h h 365.05.0=⨯==-螺纹工作高度，螺母为整体式并且磨损后间隙不能调整，2.1,5.22.1=-=φφ取；该螺旋机构为人力驱动，因此][P 提高20%，MPa P 6.212.118][=⨯=。
mm P h FP d 3.296.212.1314.3649153][2=⨯⨯⨯⨯=≥φπ612 612注：当ф＜2.5或人力驱动时，[p]值可提高20％；若为剖分螺母时则[p]值应降低15～20％。
图3.？ 螺旋副受力图牙型角α=30°，螺距P 由螺纹标准选择P=6mm牙顶间隙ac ;25.0,55.1=-=ac p ;5.0,126=-=ac p ;1,4414=-=ac p 外螺纹大径(公称直径)，根据各企业自行制定的行业标准（或自行设计加工)取d=44mm中径mm p d d 415.02=-= 小径mm h d d 37231=-=牙高mm ac p h 5.35.03=+= 内螺纹大径mm ac d D 452=+=中径mm d D 1422== 小径mm p d D 381=-= 牙高mm h H 5.334== 牙顶宽mm p f 196.2366.0==牙槽底宽mm ac p w 9145.10563.366.0=-=螺纹升角4470.0tan 2==d npπψ 因此选用644⨯T 的螺杆，其参数为：表3.2 644⨯T 的螺杆公称直径（mm ） d 螺距（mm ） P中径（mm ） 22D d = 大径（mm ） D 小径（mm ）1d 1D446414537382、螺纹牙强度计算螺纹牙的剪切和弯曲破坏多发生在螺母。
螺纹牙底宽 mm p t 8.36634.0634.01=⨯== 螺母旋合长度94.3143.22'=⨯==d H φ 相旋合螺纹圈数 16694.3≈='=P H z 剪切强度条件MPa z Dt F 4.068.3614514.334912.51=⨯⨯⨯=πMPa 4030][-=≤τ 弯曲强度条件MPa MPa z Dt Fh b 6040][9.62618.34514.3334912.533221-=≤=⨯⨯⨯⨯⨯=σπ表3.3滑动螺旋副材料的许用应力螺旋副材料 许用应力(MPa)[σ] [σ]b[τ] 螺杆 钢 σs /(3~5)螺母青铜 40~60 30~40 铸铁 40~55 40 钢(1.0~1.2) [σ]0..6[σ]螺杆强度计算螺杆受有压力（或拉力）F 和扭矩T ，根据第四强度理论，其强度条件为;Ng d l vg G 6.778.94041.046.078504242=⨯⨯⨯⨯===πρρm291.0250.06.7715.0f N r G T =⨯⨯=⋅⋅=公称][)2.0(3)4(231221σπ≤+d T d F][49.32)370.02.010291.0(3)370.014.310349154()2.0(3)4(23622-6231221σπ≤=⨯⨯+⨯⨯⨯=+-MPa d T d F4、螺纹副自锁条件668.21414.361arctan arctan2=⨯⨯==d nP πψ 梯形螺纹的牙型斜角 15=β，其当量摩擦角3.515cos 09.0arctancos arctan===βμρv 式中,ψ为螺纹升角；μ为螺旋副的当量摩擦系数,见下表3.?。
滚珠丝杠设计说明说
滚珠丝杠设计说明说滚珠丝杠是一种常用于传递旋转运动和直线运动的机械元件，它通常由螺母、螺杆和滚珠组成。
滚珠丝杠具有高效率、高刚度、高精度、长寿命等优点，广泛应用于工程机械、航空航天、机床等领域。
1.长度选择：滚珠丝杠的长度应根据具体应用场景来确定。
较长的丝杠可以提供较大的行程，但也会增加自振频率和扭转刚度，影响系统的稳定性。
因此，在设计过程中需要综合考虑行程需求和系统稳定性。
2.直径选择：滚珠丝杠的直径决定了其负载能力，直径越大，负载能力越高。
选择直径时需要考虑负载情况和运动速度。
通常，通过计算负载系数和速度系数，可以确定滚珠丝杠的合适直径。
3.螺距选择：螺距是滚珠丝杠的重要参数，它决定了滚珠在一个螺旋周期内所传递的行程。
螺距越大，速度越快，但力矩也会增加。
在选择螺距时，需要综合考虑负载和速度要求。
4.滚珠选择：滚珠的选择直接影响滚珠丝杠的负载能力和精度。
一般来说，滚珠越大，负载能力越高，但精度可能降低；滚珠越小，精度越高，但负载能力降低。
根据具体应用要求，选择适当大小的滚珠。
5.轴承支撑方式：滚珠丝杠需要在两端通过轴承来支撑。
轴承的选择要考虑运动速度、负载和刚度等要求。
一般情况下，可以采用角接触球轴承或推力球轴承来支撑。
6.润滑方式：滚珠丝杠在工作时需要进行润滑以减小摩擦和磨损。
常见的润滑方式有油脂润滑和油润滑。
油脂润滑可以提供良好的密封性和冷却效果，适用于低速轴承；而油润滑适用于高速操作，可以提供更好的冷却和泄漏控制。
7.驱动方式：滚珠丝杠的驱动方式可以采用电动、液压或气动。
电动驱动是最常见和广泛应用的方式，它能够提供精确控制和较高的驱动效率。
液压和气动驱动方式适用于承载大负载和长行程的应用。
滚珠丝杠的设计需要根据具体应用需求来选择合适的参数和材料。
设计人员需要结合机械原理、材料力学、热力学等知识，进行系统分析和计算，确保滚珠丝杠能够满足设计要求，提供可靠的运动传递和精确的位置控制。
此外，在设计过程中还需要考虑制造成本、安装要求和维护方便等因素，并与其他机械元件进行协调和配合，以实现整体设计的一致性和优化。
关于滚珠丝杠的计算(大壮整理镗铣床设计的群发言)
WTF2040-3
(Ca=6.6KN、Coa=17.2KN)
WTF3060-2
(Ca=11.8KN，Coa=30.6KN)
WTF3060-3
(Ca=14.5KN、Coa=38.9KN)
二、容许轴向负荷的探索
对基本静额定负荷（Coa）最小的WTF2040-2型（Coa=13.6KN）进行容许轴向负荷的探索。
去路加速时550 75
去路等速运动时17 850
去路减速时-516 75
返程加速时-550 75
返程等速运动时-17 850
返程减速时516 75
由于负荷方向（表示为正或负）与Fa3、Fa4和Fa5相反，计算两方向的轴向平均负荷。
2、轴向平均负荷
正符号方向的轴向平均负荷
因为负荷方向不同，按Fa3.4.5=ON，来计算轴向平均负荷。
最大速度Vmax=1m/s
导程Ph=60mm
Nmax=Vmaxx60x103//Ph=3000min-1/
2、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λ2=15.1（参照A15-36）
为了考虑危险速度，螺母-轴承间的安装方法按固定-支撑。
丝杠轴直径：20mm导程：20mm和40mm
丝杠轴沟槽谷径d1=17.5mm
Nm=2n·ls/Ph=267min-1/
5、根据额定寿命计算工作寿命时间
WTF2040-2
额定寿命L=4.1X109/rev
每分钟平均转数Nm=400min-1/
Lh=L/60Nm=171000h
WTF2040-3
额定寿命L=7.47X109/rev
每分钟平均转数Nm=400min-1/
滚珠丝杠升降毕业设计
滚珠丝杠升降毕业设计滚珠丝杠升降毕业设计在现代工业领域中，滚珠丝杠升降系统被广泛应用于各种机械设备中，其作用是将旋转运动转换为线性运动，实现物体的升降。
滚珠丝杠升降系统具有结构简单、精度高、效率高等优点，因此成为许多工程师在毕业设计中选择的主题之一。
一、滚珠丝杠升降系统的原理和结构滚珠丝杠升降系统由滚珠丝杠、螺母和导轨组成。
滚珠丝杠是将旋转运动转换为线性运动的关键部件，它由螺纹型螺纹和滚珠构成。
螺纹型螺纹是滚珠丝杠的主体部分，通过螺纹与螺母的啮合，实现旋转运动转换为线性运动。
滚珠则位于螺纹型螺纹与螺母之间，使得滚珠丝杠升降系统具有更高的精度和效率。
二、滚珠丝杠升降系统的应用领域滚珠丝杠升降系统在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中，滚珠丝杠升降系统被应用于机床、自动化生产线等设备中，用于实现工件的升降和定位。
在医疗设备中，滚珠丝杠升降系统被用于手术床、病床等设备的升降调节。
在航空航天领域，滚珠丝杠升降系统被用于飞机起落架、升降机等设备的升降控制。
滚珠丝杠升降系统的应用领域十分广泛，为各个行业的发展提供了重要的支持。
三、滚珠丝杠升降系统的设计要点在进行滚珠丝杠升降系统的设计时，需要考虑以下几个要点：1. 载荷计算：根据实际应用需求，计算出滚珠丝杠升降系统所需承受的最大载荷，以确保系统的稳定性和安全性。
2. 选材与制造：选择适当的材料和制造工艺，以保证滚珠丝杠升降系统的耐用性和可靠性。
3. 导轨设计：设计合理的导轨结构，使得滚珠丝杠能够在运动过程中保持稳定的导向性，减少摩擦和能量损耗。
4. 传动效率优化：通过合理的设计和优化，提高滚珠丝杠升降系统的传动效率，减少能量损失。
5. 控制系统设计：设计合适的控制系统，实现对滚珠丝杠升降系统的精确控制和调节。
四、滚珠丝杠升降系统的发展趋势随着科技的不断进步，滚珠丝杠升降系统也在不断发展和创新。
目前，一些新型的滚珠丝杠升降系统已经出现，如滚珠丝杠线性电机系统、滚珠丝杠无级变速系统等。
关于滚珠丝杠副核心参数的确定及相关校核计算
关于滚珠丝杠副核心参数的确定及相关校核计算石军;谭永娣【摘要】根据所设计设备的负载、速度、行程、精度、寿命要求等要素,并综合考虑设备所要求的各种功能因素,经相关校验,选定了最适合的滚珠丝杠副.%According to the requirements of load, speed, travel, precision, lifetime and other factors of designed equipment, considering all various functional factors and by the relevant check, this paper chooses the most suitable ball screw.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2012(041)005【总页数】4页(P75-78)【关键词】滚珠丝杠副;核心参数;校核计算【作者】石军;谭永娣【作者单位】南京数控机床有限公司,江苏南京211100;南京数控机床有限公司,江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】TH1330 引言滚珠丝杠副自1874年在美国获得专利至今已有100多年历史，它的功能从最初的“敏捷省能传动”(20世纪40～50年代)到“精密定位”(70年代起)，再从“大导程快速驱动”(80年代起)到“精密高速驱动”(90年代起)，在这过程中产品不断升级换代，得到质的飞跃［1］。
由旋转伺服电动机驱动滚珠丝杠副的进给传动方式，具有以下特点:传动效率高，传动效率高达90% ～98%，能以较小的扭矩得到较大的推力，不自锁，具有传动的可逆性;运行平稳，摩擦阻力小，启动时无颤动，低速时无爬行，可精密地控制微量进给;高精度，温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，可获得较高的定位精度和重复定位精度;高耐用性，因钢球均经硬化处理并精密磨削，循环体系过程纯滚动，相对磨损甚微，故有较高的使用寿命和精度保持性;具有较高的快速响应特性和同步性;高可靠性;无背隙与高刚性;优良的高速特性，DN值可达150 000［2］工作可靠，环境适应性强。
数控机床设计中滚珠丝杠副的选用与校核
汽轮机顶轴油系统调试过程中顶起高度不够的原因分析
刘振国 1， 侯东伟 2 （1.哈尔滨汽轮机有限责任公司，哈尔滨 150046；2.沈阳沈海热电有限公司，沈阳 110043）
摘 要：介绍了北京太阳宫燃气热电有限公司汽轮机调试过程中顶轴油系统出现的问题，分析了问题产生的原因，以及
解决方法。
关键词：汽轮机；顶轴油；调试；顶起高度
对值最大者为最大轴向负载。
（2）滚珠丝杠轴的压曲负荷
P1＝η2×
d4 1
La2
×104
（2）
式中:η2 固定－固定安装方式的相关系数；d1－滚珠丝
杠轴的沟槽直径，mm；La－安装间距，mm。
（3）滚珠丝杠轴的允许压缩拉伸负荷
P2＝116×d21
（3）
如计算结果 P1＞Fa 且 P2＞Fa，则可继续进行其它项目
北京太阳宫燃燃气热电有限公司所用汽轮机为哈尔 滨 汽 轮 机 厂 生 产 ， 型 号 为 LN275/CC154 -11.49/0.613/ 0.276/566/566 的三压、再热、两缸两排汽、单轴、双抽凝汽 式联合循环汽轮机。本机的顶轴油系统如图 1。顶轴油系
旁通截止阀 至无压回油
至
至
至
至
3
4
5
中图分类号：TK263.8
文献标识码：A
文章编号：1002－2333（2009）03－0148－02
火电机组调试过程是机组正式移交生产前的一个重 要步骤，它能够充分暴露系统与设备设计、安装中存在的 问题，以便及时调整处理，为机组正式投产后的安全稳定 运行打下坚实的基础。汽轮发电机组在启动和停机前，应 先投入顶轴装置将汽轮发电机转子顶起，以减少轴颈与 轴承间的摩擦系数，使盘车装置顺利地投入工作。本文着 重分析了北京太阳宫燃气热电有限公司汽轮机调试过程 中顶轴油系统在投运时的异常情况，并指出问题产生的 原因。 1 系统概况
伺服电机、滚珠丝杆选型与校核
P= 0.20
KW
1、计算允许的最大临界转速nc值
项目
符号
允许的最大临界转速
nc
临界转速计算长度
LC2
支撑系数f
f
丝杠底径 丝杠最高当量转速 判断最大临界转速是否合格
d2
NB 合格
2、压杆稳定性校核
滚珠丝杠校核
数值 3024 790
15.1
12.5 2400
单位 r/min mm
计算公式 nc=10000000*f*d2/LC22
mm
项目
符号
数值
单位
计算公式
压杆稳定性符合Fc（允许的 最大临界压缩负荷力）
安全系数值K1 支撑系数K2 丝杠最大受压长度LC1
预拉伸力Ft 判断压杆稳定是否合格
Fc
K1 K2 LC1 Ft 合格
支撑方式
K2
铰支—铰支
1
3631 0.5 2 820 1523
f 9.7
N
Fc=100000*d24*K1*K2/LC12
总负荷 惯量
启动转 矩
4、必须 转矩
必须转 矩
5、电机 选择
根据计 算，初 步确定 电机型 号，然 后输入 转子惯 量，确
6、负荷 与电机惯 量比
惯量比
7、负荷 与减速机 惯量比
负荷与电 机惯量比 ＞5时， 考虑采用 减速装 置，提高 惯量匹 配； 折算后
的惯量 比折算到 电机轴 端转矩 T=TM/i
9)电机功 率计算
J L +J B + JL= JC
= 4.51E-04 2π
T S = Nm(J m + = 0.35
kgm2 Nm
(T L +T S )
数控车床改造中滚珠丝杠螺母副的选用校核
Ｖ ｘ 最高移 动速度 ｍａ ： ｉ传动 比， ： 这里取 １ ｎ 电机最高转速 一：
根据改装数车精度要求 ， 车削 速度是 中等车削速度取稍偏
大 的值。 ２３ 根据丝杠的安装 方式来估算最小底径 ｄ ｍｉ ． ２ ｎ
ｄ ＞ ２ ｎ ２×１ ２ ０×Ｆ Ｌ ／Ｉ ） ２ ｄ ｍｉ＝ ０（ １ １ ｃＩ ｍＥ ＇８
５
Ｎ： ４６
支式丝杠螺母副 ， 即一端装 止推轴承 ， 另一端装 向心球轴承 ， 选 择双螺母 垫片调隙式 ， 这样 结构简单 ， 刚性好 ， 紧可靠 ， 整 预 调 方便 。滚珠循 环采用外循环式 ， 它的特点是工艺简单 ， 于制 易
造， 经济实用 。
平 均 转 速 ＿ｍ ＝ ｑ ｎ ＋ ２ ２ ｑ ｎ ４ ４ １ ０ — ， Ｉ １ （ｌ １ ｑ ｎ ＋ ３ ３ ｑ ｎ ） ０ ／
在此满足 了数控机床的高进给速度 、 高定位精度 、 高平稳性 和
快速响应要求 ， 必须合理选择滚珠丝杠副 ， 并进行必要 的校核
计算 。
无切削
Ｆ ＝Ｉ０ Ｉ Ｏ Ｐ － ００ ２ ２０
Ｆ ＝４ ０ ３ ００
＂ ＝ｉ ０ ￣ ｚ０ １ ０ ＇ ＝ｉ￣ Ｉ ００ 】 ２
Ｙ ＝４０ ３ ０
≈ ２５ｍ ｍ
滚珠丝杠是 由丝杠 、 螺母 、 滚珠等组成的机械元件 ， 作用 其
是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动 ， 因其优 良的摩擦特性使其试广泛应用 ，其选 择包括精度选择 、
尺寸规格 （ 包括导程与公称直径 ） 、支承方式等几个方面的内 容。滚珠丝杠副的承载能力用额定动载荷或额定静载荷表示 。
式 中： ＝ ０ Ｔ １ 是滚珠 丝杠 系数 （ Ｌ ６ ｎ ／０， 单位为 １ ０ 转 ， ×１ 如
滚珠丝杠的选用与校核
参考内容
滚珠丝杠副作为一种重要的传动元件，在现代化机械设备中发挥着至关重要 的作用。它具有高精度、高刚度、长寿命等特点，被广泛应用于各种高精度机床、 机器人、电子设备等场合。本次演示将介绍滚珠丝杠副的选型计算与应用技巧， 以期帮助读者更好地理解和应用这一重要传动元件。
一、滚珠丝杠副的选型计算
选型计算是滚珠丝杠副应用中的重要环节，需要根据实际应用场景和设备需 求进行选择。以下主要从直径、转速、载荷和工作环境等方面介绍选型计算的方 法。
珠丝杠副的应用知识，提高设备的综合性能和可靠性。
参考内容二
随着制造业的不断发展，数控机床已成为现代生产过程中不可缺少的重要设 备。而在数控机床中，滚珠丝杠副作为关键的传动部件，直接影响着机床的性能 和加工精度。因此，如何合理选择与计算滚珠丝杠副，成为了一个值得探讨的话 题。
一、滚珠丝杠副的原理与特点
在数控机床中，滚珠丝杠副的计算主要包括以下方面：
1、选型计算：根据机床的负载和行程需求，计算滚珠丝杠副的直径、长度、 精度等级等参数。
2、静力学计算：根据机床的工作状况，计算滚珠丝杠副的静力学性能，如 最大弯曲应力、最大剪切应力等，以确保其具有足够的强度和刚度。
3、动力学计算：根据机床的转速和负载情况，计算滚珠丝杠副的动力学性 能，如最大接触应力和最大转速等，以确保其具有稳定的运行性能。
4、热力学计算：根据机床的工作温度和环境条件，计算滚珠丝杠副的热力 学性能，如热膨胀系数和热容量等，以确保其具有较长的使用寿命。
感谢观看
失败案例：某电子设备在设计中，为了追求低成本，选择了直径较小的滚珠 丝杠副来控制设备运动。在使用过程中，丝杠副因负载过大而损坏，导致设备故 障。虽然厂家提供了售后服务，但因维修成本高且耗时长，给客户带来了较大损 失。
ca6140横向进给滚珠丝杠的设计及安装大学论文
摘要 (I)ABSTRACT (II)1.前言 (1)1.1数控改造的现状 (1)1.1.1国外的发展 (1)1.1.2国内的发展 (1)1.2数控改造的优缺点 (2)1.3数控改造的意义 (2)1.4机床数控改造后的市场 (3)2.数控改造的总体设计 (4)2.1对机床的改造部位 (4)2.2进给系统的改造 (4)2.3步进电机的选取 (5)2.5减速驱动机构 (5)2.6数控系统选型 (6)2.7机械传动方式 (6)2.8驱动系统的总体设计 (7)3.机床结构的组成 (8)3.1滑动导轨副 (8)3.2齿轮副 (8)3.3滑动丝杠与滚珠丝杠 (9)3.4安全防护 (9)4课题任务 (9)4.1课题背景及意义 (10)4.1.1 课题背景 (10)4.1.2 课题意义 (12)5滚珠丝杠的总体设计 (12)5.1滚珠丝杠副的工作原理及其传动特点 (12)5.2滚珠丝杠的结构形式的选择 (13)5.3滚珠循环方式的选择 (14)5.4滚珠丝杠支承形式的选择 (15)5.5滚珠丝杠副预紧方式的选择 (16)5.1.1滚珠螺母预紧的类型及其选择 (16)5.1.2双螺母预紧的工作原理方式 (17)5.1.3计算切削力 (19)5.1.4滚珠丝杠幅的选择 (19)5.1.5滚珠丝杠副选择计算 (19)5.1.6滚珠丝杠副的校核 (21)6横向进给系统的改造 (26)7其它机械部分的具体设计 (30)7.1对各部分的改造要求 (30)7.1.1床身 (30)7.1.2主轴变速箱 (30)7.1.3挂轮箱 (30)7.1.4刀架 (30)7.1.5拖板 (30)7.1.6减速齿轮箱 (30)7.1.7伺服进给机构的设计 (31)7.2步近电机拖动的开环系统 (32)7.3异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统 (32)7.4交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统 (32)7.5数控系统的选择 (32)7.5.1802C数控系统组成 (32)7.5.2步进电机的驱动电路 (33)7.6电动刀架的设计 (34)7.6.1电动刀架的机械结构 (34)7.6.2免抬式电动刀架 (34)7.6.3电动刀架的控制电路 (36)8 结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)摘要企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。
滚珠丝杠设计与校核
（四）滚珠丝杠选择 1、滚珠丝杠工作长度计算余量行程工作台l l l l ++=丝杠工作长度：mm l X 44020320100=++= 丝杠工作载荷：N F X 500=丝杠的工况均为：刷鞋机每天开机6小时；每年300个工作日；工作8年以上。
丝杠材料：CrWMn 钢；滚道硬度为58~62HRC ；丝杠传动精度为mm 04.0±。
平均转速n=125r/min （min /125410005.01000r pv n =⨯=⨯=工作台） 2、计算载荷C F 求解N N F K K K F m A H F C 5505000.10.11.1=⨯⨯⨯==查《机电一体化设计基础》表2-6；2-7；2-8的0.10.11.1===A H F K K K ；；，查表2-4取C 级精度。
表2-6 载荷系数表2-7 硬度系数表2-8 精度系数3、额定动载荷计算aC '计算 寿命：h L h1440083006=⨯⨯=' N N L n F C h m C a31601067.1144002005501067.13434≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⨯'=' 4、滚珠丝杠副选择假设选用FC1型号，按滚珠丝杠副的额定动载荷a C 等于或稍大于aC '的原则，选汉江机床厂出品的2004-2.5，N C a 5393=， 其参数如下：5、稳定性验算1） 由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S ，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数[S]（见表2-10）丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷cr F （N ）按下式计算：22)(l EI F acr μπ= 式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206GPa ；l 为丝杠工作长度（m ）；I a 为丝杠危险截面的轴惯性矩（m 4）；μ为长度系数，见表2-10。
依题意，()49441107.46459.017.014.364m d I a -⨯=⨯==π 取3/2=μ，则N l EI F a Xcr52992221011.144.032107.41020614.3)(⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ N l EI F a Ycr52992221038.1395.032107.41020614.3)(⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ 安全系数2225001011.15=⨯==m cr X F F S2765001038.15=⨯==m cr Y F F S查表2-10，[S]=2.5~3.3。
滚珠丝杠设计计算
滚珠丝杠设计计算引言：滚珠丝杠是一种重要的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。
在设计滚珠丝杠时需要考虑其参数、选型、力学特性等诸多方面，本文将从这些方面详细介绍滚珠丝杠的设计计算。
一、参数设计滚珠丝杠的参数设计包括螺纹直径、导程、螺距等。
其中，螺距是滚珠丝杠最主要的参数之一，它决定了滚珠丝杠的速度和力矩传递能力。
在设计时，可根据所需的传动功率和转速来计算滚珠丝杠的螺距。
同时，导程也是一个需要考虑的参数，一般情况下，导程越小，精度越高，但速度和力矩传递能力相应减小。
二、选型设计滚珠丝杠的选型设计是根据所需传动力矩、转速、精度等参数来选择具体型号的滚珠丝杠。
在选型时，需要考虑实际传动力矩和极限承载力之间的关系，同时还需考虑松紧度、传动效率等参数。
此外，还需要考虑滚珠丝杠的耐用性、使用寿命等因素，从而选择合适的滚珠丝杠型号。
三、力学计算滚珠丝杠在使用过程中，需承受很大的轴向和径向负载，因此需要进行力学计算来确定其承受能力。
在计算中，需考虑传动力矩、负载方向和松紧度等因素。
此外，还需要对其扭转刚度进行计算，以确定滚珠丝杠的稳定性和蠕动问题。
四、材料选择滚珠丝杠的材料选择需要考虑其强度、硬度、耐磨性等因素。
目前常见的滚珠丝杠材料有铬钢、不锈钢、合金钢等。
在选择材料时，需根据实际使用环境、负载类型和工作条件等综合考虑。
总结：滚珠丝杠的设计计算是一个比较复杂的过程，需要全面考虑其参数、选型、力学特性和材料选择等因素。
在实际应用中，需根据不同的使用条件和要求来进行合理的设计和选型。
通过合理的设计计算，可使滚珠丝杠具有更好的性能和耐用性，从而提高机械设备的工作效率和生产效益。
滚珠丝杠的设计和计算
一、滚珠丝杠的特长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）1、1、1导程角的计算法……………………………………（ 1 ）β：导程角（度）d p：滚珠中心直径（mm）ρh：进给丝杠的导程（mm）1、12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/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）1、1、3驱动扭矩的计算例用有效直径是：32mm，导程：10mm（导程角：5O41’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（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1、2保证高精度雄联滚珠丝杠，在被恒温控制的工场里，用最高水平的机械设备进行研磨，直到组装，检查，实行彻底的品质管理体系，以保证其精度。
滚珠丝杠的设计毕业设计
滚珠丝杠的设计毕业设计滚珠丝杠的设计毕业设计滚珠丝杠是一种常见的机械传动装置，广泛应用于机床、自动化设备等领域。
其主要作用是将旋转运动转化为直线运动，并具有高精度、高效率的特点。
在滚珠丝杠的设计过程中，需要考虑多个因素，包括负载、速度、精度等，以确保其正常运行并满足设计要求。
首先，滚珠丝杠的设计需要考虑负载。
负载是指施加在滚珠丝杠上的力或扭矩，它直接影响到滚珠丝杠的选择和尺寸设计。
在设计过程中，需要根据实际应用需求确定负载的大小和方向，并结合滚珠丝杠的承载能力进行合理选择。
同时，还需考虑负载的变化情况，以确定滚珠丝杠的寿命和可靠性。
其次，滚珠丝杠的设计还需要考虑速度。
速度是指滚珠丝杠在运行过程中的线速度，它直接影响到滚珠丝杠的选择和传动效率。
在设计过程中，需要根据实际应用需求确定速度的大小，并结合滚珠丝杠的额定转速进行合理选择。
同时，还需考虑速度的变化情况，以确定滚珠丝杠的冷却和润滑方式。
此外，滚珠丝杠的设计还需要考虑精度。
精度是指滚珠丝杠在运行过程中的定位精度和重复精度，它直接影响到滚珠丝杠的应用效果和工作精度。
在设计过程中，需要根据实际应用需求确定精度的要求，并结合滚珠丝杠的制造工艺和加工精度进行合理选择。
同时，还需考虑精度的保持和调整方式，以确保滚珠丝杠的稳定性和可调性。
此外，在滚珠丝杠的设计过程中，还需要考虑其他因素，如材料选择、密封设计、安装方式等。
材料选择是指滚珠丝杠的材质和热处理方式，它直接影响到滚珠丝杠的强度和耐磨性。
密封设计是指滚珠丝杠的防尘和防水性能，它直接影响到滚珠丝杠的使用寿命和可靠性。
安装方式是指滚珠丝杠的安装位置和固定方式，它直接影响到滚珠丝杠的运行平稳性和传动效率。
综上所述，滚珠丝杠的设计是一个综合性的工程问题，需要综合考虑多个因素，并进行合理选择和优化设计。
在设计过程中，需要根据实际应用需求确定负载、速度、精度等要求，并结合滚珠丝杠的承载能力、额定转速、制造工艺等进行合理选择。
技术计算滚珠丝杠的选型方法1
25 15
20
10
25
轴向间隙 (mm)
0.03以下
0.05以下 0.03以下 0.07以下
0.05以下
0.10以下
0.15以下 0.10以下 0.20以下 0.12以下 0.10以下 0.20以下 0.15以下 0.05以下
0.10以下
0.10以下
■表5.精密滚珠丝杠的轴向间隙
种类 标准型螺帽 精度等级C3 标准型螺帽 精度等级C5
轴向间隙的选择范例
·<丝使杠用轴条径件 >F15 螺距 5 ·容许背隙量 Ú0.01mm
<选择内容>
通过表5.可以发现，丝杠轴径F15时，轴向间隙0.005mm以下的C5
等级可以满足容许背隙量Ú0.01mm的条件。
技
术
参
数
②研讨螺距精度 根据P.2641的表1.，可以求出螺纹部长度842mm对应的代表移动 量误差Úep的容许值。 C3···Ú0.021mm/800~1000mm C5···Ú0.040mm/800~1000mm
A : 丝杠轴螺纹内径截面积(mm2)
A=
Q 4
d2
g、λ : 由滚珠丝杠的支撑方式决定的系数
支撑方法
g
铰支-铰支
9.7
固定-铰支
15.1
固定-固定
21.9
固定-自由
3.4
λ
Q 3.927 4.73 1.875
107 (min-1)
容许转速的计算范例
求出图2.条件下的容许转速。
<使用条件> ·丝杠轴径 F15、 螺距 5 ·安装方法 固定-铰支 ·负载作用点间距R2 790mm
P.2645
最新滚珠丝杠设计与校核
（四）滚珠丝杠选择 1、滚珠丝杠工作长度计算余量行程工作台l l l l ++=丝杠工作长度：mm l X 44020320100=++= 丝杠工作载荷：N F X 500=丝杠的工况均为：刷鞋机每天开机6小时；每年300个工作日；工作8年以上。
丝杠材料：CrWMn 钢；滚道硬度为58~62HRC ；丝杠传动精度为mm 04.0±。
平均转速n=125r/min （min /125410005.01000r pv n =⨯=⨯=工作台） 2、计算载荷C F 求解N N F K K K F m A H F C 5505000.10.11.1=⨯⨯⨯==查《机电一体化设计基础》表2-6；2-7；2-8的0.10.11.1===A H F K K K ；；，查表2-4取C 级精度。
表2-6 载荷系数表2-7 硬度系数表2-8 精度系数3、额定动载荷计算aC '计算 寿命：h L h1440083006=⨯⨯=' N N L n F C h m C a31601067.1144002005501067.13434≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⨯'=' 4、滚珠丝杠副选择假设选用FC1型号，按滚珠丝杠副的额定动载荷a C 等于或稍大于aC '的原则，选汉江机床厂出品的2004-2.5，N C a 5393=， 其参数如下：5、稳定性验算1） 由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S ，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数[S]（见表2-10）丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷cr F （N ）按下式计算：22)(l EI F acr μπ= 式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206GPa ；l 为丝杠工作长度（m ）；I a 为丝杠危险截面的轴惯性矩（m 4）；μ为长度系数，见表2-10。
依题意，()49441107.46459.017.014.364m d I a -⨯=⨯==π 取3/2=μ，则N l EI F a Xcr52992221011.144.032107.41020614.3)(⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ N l EI F a Ycr52992221038.1395.032107.41020614.3)(⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ 安全系数2225001011.15=⨯==m cr X F F S2765001038.15=⨯==m cr Y F F S查表2-10，[S]=2.5~3.3。
滚珠丝杆设计步骤及其思路
1.确定滚珠丝杠副的导程P h由传动关系图，工作台最高移动速度Vmax ，电机最高转速n max ，传动比i 等确定P hmaxmaxn i V P h •=当电机与滚珠丝杠副直联时i=1m axm axn V P h =计算出的P h 要取较大值圆整。
2.滚珠丝杠副的载荷及转速计算● 最小载荷F min机器空载时滚珠丝杠副的传动力，如工作台重量引起的摩擦力。
● 最大载荷F max选机器承受最大负荷时滚珠丝杠副的传动力。
如机床切削时，切削力滚珠丝杠轴向的分力与导轨磨擦力之和即为F max （这时导轨磨擦力是由工作台、工件、夹具三者总的重量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同引起）。
● 滚珠丝杠副的当量转速n m 及当量载荷F m滚珠丝杠副在n 1, n 2, n 3, …n n 各种转速下，各转速工作时间占总时间的百分比 分别为t 1%, t 2%, t 3%… t n %,所承受的载荷分别是F 1, F 1, F 1… F n 。
%%%2211n n m t n t n t n n +⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=3322321131%%%mn n n m n t n F t n F t n F F +⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等时，可采用下列公式计算：2minmax n n n m +=32minmax F F F m +=3.确定预期额定动载荷● 按滚珠丝杠副的预期工作时间L h (小时)计算：)(100603N f f f F L n C ca wm h m m •=● 按滚珠丝杠副的预期运行距离Ls(千米)计算：)(N f f f F P L C ca wm h s m •=● 有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负荷F max 计算：max F f C e am =式中L h —预期工作时间（小时）（见表-5）。
L s —预期运行距离（km ）,一般取250km 。
滚珠丝杠设计与校核
滚珠丝杠设计与校核滚珠丝杠的设计与校核主要包括以下几个方面：1.载荷计算：根据机械装置的工作条件和要求，确定滚珠丝杠所需承受的载荷。
这些载荷通常包括径向力、轴向力和弯矩等。
对于不同的应用场合，载荷类型和大小会有所不同。
2.选型：根据所承受的载荷和工作条件，选择合适的滚珠丝杠型号。
选型时需要考虑滚珠丝杠的负载能力、固有刚度、回程差、寿命等性能指标。
3.寿命计算：根据滚珠丝杠的选型参数和工作条件，计算滚珠丝杠的理论寿命。
滚珠丝杠的寿命一般通过其承受的动载荷、工作速度和工作时间等来确定。
4.勘误计算：根据滚珠丝杠所能承受的载荷和工作条件，对滚珠丝杠进行校核计算，以确保其在使用过程中不会发生过载和疲劳破坏。
勘误计算通常包括滚珠丝杠的轴向刚度、轴向刚度误差、背隙、导轨刚度等。
5.衬套选择：对于大负载和高速运动条件下的滚珠丝杠，为了减少滚珠与导轨的接触压力和摩擦，常常需要在导轨上安装衬套。
衬套材料的选择需要保证其良好的自润滑性能和耐磨性能。
6.温升计算：滚珠丝杠在工作过程中会因摩擦和热量的产生而发生温升。
为了保证滚珠丝杠的稳定性和寿命，需要对其温升进行计算和分析，并采取相应的散热措施。
以上是滚珠丝杠设计与校核的主要内容。
在实际工程中，还需要考虑到其他因素，如安装方式、防尘、密封性能等。
同时，根据不同的应用场合和要求，设计与校核的方法和规范也会有所差异。
因此，在进行滚珠丝杠设计与校核时，需要综合考虑材料、制造工艺、装配和调试等方面的因素，确保设计的可靠性和经济性。
总的来说，滚珠丝杠的设计与校核是一项复杂而重要的工作，需要综合考虑多个因素，确保机械装置的性能和可靠性。
只有在滚珠丝杠设计与校核的过程中，各项参数和性能指标得到合理的选择和计算，才能保证滚珠丝杠的正常工作和长寿命。
JWB100滚珠丝杠升降机结构设计说明书
I
Abstract
The paper studies on the topic of JWB100Ball screw elevator design. Mainly on the worm gear, worm gear screw transmission parts of the design, with the lead screw, worm, worm gear as the main research object, its work force, material strength, stiffness, toughness and thermal performance were analyzed, and the lift device characteristics and use, to determine the worm gear, worm screw two transmission devices as the main transmission design, developed a worm gear, worm, screw between the structural design. To complete the structure design, drawing auxiliary tool for drawing Auto CAD 3 A0 drawings, clear expression of the JWB100Ball screw lift structure characteristics and performance. Design of the worm screw lift that can be used in single machine, also can be used in combination. According to certain procedures to accurately control the restructuring to enhance or promote height, can be used to directly drive the motor or other power, and can also manually. It has different forms of structure and form of the assembly, the device can lock. Widely used in machinery, metallurgy, construction, water conservancy facilities and other industries, has the advantages of compact structure, small volume, light weight, wide range of power, no noise, convenient installation, flexible use, multiple functions, supporting form, high reliability, long life and many other advantages. Keywords: Elevator；Screw；Worm；Crane
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（四）滚珠丝杠选择 1、滚珠丝杠工作长度计算
余量行程工作台l l l l ++=
丝杠工作长度：mm l X 44020320100=++= 丝杠工作载荷：N F X 500=
丝杠的工况均为：刷鞋机每天开机6小时；每年300个工作日；工作8年以上。
丝杠材料：CrWMn 钢；滚道硬度为58~62HRC ；丝杠传动精度为
mm 04.0±。
平均转速n=125r/min （min /1254
1000
5.01000
r p
v n =⨯=
⨯=
工作台） 2、计算载荷C F 求解
N N F K K K F m A H F C 5505000.10.11.1=⨯⨯⨯==
查《机电一体化设计基础》表2-6；2-7；2-8的
0.10.11.1===A H F K K K ；；，查表2-4取C 级精度。
表2-6 载荷系数
表2-7 硬度系数
表2-8 精度系数
3、额定动载荷计算a
C '计算 寿命：h L h
1440083006=⨯⨯='
N N L n F C h m C a
31601067.1144002005501067.13434≈⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛⨯⨯⨯=⨯'=' 4、滚珠丝杠副选择
假设选用FC1型号，按滚珠丝杠副的额定动载荷a C 等于或稍大于
a
C '的原则，选汉江机床厂出品的，N C a 5393=， 其参数如下：
5、稳定性验算
1） 由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设
计时应验算其安全系数S ，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数[S]（见表2-10）
丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷cr F （N ）按下式计算：
2
2)
(l EI F a
cr μπ= 式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206GPa ；l 为丝杠工作长度（m ）；I a 为丝杠危险截面的轴惯性矩（m 4）；μ为长度系数，见表2-10。
依题意，()494
4
1107.464
59.017.014.364m d I a -⨯=⨯==
π 取3/2=μ，则
N l EI F a Xcr
529922
21011.144.032107.41020614.3)(⨯=⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ N l EI F a Ycr
5
29922
21038.1395.032107.41020614.3)(⨯=⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ 安全系数
2225001011.15
=⨯==m cr X F F S
276500
1038.15
=⨯==m cr Y F F S
查表2-10，[S]=~。
S>[S]，丝杠是安全的，不会失稳。
2） 高速长丝杠工作时可能发生共振，因此需验算其不会发生共振的
最高转速——cr n 。
要求丝杠的最大转速cr n n <max 临界转速cr n （r/min ）：
min /3124244.03201759
.0927.39910)(99102
2212r l d f n c cr =⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯⨯==μ 该丝杠工作转速cr n r n <=m in /125
3） 滚珠丝杠副还受
n
D 0值的限制，通常要求min
/10740r mm n D ⋅⨯<
40107250012520⨯<=⨯=n D
所以该丝杠副工作稳定。
6、刚度验算
滚珠丝杠在工作负载F （N ）和转矩()m N T ⋅共同作用下引起每个导程的变形量()m L 0∆为
c
GJ T
p EA pF L π220±
±=∆ 式中，A 为丝杠截面积，()2214
1m d A π=；c J 为丝杠的极惯性矩，
()
44132
m d J c π
=
；G 为丝杠切变模量，对钢GPa G 3.83=；()m N T ⋅为转矩。
()ρλ+=tan 2
D F T m
式中，ρ为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数；m F 为平均工作负
载。
本题取摩擦系数为0025.0tan =ρ,则048'''=ρ。
()m N m N T ⋅≈⋅'''+︒⨯⨯⨯
=-33.0048'383tan 102
20
5003 按最不利的情况取（其中m F F =）
()
m
Gd T p Ed pF GJ T p EA pF L c 84922
32934
1
222
12010997.301759.0103.8314.333.010********.01020614.350010441642---⨯≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+=+=∆πππ 则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为
m m p L l L μμ40.410410997.344.03
2
0=⨯⨯⨯=∆=∆--
通常要求丝杠的导程误差L ∆应小于其传动精度的1/2，即
m mm L μσ2002.004.02
1
21][==⨯==∆
[]L L ∆<∆，该丝杠满足刚度要求。
7、效率验算
滚珠丝杠副的传动效率η为
96)
048'383tan('
383tan )tan(tan ='''+︒︒=+=
ρλλη%
η要求在90%~95%之间，所以该丝杠副合格。
（五）滚动直线导轨选择 1、已知参数
N mg F 4418.945=⨯==∑
2、导轨额定寿命计算
h T h 900053006=⨯⨯=
由公式2-10：
n
L T T s s h 2103
⨯=
）
每小时往复次数（次）工作单形成长度（）（导轨额定行程长度寿命h n m L km T s s /---
得：km n l T T s h s 8.190010/60444.09000210/233=⨯⨯⨯⨯== 因导轨上使用1个滑座，由表2~15-2~18确定
5
.11181.0====w T H c f f f f 负荷系数：温度系数：硬度系数：接触系数：
由式2-9：
3
⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛=F C f f f f K T a w c T H s N
C N F km K a 额定动载荷滑座工作载荷寿命系数，一般取---50
得：
N f f f f K T F C C
T H w
s a 137381
.0115
.150/8.19005.220/33=⨯⨯⨯⨯==
N M F F 5.2202
441===
∑ 查《机械电子工程专业课程设计指导书》表3-19，选LY25AL ，其基本额定载荷为：
N C a 1740=，能满足使用要求。