滚珠丝杠的选型计算教学提纲
数控车床滚珠丝杠副的选型计算
1 序言在卧式车床的数控化改造或数控车床的新设计中，滚珠丝杠副作为数控传动系统的关键部件之一，其选型及安装的合理性直接影响到数控车床（以下简称车床）的精度、寿命及性能。
目前国内关于一般滚珠丝杠副的选型计算较为充分，如黄育全针对滚珠丝杠副的选型提出了一个初步成熟的算法。
然而目前车床行业的发展趋于功能专业化，如高速、高精度的要求或大型重载的情况等，此时需要在螺母选择、螺母安装及丝杠支撑形式等方面作针对性选型。
2 滚珠丝杠副的螺母选择2.1 循环方式选择滚珠丝杠副按循环方式的不同分为内循环和外循环，滚珠在循环过程中始终不离开丝杠表面的称为内循环；反之，为外循环。
常见的浮动式、矩阵式结构为内循环，插管式及端块式或端盖式结构为外循环，如图1所示。
a）浮动式b）矩阵式c）插管式d）端块式或端盖式图1 常见滚珠螺母结构形式在相同导程与承载滚珠圈数的情况下，内循环存在无滚珠的滚道区域，故在轴向尺寸上较长；而外循环在轴向尺寸上结构相对紧凑，但滚珠的循环路线需要额外占用螺母的径向区域，即在相同情况下螺母的直径会增大，需要根据车床的具体安装部件的配合尺寸取舍。
值得注意的是，同等条件下，外循环方式的Dn值比内循环方式更大，相同负载工况下能获得更高的寿命。
2.2 预紧方式与预紧力选择为了保证丝杠副在车床上的重复定位精度，需保证滚珠螺母与丝杠之间无间隙，能够根据旋转角度和导程间接测量轴向行程。
此时在滚珠螺母与丝杠之间需维持预紧转矩。
螺母按预紧方式分为双螺母垫片预紧、单螺母增大滚珠直径预紧和单螺母变位导程预紧等。
车床大多数情况受力为单向，即可不考虑对反向间隙的控制，出于对成本及车床安装空间的考虑，推荐使用单螺母，预紧方式可以为增大滚珠直径预紧。
存在反向切削力，但相比正向时要小的多，高精度的应用场景下，可以使用非对称的双螺母预紧方式。
预紧方式仍为垫片式，但法兰螺母与直筒螺母的圈数可以不同；能在不影响正向进给预紧转矩需求的同时降低螺母副长度，如图2所示。
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。
推荐-滚珠丝杆的选择计算 精品
毕业原文缩略一、课题的来源及现实意义目录一、课题来源及现实意义二、设计任务与总体方案的确定1、设计任务2、总体设计方案的确定三、机械部分XY工作台的设计1、主要设计参数及依据2、XY工作台进给系统受力分析3、XY工作台尺寸确定及各部分重量估算四、滚珠丝杠传动机构的确定1、滚珠丝杠副的确定2、X向Y向丝杆的强度分析3、强度验算4、效率计算五、直线滚动导轨的选型六、步进电机及传动机构的确定1、步进电机的选用2、扭矩及转动惯量的验算3、齿轮传动机构的确定七、步进电机惯性负载的计算八、传动系统刚度的讨论1、根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度2、根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度九、消隙方法与预紧1、消隙方法的选用2、预紧电动位移台介绍电动位移台系统可实现多自由度的自动调整，包括方导轨电动位移台、圆导轨电动位移台、滑动单元电动位移台、V型导轨电动位移台、宽型电动位移台、防尘罩位移台、电动旋转台、X-Y-Z组合位移台，升降台等等，由于具有精度高，速度快，行程长，承载大，使用寿命长，自动化程度高等诸多优点，电动位移台系统越来越广泛的应用于科学实验，激光加工，自动检测，自动计量，自动控制等领域。
电动旋转台的关键部件是轴系和蜗轮蜗杆。
轴系在电动旋转台中起着定心和定向作用，对电动旋转台的承载、偏摆、寿命等指标起决定作用。
电动位移台的品质起决于关键部件包括螺杆、导轨、电机的质量，机体的材质和加工精度以及整机装调工艺水平对电动位移台的品质也有较大影响。
螺杆在电动位移台中起着传动作用，对电动位移台的定位精度、重复定位精度、轴向间隙、速度、分辨率等指标起决定作用。
一般采用滚珠螺杆、研磨丝杆和梯形丝杆。
滚珠螺杆与螺母通过钢球实现滚动传动，通过选择钢球直径或采用双螺母预压，可减少轴向间隙，提高刚性，因此，在传动精度、传动效率、刚性、寿命等方面有很大优势。
研磨丝杠和梯形丝杆的螺杆与螺母之间滑动传动，因此，传动效率低，速度慢，轴向间隙不容易消除。
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 。
丝杠选型计算
滚珠丝杠选型的计算一、工作条件安装方式水平支撑方式两端支撑定位精度20 μm重复定位精度15 μmV up12 μmV3008 μm工作台质量(m1) 900kg工件与夹具(m2)300kg有效行程400mm二、初步选择最小导程Pℎ=v maxn max=10mm预期额定动载荷空载加速阶段,最大载荷计算：F max1=(μg+ɑ)(m1+m2)=(0.098+6）x1200=7320 N匀速阶段各阶段转速:n1=60r/min,n1=80r/min,n1=100r/min,n1=1500r/min,各阶段时间所占比：10%，30%，50%，10%，各个工况轴向切削负载为：2000N、1000N、500N、0N。
径向切削负载为：3560N、2680N、1815N、0N。
则各阶段载荷计算：F1=μ[(m1+m2)g+P Z1]+P X1=3790NF2=μ[(m1+m2)g+P Z2]+P X2=2810NF3=μ[(m1+m2)g+P Z3]+P X3=1940NF4=μ[(m1+m2)g+P Z4]+P X4=1110NF max2=3790 NF max=7320 N对应当量转速和当量载荷：n m =n 1t 1100+n 2t 2100+n 3t 3100+n 4t 4100=230 r/min F m =√F 31N 1t 1100+F 32N 2t 2100+F 33N 3t 3100+F 34N 4t 4100n m3=8533 N 按照预期工作时间估计预期额定动载荷：C am =√60N m L ℎ3×F m f w 100f a f c=164124 N 取预期工作时间L ℎ=2000h0；载荷系数f w =1.3；精度系数f a =1；可靠性系数f c =0.44（可靠度取97％）按照最大负载估算预期额定动载荷：C am =f e F max =4.5×732=32940 N所以 C am =32940 N最小底径定位精度 20սmδm1=0.2×20=4 μm重复定位精度 10սmδm2=0.25×15=3.75 սm根据优化设计选型算法理论此时取最小值，因此最大允许轴向变形量为3.75սm 。
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（完整版）TBI滚珠丝杠选型计算举例讲解.docx安昂传动 1传动世界深圳 tbi 滚珠丝杠选型计算举例选取的滚珠丝杠转动系统为：磨制丝杠 ( 右旋 )轴承到螺母间距离 ( 临界长度 ) l n = 1200mm固定端轴承到螺母间距离L k = 1200mm设计后丝杠总长 = 1600mm最大行程 = 1200mm工作台最高移动速度 V man = 14 （m/min）寿命定为 L h = 24000 工作小时。
μ= 0.1 （摩擦系数）电机最高转速 n max = 1800（r/min ）定位精度：最大行程内行程误差 = 0.035mm300mm行程内行程误差 = 0.02mm失位量 = 0.045mm支承方式为 ( 固定—支承 )W = 1241kg+800kg （工作台重量 +工件重量）g=9.8m/sec 2( 重力加速度 )I=1 ( 电机至丝杠的传动比 )Fw=μ× W ×g = 0.1 ×2041×9.8 ≈ 2000 N( 摩擦阻力 ) 运转方式轴向载荷进给速度a w（ N）工作时间比例F =F+F(mm/min)安昂传动 2传动世界无切削轻切削普通切削重切削F1=2000F2=4000F3=7000F4=11000V1=14000q =15=10001V2q =252V =600q =5033V 4=120q4=10F a ---轴向载荷（N）F ---切削阻力（N）F w---摩擦阻力（N）从已知条件得丝杠编号：此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求，所以螺母选形为：FDG （法兰式双螺磨制丝杠）从定位精度得出精度精度不得小于P5 级丝杠FDG_-_X_R-_-P5-1600X____计算选定编号导程= 14000/18000 ≈7.7mm在此为了安全性考虑： P ho =10(mm)运转方式进给速度进给转速(mm/min)(r/min)无切削V 1=14000n1=1400轻切削V 22=1000n =100普通切削V 32=600n =60重切削V 4=120n2=12平均转速平均载荷时间寿命与回转寿命=24000×266×60=383040000转次额定动载荷以普通运动时确定fw 取 1.4得：额定动载荷C a≥39673N以C a值从 FDG系列表及（丝杠直径和导程、丝杠长度表）中查出适合的类型为：公称直径： d 0=40mm丝杠底径： d 0 =33.9mm 导程： P ho=10mm循环圈数： 4.5额定动载荷为： 48244N。
简单滚珠丝杆伺服选型与计算
(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 2η, f －摩擦力 f＝ µMg TL=MgµPB/(2η)=50x9.8x0.3x0.01/(2x0.9)=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/ 2 )2 =50x(0.01/2 )2 =1.26x10-4(Kg.m2 )
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。
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。
• 滚珠丝杆传动
例子1
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：
(5)最加速度所需扭力： 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)
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。
滚珠丝杠选型计算讲课稿
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)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)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)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)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)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)h()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 。
滚珠丝杠螺母副的计算和选型
Δ3一、进给传动部件的计算和选型进给传动部件的计算和选型主要包括:确定脉冲当量、计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、计算减速器、选择步进电机等。
1、脉冲当量的确定根据设计任务的要求，X方向的脉冲当量为δx=0.005mm/脉冲，Z 方向为δz=0.01mm/脉冲。
2、切削力的计算切削力的分析和计算过程如下：设工件材料为碳素结构钢，σb=650Mpa；选用刀具材料为硬质合金YT15；刀具几何参数为：主偏角κr=60°，前角γo=10°，刃倾角λs=-5°；切削用量为：背吃刀量a p=3mm，进给量f=0.6mm/r，切削速度vc=105m/min。
查表得：C Fc=2795，x Fc=1.0，y Fc=0.75，n Fc=-0.15。
查表得：主偏角κr的修正系数kκrFc=0.94；刃倾角、前角和刀尖圆弧半径的修正系数均为1.0。
由经验公式（3—2）,算得主切削力F c=2673.4N。
由经验公式F c：F f：F p=1：0.35：0.4，算得进给切削力F f=935.69N，背向力F p=1069.36N。
3、滚珠丝杠螺母副的计算和选型（1）工作载荷F m的计算已知移动部件总重G=1300N；车削力F c=2673.4N，F p=1069.36N，F f=935.69N。
根据F z=F c，F y=F p，F x=F f的对应关系，可得：F z=2673.4N，F y=1069.36N，F x=935.69N。
选用矩形—三角形组合滑动导轨，查表，取K=1.15，μ=0.16，代入F m=KF x+μ（F z+G），得工作载荷F m=1712N。
（2）最大动载荷F Q的计算设本车床Z向在最大切削力条件下最快的进给速度v=0.8m/min，初选丝杠基本导程P h=6mm，则此时丝杠转速n=1000v/P h=133r/min。
取滚珠丝杠的使用寿命T=15000h，代入L0=60nT/106，得丝杠系数L0=119.7×106r。
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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滚珠丝杠的选型计算
滚珠丝杠的选型计算
摘要：
随着机床及自动化行业的高速发展，滚珠丝杠的使用变得越来越广泛。
许多机械工程师在对自己的设备所需要的滚珠丝杠选型时，面对丝杠资料上给的复杂的计算公式和繁杂选型步骤，感觉无从下手，不知道那些是需要重点考虑的关键点。
为了使滚珠丝杠的选型步骤更为清晰简便，更既具备可操作性，我结合多年来丝杠的选型经验，对丝杠的选型做了一些归纳、简化，让丝杠的选型选型更为简单明了。
顺便对应的伺服电机的选型也做说明。
关键词：滚珠丝杠、计算选型、伺服电机、机床、自动化。
一、确认使用条件：
1、被移动负载的质量：M (KG)
2、丝杠的安装方向：水平、垂直、倾斜；
3、沉重导轨的形式：线轨、平面导轨、
4、丝杠的行程：L (mm)
5、负载移动的速度：v (m/s)
6、负载需要的加速度：a (m/s^2)
7、丝杠的精度：C3到C7级
8、丝杠使用的环境：特殊环境需求的考虑。
二、简化计算选型：
举例，使用条件如下：
1、被移动负载重量：M=50kg;
2、安装方向：垂直安装;
3、导轨形式：线性滑轨
4、速度： v=0.2m/s
5、加速时间：t=0.1s
6、行程：1000mm；
7、精度：0.1mm
三、计算过程：
1、计算加速度：a=v/t=0.2/0.1=2m/s^2 (v：速度；t：加速时间)
2、计算丝杠的最大轴向力：F=Mgμ+Ma +Mg (水平运动，去除Mg选型，M
负载重量；g重力加速度9.8；μ：摩擦系数，平面导轨取值0.1，线轨取值：0.05；
a加速度)
F=50*9.8*0.05+50*2+50*9.8=614.5N
3、计算出丝杠的轴向负载以后，选型会出现两个分支，一种情况是客户不知道设备的
设计寿命年限，以及每一年中丝杠的使用平率，不做精确的丝杠寿命校核。
那么我们推荐一种简单可行的方法，就是查询丝杠资料中的动负荷值C。
结合第7项精度
0.1mm的要求，我们推荐常备FSI螺帽形式的丝杠，尺寸参数表如下：
根据丝杠的轴向推力：F=614.5N=62.7kgf；我们推荐将F乘以4~8之间的一个系数，对于使用平率低，可靠度要求不高的情况，我们推荐4倍系数，对于可靠度要求较高，我们推荐8倍的系数。
根据举例：F*8=62.7*8=501.6kgf；查询丝杠的表格，16-5T3的丝杠，其动负荷是1000kgf；
大于501.6kgf，所以16-5T3的丝杠可以满足要求；该型号表示，丝杠的公称直径为16mm；丝杠导程为5mm；
4、对于丝杠寿命有明确要求的选型，举例如下：
根据此前的举例，丝杠用20s做一次往返运动，停留10s在进行下一个循环。
每天工作16小时，每年工作300天，设计寿命10年。
则计算丝杠的转数寿命为：
L=1000/5*2*2*60*16*300*10 (1000是行程，5是导程，2是往返，2是每分钟2次，60是每小时60分钟，16是天工作16小时，300是每年工作300天，10是设计寿命10年。
)
1、L=2304000000转，这是一个转数寿命，含义是，丝杠在这个转数范围内，能够
保证运行精度。
2、L/10^6=2304
3、13.2倍
4、C/F=13.2，C=13.2*62.7=828kgf 丝杠的动负荷大于828kgf就可以满足
要求。
所以，还是选择16-5T3的滚珠丝杠满足要求。
四、校核临界转速：
根据上面的计算，直径16，导程5mm的丝杠能够满足我们的负载要求，但是丝杠使用中噪音是经常出现的一个故障，为了改善丝杠的噪音状况，我们要求校核丝杠的临界转速。
此前的案例，丝杠的行程为1000，则估算丝杠两端的支撑轴承的间距1200mm，1200为估计值，实际值可以以机械设计的安装位置为准。
临界转速：N C
N C=2,71*10^8*M f*d r/L t
丝杠根径：d r约定于丝杠的工程直径减去丝杠的钢珠直径，单位：mm
安装系数：M f M f=1 （固定+固定） M f=0.689 （固定+支撑） M f=0.157 （固定+自由）
轴承间距：L t单位：mm
原式=2.71*10^8*1*12.8/1200^2=2409rpm。
使用转速N=N C*0.8=2409*0.8=1927
根据负载移动速度：200mm/s的要求，四缸转速：200/5*60=2400rpm，所以，
R16-5T3的丝杠不能满足要求。
五、调整办法：
一、增加丝杠的直径d r使其达到速度要求为止；
二、增加丝杠导程，采用10mm导程的丝杠，则丝杠的使用转速为：
200/10*60=1200rpm
可以满足要求。
六、特殊需求
举例是常规丝杠的简化选型过程，有的情况下，一些特殊的要求会改变丝杆的选型步骤，例如：丝杆需要表面特殊耐腐蚀处理，丝杆需要垂直提升时实现机械自锁，丝杆需要非常高的进给速度等等，这是后需要特殊情况具体分析。
以上过程供参看，成都海科工控技术部。