滚珠丝杠选型和电机选型计算

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 。电机与滚珠丝杆通过联轴器连接，传动比为。X 向最大运动速度24m/min ，即24000mm/min 。则丝杠导程为

max max 24000/ 5.390.994500

h P V i n =⋅=≈⨯ 实际取mm P h 10=，可满足速度要求。

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，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。则导轨静摩擦力：

000.0065009.84549.4F M g f N μ=⋅⋅+=⨯⨯+⨯=

式中：

M ——工件及工作台质量， M 为500kg 。

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：

max min 60/6024/10144h n n v P rpm ≈=⋅=⨯=

max min 049.4F F F N ≈≈=

滚珠丝杠副的当量载荷：

max min 0249.43

m F F F F N +=≈= 滚珠丝杠副的当量转速：

max min 1443

m n n n rpm +=

= 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：

49.41253.0310010011

m w am a c F f C N f f ⨯===⨯⨯ 式中： m n ——当量转速，max min 1443

m n n n rpm +== h L ——预期工作时间，测试机床选择15000小时

——负荷系数，平稳无冲击选择w f =1

a f ——精度系数，2级精度选择a f =1

c f ——可靠性系数，一般选择c f =1

1.3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算：

49.416784.0411

m w am a c F f C N f f ⨯===⨯ 式中：

s L ——预期运行距离，一般选择32410s L m =⨯

1.3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算：

max 6.749.4303.98am C f F N ε==⨯=

式中：

e f ——预加负荷系数，轻预载时，选择e f =

max F ——丝杠副最大载荷

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，则

1

0.030.00754

m mm δ≤⨯=

估计算滚珠丝杠副的螺纹底X 1.5.1 根据X 向运动行程为1000mm ，可计算出两个固定支承的最大距离：

(1.1 1.2)(1014) 1.2100014101340h L l P mm ≈⋅+⋅=⨯+⨯=

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 ：

m

o m L F d δ1000039.02≥ 式中：

F 0——导轨静摩擦力，F 0=

L ——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离，L=1340mm

则有

2 3.69m d mm ≥= 导程精度的选择

根据X 向运动的定位精度要求达到1000mm ，则任意300mm 。长度的导程精度为。 确定滚珠丝杠副规格代号

按照丝杠Ph 、d2m 、Cam 选择SFS6310滚珠丝杆，精度等级2级。丝杆基本导程P h =10mm ，丝杠外Xd=61mm ，螺母外径90mm ，珠径，额定动载荷Ca =48740N ＞C am ，额定静载荷Cao=156912N 。

电机选择

条件：选择伺服电机驱动，伺服电机选取松下MINAS A4系列MDMA152P1*型中惯量电机，其功率：, 额定转矩： , 电机惯量JM ：

X 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：

22210151996565.0031.0633.312

121m 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：

3349.41010100.0884220.9

h p F P T N m πηπ--⋅⨯=

⨯=⨯=⋅⋅⨯ 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=）

F ——外加轴向载荷，含导轨摩擦力，其中含切削力为0

1.8.3 预紧力产生的摩擦扭矩：

22

3322149.4/310110100.06222p h D F P T N m ηηπηπη

--⋅-⨯-=⨯⨯=⨯⨯=⋅ 式中：

p F ——滚珠丝杆副间的预紧力，max /349.4/316.47p F F N ===

1.8.4 支承轴承产生的摩擦扭矩：

选择深沟球轴承，轴承代号：6207，查轴承样本可得摩擦力矩：1b T =。

1.8.5 加速度产生的负荷扭矩：

根据设计要求可知：X 向工作台运动速度为v=24m/min ，对应电机转速2n =144rpm ，最大加速度为a=40mm/s 2

,则工作台速度从0升至25mm/s 所需时间：