机床传动丝杠与电机的选型计算问题

摘要本文主要致力于发动机缸盖气门导管压装设备进给系统设计，并根据所学专业知识，进行发动机缸盖气门导管压装工艺分析和工艺设计，主要完成了压装设备进给系统设计，气门导杆压装工艺分析与设计，参与压装装备总体设计，完成外文资料翻译。

根据压装的要求本文提出了四种方案并进行了简单比较，最后选中其中一种，并进行具体设计，本文主要介绍数控十字滑台的设计方法，并完成了机床的总体设计和装配，机床主要针对发动机气门导管的压装工作，并有一定的柔性，可以在简单编程和修改程序的基础上适应不同的导管压装工作，本文也从事机床主体的相关工作，并对软件控制方面提出具体要求。

通过完成载荷计算，导轨选型，滚珠丝杠选型，步进电机选型以及十字滑台结构设计，最后设计的压装机床的进给部分确定下来，具有很好的可行性。

关键词：十字滑台；滚珠丝杠；滑动导轨；步进电机。

1 绪论为实现发动机缸盖气门导管的压装工作，现要设计制造一台专用机床，以高效的方式完成气门导管的压装工作。

发动机缸盖气门导杆压装设备进给系统设计，下称进给系统。

分析发动机缸盖资料可知在一个缸盖上有四个导杆需要压装，发动机气门导杆有很重要的作用，气门导杆是与气缸盖压配在一起，是汽车发动机气门的导向装置，主要是对气门起导向作用，同时使气门杆上的热量经气门导管传给汽缸盖。

毕业设计主要内容是根据所学专业知识，分小组进行发动机缸盖气门导杆压装工艺分析和工艺设计，主要完成压装设备进给系统设计。

气门导杆压装工艺分析与设计，参与压装装备总体设计，进给系统设计，外文资料翻译，并最后完成设计说明书。

根据图纸要求和有关数据可以选择液压滑台进给系统和数控十字滑台，另外还有手动进给系统。

进给伺服以数控机床的各坐标为控制对象，要求进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能精确地进行位置控制。

具体要求其调速范围宽、位移精度高、稳定性好、动态响应快。

该毕业设计的目的就是要设计一套进给系统从而完成相应四个位置的气门导杆的压装工作并使压装后的气门导杆满足一定的位置要求。

丝杠的选型及计算丝杠是一种将转动运动转换为直线运动的机械装置，广泛应用于各个行业中，例如自动化设备、数控机床、印刷机械等。

在选择丝杠时，需考虑以下几个方面的因素，包括传动效率、静态刚度、动态特性、尺寸等。

首先，选型时需要确定所需的传动效率。

一般来说，丝杠的传动效率较高且稳定，可以在0.8-0.9之间。

如果对传动效率有特殊要求，可以选择高效率的丝杠。

其次，需要考虑丝杠的静态刚度。

静态刚度是指在不考虑加速度和惯性的情况下，所施加的力与位移之间的关系。

静态刚度越高，丝杠系统的响应越快，精度越高。

因此，在需求较高的场合，要选择具有较高静态刚度的丝杠。

接下来，需要考虑丝杠的动态特性。

动态特性包括丝杠的加速度、速度和位置精度。

如果有较高的动态特性要求，应选择加速度、速度和位置精度较高的丝杠。

最后，需要考虑丝杠的尺寸。

尺寸包括丝杠的螺距、直径和长度。

螺距越大，丝杠的速度越快；直径越大，丝杠的静态刚度越高。

根据具体的应用需求，选择适当的螺距、直径和长度。

选定了丝杠型号后，还需要进行计算。

以下是一些常用的丝杠计算方法：1.传动效率的计算：传动效率=（输出力×轴向位移）/（输入力×轴向位移）。

其中，输入力为电机输出的力，轴向位移为丝杠的螺距。

2.静态刚度的计算：静态刚度=输出力/位移。

其中，输出力为施加在丝杠上的力，位移为丝杠的螺距。

3.动态特性的计算：动态特性包括加速度、速度和位置精度。

加速度=（终速度-初速度）/时间，速度=位移/时间，位置精度=测量误差/位移。

4.尺寸的计算：根据实际需求，选择适当的螺距、直径和长度。

螺距越大，速度越快；直径越大，静态刚度越高；长度越长，可承受的负载越大。

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) ln= 1200mm固定端轴承到螺母间距离 Lk= 1200mm设计后丝杠总长 = 1600mm最大行程 = 1200mm工作台最高移动速度 Vman= 14（m/min）寿命定为 Lh= 24000工作小时。

μ= 0.1 （摩擦系数）电机最高转速 nmax= 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/sec2(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F a=F+F w（N）进给速度(mm/min)工作时间比例无切削F1=2000V1=14000q1=15轻切削F2=4000V2=1000q2=25普通切削F3=7000V3=600q3=50重切削F4=11000V4=120q4=10F a --- 轴向载荷（N） F --- 切削阻力（N） Fw--- 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 =10(mm)运转方式进给速度(mm/min)进给转速(r/min)无切削V1=14000n1=1400轻切削V2=1000n2=100普通切削V3=600n2=60重切削V4=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 Ca≥39673N以Ca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： d0=40mm 丝杠底径： d=33.9mm 导程：Pho=10mm 循环圈数：4.5额定动载荷为：48244N。

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) ln= 1200mm固定端轴承到螺母间距离 Lk= 1200mm设计后丝杠总长 = 1600mm最大行程 = 1200mm工作台最高移动速度 Vman= 14（m/min）寿命定为 Lh= 24000工作小时。

μ= 0.1 （摩擦系数）电机最高转速 nmax= 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/sec2(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)F a --- 轴向载荷（N） F --- 切削阻力（N） Fw--- 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 Ca≥39673N以Ca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： d0=40mm 丝杠底径： d=33.9mm 导程：Pho=10mm 循环圈数：4.5额定动载荷为：48244N。

丝杠编号：FDG 40 × 10R - P5 - 4.5 - 1600 × ____预紧载荷Fao = Fmax/3=11000/3 ≈ 3666 N丝杠螺纹长度Lu =L1-2LeL1=Lu+2Le=1200+2×40=1280mm丝杠螺纹长度不得小于1280mm加上螺母总长一半84mm(从系列表中查出螺母总长168mm)。

小白进阶篇—电机选型案例集主讲：小丸子教育—泽雨老师目的：掌握不同电机在不同工况下的选型问题 课程内容：1，皮带输送线电机选型设计要求： 20Kg 物料X 2 传送速度1m/s 加速时间0.15s已知条件： 摩擦系数=0.2 机械效率=90% 滚子直径=200mm1. 计算功率s rad mm s mm mm s m D V T P MN R F T NF F NN N ssm Kg s m K a m f F /102002/10002002/14.282843112131338015.0/120/102.0g 402=••=••=•=•=•=⨯==⨯+==+=⨯+⨯⨯=•+=πππππ）（辊筒辊筒辊筒负载负载辊筒皮带拉力负载负载皮带拉力负载ωωWWW P K P KW r T P MN M N T mm smm r n n i i T T W s rad M N T P 3823829.02862.1286.09550min/14409.1154.2815200/1000min/1440284/104.28==⨯=•==•=•=•==•====⨯•=•=ηω电机实际电机电机电机负载电机传动比负载电机辊筒负载负载校验：π设计要求； M=50Kg运行速度1m/s 加速时间0.25s直线导轨摩擦系数0.1 带轮直径100mm[]Ns m Kg ssm Kg s m Kg am g m F 250/)25.015010501.0(25.0/150/10501.022=•⨯+⨯⨯=⨯+⨯⨯=•+••=μ负载srad s rad mm smm s r mmsmm D V T P m N m N mm N R F T /20/2100/1000/100/10005.1205.025050250=••=•=•=•=•=⨯=⨯=•=ππππ同步轮负载负载负载负载负载同步轮负载负载ωω方案一：选择18NM 的步进电机Ws r M N P W mmsmm M N P T P 4.11302min/60min/600183602100/100018=⨯⨯•==⨯•⨯•==•=πππ无减速器最大转速电机负载电机电机电机电机ωωω方案二：加减速器MN i T T NM i s s r r i •=•===⨯=2085.214.3min /60/220min/600电机输出的步进电机力矩为考虑到频矩特性，取静为调试留出余量，取π已知条件：丝杠质量m=2Kg 负载+滑台质量M=20Kg 进给速度V=0.2m/s 丝杠导程5mm丝杠公称16mm加速时间0.2s直线导轨摩擦系数0.1传动机械效率0.9步骤：1.确定丝杠惯量222g 64m 2181mm K R D m J •=•=•=丝杠2. 负载直线运动质量等价转动惯量22）π（导程负载P M J •=上式二级公式推导过程ππ2221212222Pw v R PR w v w v m J w J v m =•=••=•=•2213)25(20mm kg kg J •=••=π负载22000077.076mkg mm kg J J J •=•=+=负载丝杠总3.确定惯性矩）π（加速时间导程总惯性矩t P v J T •••=2公式推导：加速时间角加速度角速度加速时间角速度角加速度角加速度总惯性矩ππt P v Pvw t w J T ••=•==•=22βββmN sm s m m kg T •=••••=096.0)2.0005.02/2.0(000076.02π惯性矩单位换算；[][]mN m N m s m Kg s m Kg s m m m Kg T •=•=••=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡••••••=096.0096.0/096.0096.02.0005.022.0000077.022222π惯性矩4. 直线摩擦里等价旋转扭矩π导程摩擦力2P mg T ••=μ公式推导；πππ导程摩擦力导程摩擦力导程摩擦力222P mg T RP mg R T R P mg R T •==•=μμμ[][][]mN mm N mm N mm N mmKg s m s mm m Kg mm s m Kg P mg T •=•=•=•***=••***=⎥⎦⎤⎢⎣⎡••***=***=•=016.09.159.152510201.0/2510201.02510201.025/10201.02222πππππ导程摩擦力μ5.计算功率、 、Ws rad m N P s rad s rad s r s r r mm P v w m N m N m N T T T wT P 9.309.0/251111.0/2.251/240/402/40/5200mm/s 112.0016.0096.0=*•==•=*===•=•+•=+=•=ππ导程惯性矩摩擦力总总η6.结论总结22000076.0403mkg mm kg J J J •=•=+=负载丝杠总m N m N m N T T T •=•+•=+=112.0016.0096.0惯性矩摩擦力总Ws rad m N w T P 9.309.0/2.251112.09.0=*•=•=总m in/2400m in /60/40r s s r n =*=转速转盘质量M=100Kg 转盘直径D=840mm 要求转速0.2r/s 机械效率0.9电机启动时间0.5s1. 确定转盘惯量221R M J •=转盘角加速度转盘惯性矩β•=J T22882000042010021mm Kg mm Kg J •=**=）（惯性矩2/8.05.02*/2.0s rad ss r t w ππ启动角加速度===β [][]mN m N m N m s m Kg s m Kg s m Kg s rad m Kg J T •=•=•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡••=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•*=*•=•=2.222.2215584.22155840.22155840.228.0820000.8/8.0820000.82222222ππ角加速度转盘惯量惯性矩β2. 确定功率[][]WW s m N s m N rad m N s r m N wT P 9.348.022.02.22/8.022.02.228.022.02.228.022.02.228.02/2.02.22=**=•**=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•**=**•=**•=•=πππππ惯性矩负载功率η3. 确定传动比2501min /3000min /12min /300060/2.0==*=r r r s s r n n 电机转盘4. 传动比分配:锥齿轮5,减速器505. 确定电机输出扭矩 mN T i T T •====088.0250/2.222501电机负载电机6.确定电机输出功率负载功率电机P K P •>5.1=KWW P 4.529.345.1=*>实际设计要求托盘+发动机质量：M=200Kg 加速时间：t=0.5S 升速：V=0.5m/s 丝杠导程：P=10mm 丝杠直径：D=45mm质心距离导轨：L=300mm 直线导轨间距：b=150mm 直线导轨摩擦系数=0.1 丝杠质量：m=8.5Kg1. 确定丝杠的顶升力 μ•++=N a F a g M F 2)(2/1/s m t v a ==NF Nm m N F L F mm N F F F LF L F d a g m N N N NN N N N 88002440015.0660********2)(2121==•=•=•==•+•=•+N F f N 8802=•=μNN N f a g M F a 30808802200=+=++•=）（2.轴向力等价扭矩πππ导程轴向力导程轴向力导程轴向力222P F T RP F R T R P F R T a a a •==•=[][]mN m N mm N mmN T •=•**=•*=*=9.42100010308021030802103080πππ轴向力3.确定丝杠转速sr r mm s mm r mm s m r mm s m P v n /50//1010005.0//105.0/10/5.0=⎥⎦⎤⎢⎣⎡*=⎥⎦⎤⎢⎣⎡===导程s rad s rad s r /100/250/50ππ*=*=5. 确定功率 1）确定外载功率Ws m N s rad m N w T P 15013149.4/1009.4=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•*=*•=•=π外载功率2）确定丝杠加速扭矩222215245g 5.88181mm Kg mm K D m J •=•*=•=丝杠[][][]mN m s m Kg s m Kg s mm Kg ss rad mm Kg t w J J T •=••=•=•*=**•=•=•=43.0/43.0/1000000430400/5.010021525.0/1002152222222ππ丝杠丝杠丝杠惯性βWs m N s rad m N w T P 135135/10043.0=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=*•=•=π丝杠惯性矩丝杠惯量W PK P KW s r M N n T P m N m N T T T W W W P P P 21809.0/16352.1/635.19550/300021.5955021.543.078.416351351500=⨯=•==⨯•=•==•+•=+==+=+=η总实际总总丝杠惯性矩等价轴向力总丝杠惯性矩等价轴向力总验算：工装板数量：6个工装板质量：15Kg/个倍速链型号：BS30停留工装板数量：4传送工装板数量：2工装板长度：480mm/个倍速链质量：0.4Kg/m 线体长：10m线体速度：10m/min摩擦系数如下倍速链重量如下选型步骤：1. 确定倍速链受摩擦产生的拉力gf L L C f L C A f L A f L C H F c W r W W a W c W W ••++••++••+••+=1000)(1.1)(21221）（2.008.01.0/4.0/5.74215/g 1064156421=====•==•===r c a W WW f f f mKg C m Kg m Kg H m K m Kg A mL mLNs m m m Kg m m Kg m Kg m m Kg m m Kg m Kg F 213/1008.010/4.01.12.06)/4.0/10(1.06/1008.04/4.0/5.72=•⎥⎦⎤⎢⎣⎡•••+••++••+••+=）（确定扭矩m N mm N D F T p •=*=•=6282132链条确定转速及传动比srad s r w s r smm mm D v n p /62/95.0/95.06056min /10000=•==••=•=πππ 25min/60min /1500==r r i 确定功率W s rad NM wT P 36/66=•=•=链条。

一、选择条件：1、工作台质量: m1=60kg2、工件质量: m2=20kg3、行程长度: ls=1000mm4、最大速度: Vmax=1m/s5、加速时间：t1=0.15s6、减速时间：t2=0.15s7、每分钟往返次数：=8min-18、无效行程：=0.15mm9、定位精度：±0.3mm/1000mm10、反复定位精度：±0.1mm11、最小进给量：s=0.02mm/脉冲12、希望寿命时间：h=30000h13、驱动马达转速：r=3000r/min14、马达惯性扭矩：Jm=1*10-3kg.m²15、减速机速比：A=116、导轨摩擦系数：u=0.003（滚动）17、无负荷阻力：f=15N二、选择项目：滚珠丝杠轴直径:导程：螺母型号：精度：轴向间隙（预压）：丝杠支撑方式：驱动马达：1、导程精度与轴向间隙（预压）的选择a、导程精度的选择：为了得到定位精度±0.3mm/1000mm：±0.3/1000 = ±0.09/300导程精度必须选择±0.09/300mm以上。

根据滚珠丝杠精度等级选择如下:C7（运行距离误差：±0.05mm/300mm）因精度等级C7既有轧制又有精密，在此首选价格低廉的轧制丝杠。

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

2、丝杠轴的选择a、假定丝杠轴长度：假定螺母全长100mm、丝杠轴末端长度100mm所以根据行程长度1000mm决定全长如下：1000+100+100=1200mmb、导程的选择：驱动马达的额定转速3000r/min、最高速度1m/s时，滚珠丝杠导程如下：1*1000*60/3000=20mm因此，必须选择导程20mm或20mm以上的导程。

c、丝杠轴直径的选择：符合15-66上的（导程精度与轴向间隙（预压）的选择）部分中所规定的要求的滚珠丝杠型号：丝杠轴直径为32mm以下的轧制滚珠丝杠；15-66上的（丝杠轴的选择）部分所规定的要求：导程：20,30,40,60,80（参照15-33上的表17)如下：丝杠轴直径导程15mm 20mm15mm 30mm20mm 20mm20mm 40mm30mm 60mm根据15-66上的（丝杠轴的选择），由于丝杠轴长度必须是1200mm，15mm的轴颈太过细长，因此应选择直径20mm以上的丝杠轴。

电机与丝杆传动比计算»步进电机与丝杆传动比的计算m知条件；CNC的脉冲当量§、丝秆螺距K、步进电机的步距角B。

4•算：电机与丝杆的传动比C机械传动比）|。

，十算步骤：1.丝杆旋转一周的输入胎中数P上。

0 2.电机旋转一周的输入脉冲数F二型。

3.丝杆传动比嗨=黔Array• EP100交流伺服驱动器电子齿轮参数的计算己知条件：CNC的贻中当量5、丝杆螺距K、电机与丝秆的传动比（机械传动比儿，十算：电子齿轮参数PA.2 PA13。

才算步骤：1.秆旋转一周的输入脉冲数P'= +2.电机旋转一周的输入脉冲数P = PU。

3.电子齿轮参数竺 =&= 12222=型巴2M3 P K・i其中；公式—12罗由驱动器说明书提供。

刃12_ 10000 V 丽5二 I电子脉冲当量相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量，又称作最小设定单位。

脉冲增量插补是行程标量插补，每次插补结束产生一个行程增量，以脉冲的方式输出。

这种插补算法主要应用在开环数控系统中，在插补计算过程中不断向各坐标轴发出互相协调的进给脉冲，驱动电机运动。

一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量。

脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按机床设计的加工精度选定，普通精度的机床一般取脉冲当量为：0.01mm,较精密的机床取0.001mm或0.005mm。

采用脉冲增量插补算法的数控系统，其坐标轴进给速度主要受插补程序运行时间的限制，一般为1~3m/min。

脉冲增量插补主要有逐点比较法、数据积分法、直线函数法等。

脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。

“脉冲当量”在学术文献中的解释1、如果我们将飞锯车所走的距离与步进电机的功率脉冲Fs之比称为脉冲当量，则不同的齿轮配比可得到不同的脉冲当量.当脉冲当量一定时，则飞锯车所走的位移为步进电机的功率脉冲数与脉冲当量的乘积文献来源2、伺服系统伺服系统也叫做执行机构它将数控装置的脉冲信号转换为机床运动部件相应的位移量称为脉冲当量•日线的驱动部分全部采用交流电气伺服系统与”脉冲当量”；相关的学术图片脉冲当量学术图片已知脉冲当量丝杆螺距步距角怎么计算传动比2008-12-16 09:35提问者：bdyuegui |问题为何被关闭|浏览次数：1234次开环系统的脉冲当量为0.01MM/脉冲，丝杆螺距为8MM，步进电机步距角为0.75 度，电机与丝杆采用齿形皮带传动，其传动比应为多少。

滚珠丝杠及步进电机选型计算滚珠丝杠及步进电机是机械传动和控制领域中常用的元件，用于实现精确的线性运动和位置控制。

本文将以滚珠丝杠及步进电机选型计算为主题，介绍选型时需要考虑的关键因素和计算方法。

滚珠丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的装置，由滚珠和螺纹母组成。

它具有高精度、高刚性、高效率等优点，在机床、自动化设备和机器人等领域得到广泛应用。

在选型时，需要考虑以下几个关键因素：1. 载荷：滚珠丝杠的选型首先需要根据实际应用中的载荷大小来确定。

载荷分为动载荷和静载荷，动载荷是指滚珠丝杠在工作过程中所承受的力或力矩，静载荷是指滚珠丝杠在停止工作时所承受的力或力矩。

根据载荷大小，可以选择合适的滚珠丝杠规格和型号。

2. 长度：滚珠丝杠的长度也是选型时需要考虑的因素之一。

长度越长，滚珠丝杠的刚性越差，对于要求较高的应用，需要选择较短的滚珠丝杠。

3. 精度：根据实际应用的要求，选择滚珠丝杠的精度等级。

滚珠丝杠的精度等级一般分为C0、C1、C2、C3和C5等级，精度等级越高，滚珠丝杠的定位精度越高。

4. 回程间隙：回程间隙是指滚珠丝杠在反向运动时，螺纹母与滚珠之间的间隙。

回程间隙越小，滚珠丝杠的反向定位精度越高，但回程间隙过小也会增加滚珠丝杠的摩擦力和磨损。

步进电机是一种以固定步进角度进行控制的电机，具有精确的位置控制和良好的低速性能。

在选择步进电机时，需要考虑以下几个关键因素：1. 步距角：步距角是指步进电机每次转动的角度。

根据实际应用要求和精度要求，选择合适的步距角。

一般步距角常用的有 1.8度和0.9度。

2. 额定电流：额定电流是指步进电机在正常工作状态下所需的电流。

根据实际负载要求和控制器能力，选择合适的额定电流。

额定电流过大会导致步进电机过热，额定电流过小会导致步进电机失去力矩。

3. 驱动方式：步进电机的驱动方式有两相驱动和三相驱动两种。

两相驱动步进电机结构简单、成本低，适用于低速和较小负载的应用；三相驱动步进电机具有较高的动态性能和负载能力，适用于高速和较大负载的应用。

丝杆功率、扭矩计算1）、例如：滚珠丝杆导程为10mm，外径为32mm，通过螺母转动提升重物300kg，每秒提升70mm。

m*g*v=n*w 由于实际操作过程中不要求精确计算，所以可依功率恒定来算题中已知信息可得：每秒提升70mm意味着，每秒丝杆转7*2π弧度即W=14π rad/s结果：n=mgv/w=300*10*70*0.001/14π=4.8nm则电机需要选择9.6NM以上的，估计步进电机都行省钱！（功率=转矩*角速度）2)、怎样计算滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率(1) 速运行，非精确计算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1）式中Ta：驱动扭矩kgf.mm；Fa：轴向负载N（Fa=F+μmg，F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件的综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 ）；I：丝杠导程mm；n1：进给丝杠的正效率。

1. 2(2) 假设工况：水平使用，伺服电机直接驱动，2005滚珠丝杠传动，25滚珠直线导轨承重和导向，理想安装，垂直均匀负载1000kg，求电机功率：Fa=F+μmg，设切削力不考虑，设综合摩擦系数μ=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N；Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），设n1=0.94，得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M根据这个得数，可以选择电机功率。

以台湾产某品牌伺服为例，（200W 查样本得知，额定扭矩大于0.83N.M的伺服电机是400W。

是0.64N.M，小了。

400W额定1.27N.M，是所需理论扭矩的1.5 倍，满足要求）当然咯，端部安装部分和滚珠丝杠螺母预压以及润滑不良会对系统产生静态扭矩，也称初始扭矩，实际选择是需要考虑的。

另外，导向件的摩擦系数不能单计理论值，比如采用滚珠导轨，多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。

而且，该结果仅考虑驱动这个静止的负载，如果是机床工作台等设备，还要考虑各向切削力的影响。

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 。

步进电机和丝杠导程计算
【实用版】
目录
1.步进电机和丝杠的基本概念
2.步进电机的工作原理
3.丝杠导程的计算方法
4.应用实例
正文
一、步进电机和丝杠的基本概念
步进电机，又称为脉冲电机，是一种以脉冲电流信号为驱动，具有固定步长和旋转方向的电机。

丝杠，又称为螺距，是指螺纹轴向移动一个牙距所对应的轴向距离。

二、步进电机的工作原理
步进电机的工作原理是基于电磁感应定律，通过接收脉冲电流信号，使电机转动一个固定的步长。

其结构主要由定子和转子两部分组成，通过电流在定子上产生磁场，与转子磁场相互作用，产生转矩，使转子旋转。

三、丝杠导程的计算方法
丝杠导程的计算方法通常有以下两种：
1.直接测量法：通过卡尺等测量工具，直接测量螺纹的牙距和轴向距离，然后计算出导程。

2.计算法：根据螺纹的螺距和螺纹的圈数，可以计算出导程。

具体公式为：导程=螺距×圈数。

四、应用实例
在工业生产中，步进电机和丝杠常常搭配使用，如在数控机床、机器
人、自动化生产线等领域。

以数控机床为例，通过控制脉冲电流信号的频率和数量，可以精确地控制机床的运动，实现高精度的加工。

丝杠电机设计计算参数丝杠电机是一种将电能转化为机械能的装置，主要由电机和丝杠传动部分组成。

丝杠电机常用于工业自动化、航空航天等领域，具有高效、精确的特点。

在进行丝杠电机设计时，需要进行一系列的参数计算，以满足设计要求。

1.选择电机类型和规格根据设计要求，选择适合的电机类型和规格。

常见的电机类型有直流电机、交流电机和步进电机等。

根据需要确定电机的功率、转速、转矩等参数。

2.计算丝杠传动比丝杠传动比是指电机的转速与丝杠轴转速之比。

传动比的选择应根据设计需求和负载情况进行。

传动比大，可以提高电机的扭矩输出，但速度会降低；传动比小，可以提高电机的速度，但扭矩输出会降低。

计算传动比时，需要考虑电机的额定转速和丝杠螺距。

3.计算丝杠轴扭矩丝杠轴扭矩是指电机输出的扭矩传递给丝杠轴的大小。

根据负载情况和工作条件，计算所需的丝杠轴扭矩。

丝杠轴扭矩的计算公式为：T=F*P/1000其中，T为丝杠轴扭矩（Nm），F为所需的负载力（N），P为丝杠螺距（mm）。

4.计算所需的电机功率根据丝杠轴扭矩和转速的要求，计算所需的电机功率。

电机功率与扭矩和转速之间的关系可以用以下公式表示：P=T*n/9.55其中，P为电机功率（W），T为丝杠轴扭矩（Nm），n为电机转速（rpm）。

5.选择合适的电机控制方式根据实际需求和应用场景，选择合适的电机控制方式，如开环控制或闭环控制。

开环控制适用于一些简单的应用场景，闭环控制可以提高电机的精度和稳定性。

6.考虑电机的过载能力和容错能力根据工作环境和使用要求，考虑电机的过载能力和容错能力。

过载能力是指电机在短时间内能够承受的额外负载，容错能力是指电机在发生故障或异常情况下能够自动保护和停止运行的能力。

7.设计电机驱动电路和控制算法根据电机的类型和控制方式，设计电机驱动电路和控制算法。

电机驱动电路主要包括功率放大器、电流检测、速度反馈等部分，控制算法可以根据需求选择恒速控制、位置控制等。

8.进行电机系统的优化设计和仿真分析对电机系统进行优化设计和仿真分析，可以通过计算机辅助设计软件进行。

垂直使用的滚珠丝杠伺服电机选型计算实例
垂直使用的滚珠丝杠伺服电机选型计算实例如下：
一、伺服电机选型步骤
1. 确定电机的机械负载：机械负载主要包括工作台、工作物和丝杠的重量，以及可能的外部负载。

在本例中，工作台重量为50kgf，工作物重量最大为25kgf，丝杠重量可以根据具体型号确定。

2. 确定电机的运动参数：运动参数包括电机的最大行程、最大速度、加速度等。

在本例中，最大行程为1000mm，最大速度为50m/min，加速度可以根据具体应用确定。

3. 确定电机的控制参数：控制参数包括定位精度和重复定位精度。

在本例中，定位精度为±/最大行程，重复定位精度为±。

4. 确定电机的驱动参数：驱动参数包括电机的最大扭矩和最大电流等。

在本例中，电机的最大扭矩和最大电流可以根据具体应用确定。

二、伺服电机选型计算
1. 计算电机的轴向力：根据机械负载的重量和重力加速度，可以计算出电机的轴向力。

在本例中，等速度时轴向力F2=μ(W1+W2)xg=(50+25)=(N)，
其中μ为滑动摩擦系数，W1为工作台重量，W2为工作物重量，g为重力加速度。

2. 计算电机的转矩：根据电机的轴向力和转速，可以计算出电机的转矩。

在本例中，电机的转速可以根据具体应用确定，然后根据轴向力和转速计算出电机的转矩。

3. 确定电机型号：根据电机的运动参数、控制参数和驱动参数，以及计算出的转矩和可能的外部负载，选择适合的电机型号。

以上是垂直使用的滚珠丝杠伺服电机选型计算实例，具体计算过程可能需要根据具体情况进行调整和优化。

步进电机和丝杠导程计算摘要：一、引言二、步进电机的概念与原理1.定义2.工作原理三、丝杠导程的计算方法1.丝杠的定义与分类2.导程的计算公式四、步进电机与丝杠的配合应用1.步进电机与丝杠的关联性2.步进电机与丝杠在实际应用中的优势五、总结正文：一、引言在自动化生产和数控技术领域，步进电机和丝杠的应用十分广泛。

了解步进电机和丝杠导程的计算方法，有助于更好地将二者结合起来，发挥出最大的性能优势。

二、步进电机的概念与原理1.定义步进电机是一种将电脉冲信号转换为精确旋转运动的电机，通过控制脉冲信号的频率和数量，可以实现对电机转速和旋转角度的精确控制。

2.工作原理步进电机内部由定子和转子组成，当给定子通电时，会产生磁场。

根据电流的方向和磁场的变化，转子会受到电磁力，从而产生旋转力矩，使转子转动。

通过控制输入电流的相位和频率，可以控制转子的旋转角度和速度。

三、丝杠导程的计算方法1.丝杠的定义与分类丝杠是一种将转动运动转化为线性运动的装置，通常由螺纹杆和螺母组成。

根据螺纹的形状和用途，丝杠可分为内螺纹丝杠和外螺纹丝杠。

2.导程的计算公式丝杠导程（P）的计算公式为：P = πd / z，其中d为丝杠的直径，z为螺纹的螺距。

四、步进电机与丝杠的配合应用1.步进电机与丝杠的关联性步进电机通过控制脉冲信号的频率和数量，实现对丝杠的线性运动控制。

丝杠导程的计算方法，可以帮助我们更好地选择和匹配步进电机与丝杠的参数，以达到最佳性能。

2.步进电机与丝杠在实际应用中的优势步进电机与丝杠的组合，具有定位精度高、运动平稳、可靠性好等优点。

在自动化生产线、数控机床、机器人等领域，步进电机与丝杠的配合应用，大大提高了生产效率和产品质量。

五、总结了解步进电机和丝杠导程的计算方法，有助于我们更好地将二者结合起来，发挥出最大的性能优势。

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2）消除轴向间隙的调整预紧方式滚珠丝杠副中的间隙对传动精度影响较大。

丝杠电机选型计算
随着现代工业的发展，电机作为一种重要的动力设备，被广泛应用于各个领域。

而丝杠电机作为一种新型的电机，其应用范围也越来越广泛。

在进行丝杠电机选型计算时，需要考虑多个因素，以确保选型的准确性和可靠性。

需要考虑的是负载特性。

负载特性是指负载的重量、惯性、摩擦力等因素。

这些因素会影响到丝杠电机的扭矩和速度要求。

因此，在进行选型计算时，需要根据负载特性来确定所需的扭矩和速度范围。

需要考虑的是丝杠电机的规格。

丝杠电机的规格包括直径、螺距、导程等因素。

这些因素会影响到丝杠电机的精度和效率。

因此，在进行选型计算时，需要根据实际需求来确定所需的规格。

还需要考虑的是丝杠电机的控制方式。

丝杠电机的控制方式包括开环控制和闭环控制。

开环控制适用于负载变化较小的场合，而闭环控制适用于负载变化较大的场合。

因此，在进行选型计算时，需要根据实际需求来确定所需的控制方式。

需要考虑的是丝杠电机的可靠性和维护性。

丝杠电机的可靠性和维护性是选型计算的重要因素。

在进行选型计算时，需要选择具有高可靠性和易于维护的丝杠电机，以确保设备的长期稳定运行。

丝杠电机选型计算需要考虑多个因素，包括负载特性、规格、控制方式、可靠性和维护性等。

只有在充分考虑这些因素的基础上，才
能选择适合自己需求的丝杠电机，以确保设备的高效稳定运行。

丝杆选型计算范文丝杆选型是指根据特定的工况和要求，在机械设计中选择合适的丝杆规格和型号，以确保丝杆在工作过程中的正常运行和较长的使用寿命。

丝杆选型的关键参数包括负载、速度、精度、额定寿命和效率等。

以下将详细介绍丝杆选型的计算方法。

以一台丝杆传动设备为例，其工作负载为F，丝杆轴向运动速度为v，工作精度要求为P，丝杆轴向运动的额定寿命为L，传动效率为η。

这些参数可以通过具体工况和需求来确定。

首先，计算丝杆的额定载荷。

额定载荷是指丝杆在长期运行过程中所能承受的最大载荷。

可以通过以下公式计算：F_R=F×S_F×S_L×S_H×S_P其中，F_R为丝杆的额定载荷；F为实际负载；S_F为工作系数，考虑负载类别、运动方向和启动停止次数等因素，通常取值为1.2-2；S_L为寿命系数，取决于额定寿命和工作寿命要求，通常取值为0.6-1；S_H为轨道系数，取决于丝杆导轨系统的类型，通常取值为1；S_P为精度系数，取决于工作精度的要求，通常取值为1-1.5接下来，计算丝杆的额定速度。

额定速度是指丝杆轴向运动的最大速度。

可以通过以下公式计算：v_R=v×S_v其中，v_R为丝杆的额定速度；v为实际速度；S_v为速度系数，取决于丝杆的类型和运动方式，通常取值为1-2然后，计算丝杆的效率。

丝杆传动的效率是指输入功率和输出功率之间的比值。

可以通过以下公式计算：η=η_f×η_m×η_l其中，η为丝杆的传动效率；η_f为丝杆蜗杆副传动效率，取决于蜗杆副的类型和传动比，通常取值为0.5-0.8；η_m为丝杆蜗轮传动效率，取决于蜗轮表面硬度、润滑性能和齿轮传动损失等因素，通常取值为0.9-0.95；η_l为丝杆轴向滑动传动效率，取决于材料性质、润滑状态和轴向力等因素，通常取值为0.85-0.95最后，根据丝杆的额定载荷、额定速度和效率选择合适的丝杆规格和型号。