3873滚珠丝杠电机选型计算
设计要求：
夹具加工件重量：W1=300kg
提升部位重量：W2=100kg
行走最大行程：S= 1200mm
最大速度：V=20000mm/min
使用寿命：Lt=20000h
滑动阻力：u=0。01
电机转数：N=1333RPM
运转条件：
v（m/min)
加速下降时间：T1=0.75S
匀速下降时间T2=3S
减速下降时间T3=0.75S
t(sec) 加速上升时间T4=0.75S
匀速上升时间T5=3S
减速上升时间T6=0.75S 匀速下降3s
1，螺杆轴径，导程，螺杆长度选定
a：导程（l）
由电机最高转数可得
L大于或等于V/N=20000/1333=15mm
即导程要大于15mm，根据THK样本得导程16mm
即L=16mm
b：轴负荷计算
1，加速下降段
a1=V/T=20000/60X0.75=444(mm/s2)=0.444m/s2
f=u(W1+W2)xG=0.01(300+100)x9.8=40N
F1=(W1+W2)xG-f-(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40-(300+100)x0.444=3702N 2,匀速下降段
F2=(W1+W2)xG-f=(300+100)x9.8-40=3880N
3减速下降段
F3=(W1+W2)xG-f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40+(300+100)x0.444=4058N 4 加速上升段
F4=(W1+W2)xG+f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8+40+(300+100)x0.444=4137N 5，匀速上升段
F5=(W1+W2)xG+f=(300+100)x9.8+40=3960N
6, 减速上升段
F6=(W1+W2)xG+f-(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8+40-(300+100)x0.444=3784N
由上得：加速上升时对轴产生的负荷最大
即：F4=4137N
1根据负荷可得轴直径
F4=mDr。104/L2
Dr=【F4xL²X10-3/m】¼
=【4173x1500²x10-3/9.8x10.2】¼
=18mm
及螺杆第一次选型根径需大于18mm
2，根据螺杆长度来选定轴直径
L=最大行程+螺母长度+预留长度=1200+100+200=1500mm
通常螺杆的直径与长度比为60以下即：
D≥L/60=1500/60=25mm
及螺杆第二次选型根径需大于25mm
3，根据容许的转数来选定
N=fDr*107/L²
Dr≥N L²*10-7/f=1333*1500²*10-7/15.1=20mm
4基本动额定负荷计算
平均负荷
F=F1+F2+F3+F4+F5+F6/6=3702+3880+4058+4137+3960+3784/6=3960N
平均转数
Nm=n1*t1+ n2*t2+ n3*t3+ n4*t4+ n5*t5+ n6*t6/t=4(660*0.75)+2(1333*3)/9=554rpm 由设计条件要求使用寿命达Lt=20000H
此为普通运转机构，设fw=1.2
即动态负载为：
Lt=【Ca/F*fw】³*【1/60Nm】*106
Ca=(60Nm*Lt)1/3*Fm*fw*10-2
=(60*554*20000) 1/3*3960*1.2*10-2
=41473N
即滚珠丝杆的动态载荷要大于41473N
静态负载为
Coa=F*fw=3960*1.2=4752N
即滚珠丝杆的动态载荷要大于4752N
根据以上数据选型得滚珠丝杆的型号为：SBN5016-5
轴径：50mm
导程：16mm
动载荷：46500N
2，电机型号选定
1螺杆轴转动惯量为
GD1=WD2/8=24*0.052/8=75kg.cm2
移动部分的转动惯量为：
GD2=W（l/2π)2=400*（1.6/2*3.14)2=26kg.cm2
即总的转动惯量为：
GD= GD1+ GD2=75+26=101kg.cm2
2 驱动力矩计算
加速度下降段
TI=F1*l/2π*Ƞ=3702*1.6/2*3.14*0.9=1048N.cm
匀速下降段
T2=F2*l/2π*Ƞ=3880*1.6/2*3.14*0.9=1098N.cm
减速下降段
T3=F3*l/2π*Ƞ=4058*1.6/2*3.14*0.9=1149N.cm
加速上升段
T4=F4*l/2π*Ƞ=4137*1.6/2*3.14*0.9=1171N.cm
匀速上升段
T5=F5*l/2π*Ƞ=3960*1.6/2*3.14*0.9=1121N.cm
减速上升段
T6=F6*l/2π*Ƞ=3784*1.6/2*3.14*0.9=1071N.cm
3 角加速度产生的惯性力矩：
T7=J*W
=(GD+GD M)*（2πn/60*t1) GD M为电机的惯性矩（查表得97kg.cm2）=【（101+97）/4*980】*｛(2*3.14*1333)/60*0.3｝
=0.05*465
= 23.3kg.cm
=228N. cm
4 总力矩
T1加=T1+T7=1048+228=1276 N. cm
T2均=T2+T7=1098+228=1326 N. cm
T3减=T3+T7=1149+228=1377 N. cm
T4加=T4+T7=1171+228=1399 N. cm
T5均=T5+T7=1121+228=1349 N. cm
T6减=T6+T7=1071+228=1299 N. cm
即加速上升时产生的力矩最大
T4加=1399 N. cm=13.99 N. m
