滚珠丝杠设计实例与计算

滚珠丝杠计算

滚珠丝杠的设计步骤：

一． 确定精度等级

不同精度等级表示一定长度的滚珠丝杠机构所对应的导程允许误差.根据滚珠丝杠机构在具体使用场合所需要提供的定位精度及其具体长度,来确定选择轧制滚珠丝杠或磨制滚珠丝杠，以及其精度等级。

数字越大,精度等级越低。磨制丝杠的精度等级高于轧制丝杠。

通用机械选择C3或C5。

二． 确定导程

——电机转速；

-—最大进给速度；

-—滚珠丝杠导程；

——电机至丝杠的减速比（电机与蜗杆之间无其他的减速机构，故减速比i=1) 在蜗轮蜗杆的计算中，蜗轮转速为，齿轮齿条中小齿轮直径为，所以齿条推主缸的最大速度为：

此处，为达到相应的响应速度,设计最大速度

市面上一般的esp电机额定转速在2000-3000r/min，根据之前选用的电机,设定其最高转速为滚珠丝杠计算

得出:导程

导程增大，会减小滚珠丝杠的刚度，位移精度，转动惯量（减小转速），增大驱动力矩，但是可以增加寿命。所以此处，圆整导程

三． 选定支撑方式

1) 一端固定，一端支承——中等速度，刚度精度较高；

2) 两端固定——高速回转，高精度，丝杠长度较大;

3) 两端支承——中等速度,刚度精度一般；

4) 一端固定，一端自由——低转速，低精度.

一般选用1,2的方式，支承轴承选用大接触角（60°）的高刚度专用角接触轴承。

此处工作行程小，最大速度也不是很大，所以选择一端固定一端支承的方式。

四． 选定丝杠外径

选定丝杠外径时，需考虑三个因素。

初选:

1) 在按定位精度选定的滚珠丝杠系列中选定；

2) 在相应精度等级以及丝杠长度下，丝杠外径必须满足所要求的轴向间隙;

3) 在标准的导程——丝杠外径组合中选定丝杠外径。

初步选定丝杆外径为40mm， 内径为20mm，推杆直径为15mm 。

此时，整个滚珠丝杠外径大约为45—50mm

（考虑到备份模式，滚珠丝杠制作成空心的，所以整个外径选择较大。 而整体径向尺寸又有要求，所以又不能选的太大 ）

丝杠推力计算总结

一、已知电机与滚珠丝杠参数,如何计算推力?1.电机扭矩:35nm,额定转速1500转2.丝杠螺距10mm,直径80.

如何获得丝杠端产生的推力

一位教授要我按照f=2*m/(d*tan(a+b))[m:力矩,d2丝杆中径,a为螺蚊升角,b为当量磨擦角]

但我的计算结果与机械设计参数有很大的不同。我不知道哪里出了问题。这个公式正确吗？这种方法是错误的。1.丝杠的中径与转矩-推力关系没有直接关系，只是通过影响螺旋上升角间接受到影响（但在验证过程中，较小的值必须取自计算推力的轴向额定载荷和相应的中径丝杠）；2.等效摩擦角只影响滚道的受力状态（参与丝杠副的受力分析），而不影响推力和扭矩之间的关系；

3、上例为：f=2πm/p=18692n；（相同扭矩下，推力仅是导程的函数）

4.转速对推力没有影响，但考虑到运动过程和机械效率的作用，建议取η=0.85。注：目前，机械效率往往反映在行业的受力分析中，这实际上是一种误解。效率是一个过程量，而力是一个点量，例如电压、电流和电阻之间的关系。祝你成功。

二、已知电机扭矩0.39nm，减速比5.57，滚珠丝杆直径d=20mm.导程l=4mm螺纹升角φ=3.65度，运动方式为：旋转运动改直线运动，计算丝杆直线运动的推力是多少?1、

输出扭矩T=0.39x5 57=2.17nmt=fl/2×三点一四一五九二六×零点九

f=2.17×6.28×0.9×1000÷4=3066n2、

tanρ＝0.0025（ρ等效摩擦角）t=f×d×tan（φ+ρ）÷1000÷2f=3277n

第一种算法，推力与导程有关（摘至丝杆选型手册），计算电机所需扭矩时，要考虑恒速和加速时扭矩；

第二种算法是，推力与螺杆直径和螺纹上升角有关（摘自机械设计经典）。在计算电机所需的扭矩时，应考虑轴承摩擦扭矩和零件惯性。

滚珠丝杠的选型计算

第一节、滚珠丝杠的主要尺寸参数

公称直径(do)：指滚珠丝杠与螺纹滚道在理论角接触状态时包络滚珠球心的圆柱直径

基本导程（ph）：指滚珠螺母相对于滚珠丝杠旋转一周时的行程。

行程：转动滚珠丝杠或螺母时，滚珠丝杠或滚珠螺母的轴向位移。

第一节、滚珠丝杠计算中的基本参数

1、容许轴向载荷

丝杠轴的挫曲载荷（P1）

丝杠轴的容许拉伸压缩负荷（P2）

2、容许转速

丝杠轴的危险速度（N1）；

DN值(N2)；

3、静态安全系数（fs）

4、滚珠丝杠的寿命

额定寿命（总转数L）

工作时间寿命（Lh）

运行距离寿命（Ls）

第一节、滚珠丝杠的选型流程

流程

选型案例高速搬送装置（水平使用）

1、选择条件：

工作台质量：m1=60kg 工件质量：m2=20kg

行程长度：ls=1000mm 最大速度：Vmax=1m/s

加速时间：t1=0.15s 减速时间：t2=0.15s

每分钟往返次数：n=8min-1 无效行程：0.15mm

定位精度：±0.3mm/1000mm(从单向进行定位)

反复定位精度：±0.1mm

导向面上的摩擦系数：u=0.003

最小进给量：s=0.02mm/脉冲

希望寿命时间：3000h

导向面的阻力：f=15N（无负荷时） 驱动马达：AC伺服马达、额定转速：3000min-1

减速机：无（直接）A=1

二选择项目：

2、丝杠轴直径

3、导程

4、螺母型号

5、精度

6、轴向间隙

7、丝杠轴支撑方式

8、驱动马达

三、导程精度与轴向间隙的选择：

导程精度的选择：

为了得出定位精度±0.3mm/1000mm:

导程精度必须选择±0.09mm/300mm以上

参照B15-20表1，滚珠丝杆的精度等级选择为：C7（运行距离误差： ±

如何计算丝杆传动方向的推力

推力P=2πηT/L

η:丝杆传动效率,大约为0.9~0.95

T:转矩

L:丝杆导程

济宁利兴丝杠希望能帮助

一、已知电机与滚珠丝杠参数,如何计算推力?

1.电机扭矩:35NM,额定转速1500转 2.丝杠螺距10mm,直径80. 如何得到在丝杠端产生的推力.

一位教授要我按照F = 2* M /(d*tan(A+B)) [M:力矩,D2丝杆中径,A为螺蚊升角,B为当量磨擦角]

但我计算的结果与机械设计的参数出入很大,不知道哪里有问题,这个公式是正确的吗?

此法不对。 1、丝杠中径在扭矩推力关系中没有直接联系，仅通过影响螺旋升角间接影响（但在校验时，须在计算推力与对应中径的丝杠的轴向额定负载中取小值）； 2、当量摩擦角仅影响滚道受力状态（参与丝杠副受力分析），但对推力扭矩的关系不产生影响； 3、上例为：F=2πM/P=18692 N；（相同扭矩下，推力仅是导程的函数） 4、转速对推力没有影响，但对于运动过程表征其与机械效率的函数，功率校验时建议取η=0.85核定。 注：目前业内常常将机械效率在受力分析中体现，实为误区，效率是一个过程量，力则是点量，好比电压与电流分别跟电阻的关系。 祝成功。

二、已知电机扭矩0.39NM，减速比5.57，滚珠丝杆直径D=20mm.导程L=4mm 螺纹升角φ=3.65度，运动方式为：旋转运动改直线运动，计算丝杆直线运动的推力是多少?

1、 输出扭矩T＝0.39X5.57=2.17NM T= FL / 2×3.1415926×0.9 F=2.17×6.28×0.9×1000÷4=3066N

2、 tanρ＝0.0025 (ρ当量摩擦角) T= F×D×tan(φ+ρ)÷1000÷2 F=3277N

第一种算法，推力与导程有关（摘至丝杆选型手册），计算电机所需扭矩时，要考虑恒速和加速时扭矩；