滚珠丝杠样本

滚珠丝杠传动

滚珠丝杠是机电一体化的系统中一种新型的螺旋传动机构，在其具有螺旋槽的丝杠与螺母之间装有中间传动原件——滚珠，滚珠丝杠机构虽然结构复杂，制造成本高，不能自锁，但其摩擦阻力矩小、传动效率高（92%-98%），精度高，系统刚度好，运动具有可逆性，使用寿命长，因此在机电一体化系统中得到大量广泛的应用。滚珠丝杠的特点如下：

（1）、传动效率高

滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%-98%，为传统的滑动丝杠系统的2~4倍，耗费的能量仅为滑动丝杠的31。

（2）、传动精度高

经过淬硬并精磨螺纹滚道后的滚珠丝杠本身具有很高的制造精度，又由于是滚动摩擦，摩擦力小，所以滚珠丝杠传动系统在运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。

（3）、可微量进给

滚珠丝杠传动系统是高副运动机构，在工作中摩擦力小，灵敏度高，启动平稳，低俗石无爬行现象，因此可以精密地控制微量进给。

（4）、同步性好

由于运动平稳、反应灵敏、无阻碍、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动系统同时转动几个相同的部件或装，可以获得很好的同步效果。

（5）、高可靠性

与其它传送机械相比，滚珠丝杠传动只需要一般的润滑与防空，有的特殊场合甚至都无需润滑便可工作，系统的故障率也很低，其一般的使用寿命要比滑动丝杠高5~6倍。

1、滚珠丝杠的结构及滚珠循环方式

滚珠丝杠传动机构的工作原理如图1-1-1所示，丝杠4和螺母1的螺纹滚道内置有滚珠2，刚丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动，从而产生滚动摩擦。为了防止滚珠从螺纹滚道端面掉出，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。

1—螺母 2—滚珠 3—回程引导装置 4—丝杠

图1-1-1 滚珠丝杠副结构

滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种

1、公称直径

即丝杠的外径，常见规格有12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120，不过请注意，这些规格中，各厂家一般只备16~50的货，也就是说，其他直径大部分都是期货（见单生产，货期大约在30~60天之间，日系产品大约是2~2.5个月，欧美产品大约是3~4个月）。公称直径和负载基本成正比，直径越大的负载越大，具体数值可以查阅厂家产品样本。这里只说明两个概念：动额定负荷与静额定负荷，前者指运动状态下的额定轴向负载，后者是指静止状态下的额定轴向负载。设计时参考前者即可。需要注意的是，额定负荷并非最大负荷，实际负荷与额定负荷的比值越小，丝杠的理论寿命越高。推荐：直径尽量选16~63。

2、导程

也称螺距，即螺杆每旋转一周螺母直线运动的距离，常见导程有1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40，中小导程现货产品一般只有5、10，大导程一般有1616、2020、2525、3232、4040（4位数前两位指直径，后两位指导程），其他规格多数厂家见单生产。导程与直线速度有关，在输入转速一定的情况下，导程越大速度越快。推荐：导程尽量选5和10。

3、长度

长度有两个概念，一个是全长，另一个是螺纹长度。有些厂家只计算全长，但有些厂家需要提供螺纹长度。螺纹长度中也有两个部分，一个是螺纹全长，一个是有效行程。前者是指螺纹部分的总长度，后者是指螺母直线移动的理论最大长度，螺纹长度=有效行程+螺母长度+设计裕量（如果需要安装防护罩，还要考虑防护罩压缩后的长度，一般按防护罩最大长度的1／8计算）。

在设计绘图时，丝杠的全长大致可以按照一下参数累加：丝杠全长=有效行程+螺母长度+设计余量+两端支撑长度（轴承宽度+锁紧螺母宽度+裕量）+动力输入连接长度（如果使用联轴器则大致是联轴器长度的一半+裕量）。特别需要注意的是，如果你的长度超长（大于3米）或长径比很大（大于70），最好事先咨询厂家销售人员可否生产，总体的情况是，国内厂家常规品最大长度3米，特殊品16米，国外厂家常规品6米，特殊品22米。当然不是说国内厂家就不能生产更长的，只是定制品的价格比较离谱。推荐：长度尽量选6米以下，超过的用齿轮齿条更划算了。

滚珠丝杠的精度

滚珠丝杠的种类，分为用于固定位置的C系列和Cp系列，以及用于传送的Ct系列。

名义导程：表示滚珠丝杠尺寸的不含公差的导程。

基准导程：为了补偿由于温度上升及负荷而产生的变形量，对名义导程做了若干修正后的导程。对于传送用滚珠丝杠来源，基准导程与名义导程一般相同。

实际导程：旋转2лrad （或者一周）时，丝杠和螺母在轴向上的实际相对负荷。

基准移动量(ls)：根据基准导程，旋转任意周数时，轴向上的移动量。

基准移动量的：

目标值(T)：对于螺纹的有效长度，从基准移动量中减去名义移动量得到的值，考虑到由于温度变化及负外部负荷引起的丝杠的位移，事先对名义移动量进行修正后设定。这个值要根据实验或者经验来确定。

实际移动量(la)：丝杠旋转任意角度时，对螺母在轴向上的实际移动量进行连续测定，或者固定丝杠，螺母每旋一个相同角度后进行测定，用这样的方法来求实际移动量。

代表移动量(lm)：表示实际移动倾向的直线。对于螺母的有效移动距离或者丝杠的螺纹部分的有效长度，根据表示实际移动量的曲线，应用最小二乘法或者简单适用的近似法来计算。

代表移动误差(ep)：与螺母的有效移动距离，或者丝杠的螺纹部分的有效长充相对应的代表移动量与基准移动量的差。

变动：使用表示代表移动量的两条平行直线所夹的实际移动量曲线的最大振幅，对以下的三项进行了规定。（见图）

(Vu)：螺母的有效移动量距离或者丝杠螺纹部分的有效长度所对应的最大振幅。

(V300)：丝杆的螺纹部分有效长度以内，任意取300mm时的最大振幅。

(V2л)：丝杠的螺纹部分有效长度内，任意旋转一周（2лrad）时的最大振幅。

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) 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 = 0.035mm

300mm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

Fa=F+Fw （N） 进给速度

(mm/min) 工作时间比例 安昂传动2传动世界

无切削 F1=2000 V1=14000 q1=15

轻切削 F2=4000 V2=1000 q2=25

普通切削 F3=7000 V3=600 q3=50

重切削 F4=11000 V4=120 q4=10

Fa --- 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：Pho =10(mm)

运转方式 进给速度

(mm/min) 进给转速