当前位置：文档之家 › 滚珠丝杠的选型方法

滚珠丝杠的选型方法

  • 格式：docx
  • 大小：66.41 KB
  • 文档页数：7

滚珠丝杠的选型方法

1. 滚珠丝杠的螺距精度

丝杆轴径 螺距

行程

定位精度

螺纹部分长度=行程+螺帽长度+余量

余量为超程允许量，一般设定为螺距的1.5～2倍

根据螺纹部分长度求出对应的代表移动量误差±eP

2. 滚珠丝杠的轴向间隙

丝杠轴径 螺距 容许背隙量

相应精度等级

3. 容许轴向负载

容许轴向负载是指相对于可能使丝杠轴发生屈曲的负载，确保其安全性的负载。

施加于丝杠轴的最大轴向负载需小于容许轴向负载。

可用下式计算也可以通过容许轴向负载线图确认。

容许轴向负载（P）

式中

P：容许轴向负载（N）

：负载作用点间距（mm） 决定使用条件

预选滚珠丝杠的规格

确认基本安全性

根据性能要求进行研讨 NG

NG 根据移动物质的重量、进给速度、运行模式、丝杠轴转速、行程、安装方向（水平或垂直）、寿命时间、定位精度

使用条件，预选出滚珠丝杠的精度等级（C3～C10）、丝杠轴径、螺距、全长

容许轴向负载

容许转速

寿命

若要提高精密定位及控制时的响应性，需要进行以下确认：

丝杠轴的刚性

温度引起的寿命变化 E：杨氏模量（ ）

I：丝杠轴螺纹内径截面的最小惯性矩（mm4）

d:丝杠轴螺纹内径（mm）

n、m：由滚珠丝杠的支撑方式决定的系数

支撑方式 n m

铰支-铰支 1

5

固定-铰支 2

10

固定-固定 4 19.9

固定-自由 0.25

1.2

α：安全系数=0.5

必须根据所要求的安全状况进一步提高安全系数

4. 容许转速

滚珠丝杠的转速取决于必要的进给速度和滚珠丝杠的螺距，且需小于容许转速。

需从转轴的危险速度和螺母内部循环滚珠的极限转速DmN值这两个方面对容许转速进行探讨。

危险速度

滚珠丝杠的容许转速小于与丝杠轴固有振动一致的危险速度的80%。

可以通过下式计算或容许转速线图简单确认

容许转速（min-1）

式中

：支撑间距（mm）

fa：安全系数=0.8

E：杨氏模量

I：丝杠轴螺纹内径截面的最小惯性矩（mm4）

d:丝杠轴螺纹内径（mm）

：比重（ ）

A：丝杠轴螺纹内径截面积（mm2）

g、λ：由滚珠丝杠的支撑方式决定的系数

支撑方式 g λ

铰支-铰支 9.7 π

固定-铰支 15.1 3.927

固定-固定 21.9 4.73

固定-自由 3.4 1.875

DmN值

螺帽内部的钢珠公转速度变大时，产生的冲击力会损伤循环部。该极限值即为DmN值。 精密滚珠丝杠

压轧滚珠丝杠

式中

Dm：丝杠轴外径（mm）+A值

N：最高转速（min-1）

滚珠直径 A值

1.5875

0.3

2.3812 0.6

3.175 0.8

4.7625 1.0

6.35 1.8

5. 寿命

指滚珠滚动面或任一滚珠因交变应力而产生疲劳，直至开始产生剥落现象时的总旋转次数、时间、距离。滚珠丝杠的寿命可以通过基本动额定负载进行计算，计算公式如下：

寿命时间（Lh）

小时

式中

:寿命时间（小时）

C：基本动额定负载（N）

:轴向平均负载（N）

：平均转速（min-1）

：运行系数

无冲击的静态运行1.0~1.2

正常运行1.2~1.5

伴随有冲击的运动1.5~2.0

基本动额定负载：C

指一组相同的滚珠丝杠运转时，其中90%未发生剥落，旋转寿命达到100万次时的轴向负载。

如果要将使用寿命延长到所需时间以上时，则不仅需要增大滚珠丝杠的尺寸，而且价格也会随之提高。

一般以下面所示使用寿命为标准时间。

机床：20000小时

工业机械：10000小时

自动控制设备：15000小时

计量装置：15000小时

满足所设寿命时间的滚珠丝杠的基本动额定负债可以通过下式进行计算

轴向负载

丝杠轴承受的轴向负载因加速时、匀速时等各种运行模式而异，可以通过下式计算

匀速时

加速时

减速时 注：垂直安装时，请除以μ进行计算

μ：直线运动导承摩擦系数（直线导承时为0.02）

W：移动物体重量N

g：重力加速度9.8m/s2

α：加速度

加速度（α）=（Vmax/t）×10-3

Vmax：快速进给速度mm/s

t：加减速时间s

轴向平均负载和平均转速的计算式

轴向平均负载和平均转速可以根据个运行模式的运行时间比例进行计算。按下表所示的运行模式下，可以按公式计算轴向平均负载和平均转速。

运行模式 轴向负载 转速 时间比例

A P1N N1min-1 t1%

B P2N N2min-1 t2%

C

P3N N3min-1 t3%

t1+t2+t3=100%

轴向平均负载

平均转速

6. 丝杠轴的安装

7. 温度与寿命

经常在100℃以上使用滚珠丝杠时或即使是短时间但在极高温环境下使用时，材料的组织会发生变化，基本动额定负载将会随着温度的上升而减小。

但低于100℃的运行温度不受影响。100℃以上使用时的基本动额定负载C″、基本静额定负载Co″可用下式表示，其中温度系数分别为ft、ft′。

温度℃ 100以下 125 150 175 200 225 250

350

ft 1 0.95 0.90 0.85 0.75 0.65 0.60 0.50

ft’ 1 0.93 0.85 0.78 0.65 0.52 0.46 0.35

通常请在-20℃～80℃范围内使用。高温情况下，必须更换成耐热型润滑脂，并对构成零件的耐热温度等进行确认。

8. 刚性

为提高紧密机械、装置的定位精度、控制时的响应性等性能，必须考虑进给丝杠系统各零件的刚性。进给丝杠系统的刚性（k）可用下式表示：

P：施加于进给丝杠系统上的轴向负载（daN）

δ:进给丝杠系统的轴向弹性位移（μm）

进给丝杠系统的刚性与各构成零件的刚性之间还有如下的关系：

：丝杠轴的拉伸、压缩刚性

：螺帽的刚性

：支撑轴承的刚性

：螺帽安装部及轴承安装部得刚性

丝杠轴的拉伸、压缩刚性：

P：轴向负载（N）

：丝杠轴的伸长或缩短量（μm）

丝杠轴上承受轴向外部负载时，轴向伸长与缩短如下式所示。此轴向的伸缩直接体现为滚珠丝杠的游隙。

固定-自由（支撑方式）

P：轴向负载（N）

E：杨氏模量（2.06X10^5N/mm^2）

d：丝杠轴螺纹牙根直径（mm）

l：负载作用点间距（mm）（固定端与螺帽间的距离）

固定-固定（支撑方式）

P：轴向负载（N）

E：杨氏模量（2.06X10^5N/mm^2）

d：丝杠轴螺纹牙根直径（mm）

l，l’：负载作用点间距（mm）（两个固定端与螺帽间的距离）

L：安装间距（mm）（两个固定端之间的距离）

式在l=l’=L/2时取得最大。此时丝杠轴的伸长和缩短量的最大值是固定-自由支撑时的1/4.

10驱动扭矩

滚珠丝杠的摩擦特性与驱动电机的选型

10.1摩擦与效率

滚珠丝杠的效率η

将旋转力转换为轴向力时 ；

将轴向力转换为旋转力时 。

10.2负载扭矩

驱动源设计

1. 正向动作，将旋转力转换为轴向力时的扭矩

式中

2. 反向动作

T：负载转矩（N·cm）

P：负载轴向外部负载（N）

L：滚珠丝杠的螺距（cm）

η、η’：滚珠丝杠的效率（0.9）

3. 预压引起的摩擦扭矩，

是指施加预压时产生的扭矩，随着外部负载的增大，螺母的预压负载被释放，预压所产生的摩擦扭矩也随之减小。

空载时

式中

PL：预压负载（N）

L：滚珠丝杠螺距（cm）

K：内部摩擦系数

β：螺纹升角

D：丝杠轴外径

11驱动马达的选型

选择驱动马达时，必须满足下述条件。

1. 相对于施加在马达输出轴上的负载扭矩应有余量。

2. 相对于施加在马达输出轴的惯性矩应能够以所需的脉冲速度进行启动与停止。

3. 相对于施加在马达输出轴上的惯性矩应能够达到所需的加速、减速时间常数。

1） 施加在马达输出轴上的匀速扭矩，抵抗外部负载以进行匀速驱动所需的扭矩

式中，P≤3PL

T1：匀速时的驱动扭矩（N·cm）

P：轴向外部负载（N）

P=F+μMg

F：切削力引起的轴向反作用力（N）

M：工作台与工件的重量（kg）

μ：滑动面的摩擦系数

g：重力加速度（9.8m/s2）

L：滚珠丝杠的螺距（cm）

η：包含滚珠丝杠、齿轮传动在内的机械效率

合集下载

滚珠丝杠型号及参数表 (2)[001]

滚珠丝杠型号及参数表 (2)[001]

未知驱动探索，专注成就专业

1

滚珠丝杠型号及参数表

一、介绍

滚珠丝杠是一种常用于传递转动运动和直线运动的机械元件，广泛应用于机床、工业自动化设备和精密仪器等领域。滚珠丝杠不仅具有高效传动、精度高的特点，还能承受较大的载荷。

本文将介绍滚珠丝杠的型号及参数，并提供一个参数表，以帮助读者了解和选择适合自己需求的滚珠丝杠。

二、滚珠丝杠型号及参数表

以下是几种常见的滚珠丝杠型号及其参数的详细介绍：

1. 滚珠丝杠型号A

• 直径（D）： 10mm

• 丝距（P）： 2mm

• 负载能力（C）： 500N

• 额定转速（N）： 3000rpm

• 回转精度（P0）： 0.01mm

• 重复定位精度（Ps）： 0.003mm 未知驱动探索，专注成就专业

2

• 长度（L）： 200mm

• 推力力矩（Ma）： 10N·m

• 自锁力矩（Mr）： 5N·m

2. 滚珠丝杠型号B

• 直径（D）： 16mm

• 丝距（P）： 4mm

• 负载能力（C）： 1000N

• 额定转速（N）： 4000rpm

• 回转精度（P0）： 0.02mm

• 重复定位精度（Ps）： 0.005mm

• 长度（L）： 300mm

• 推力力矩（Ma）： 20N·m

• 自锁力矩（Mr）： 10N·m

3. 滚珠丝杠型号C

• 直径（D）： 20mm

• 丝距（P）： 5mm 未知驱动探索，专注成就专业

3

• 负载能力（C）： 2000N

• 额定转速（N）： 5000rpm

• 回转精度（P0）： 0.03mm

• 重复定位精度（Ps）： 0.01mm

• 长度（L）： 400mm

• 推力力矩（Ma）： 30N·m

• 自锁力矩（Mr）： 15N·m

4. 滚珠丝杠型号D

• 直径（D）： 25mm

• 丝距（P）： 6mm

• 负载能力（C）： 3000N

• 额定转速（N）： 6000rpm

• 回转精度（P0）： 0.04mm

滚珠丝杠选型表

滚珠丝杠选型表

规格

代号 公称

直径

d0 公称

导程

Ph0 丝杠

外径

d1 钢球

直径

Dw 丝杠

底径

d2 循环

圈数 基本

额定负荷 刚度

Kc

N/μm 螺母安装连接尺寸

动载荷

Ca(KN) 静载荷

Coa(KN) D1(g6) D2() L2 D3 B D4 D5 D6 h D7 M D8 L1

FFZD1204-3 12 4 3 4 417 22 22 10 44 8 32 32 16 63

FFZD1604-3 16 4 3 442 28 28 10 52 10 38 10 6 32 M6 20 65

FFZD1605-3 16 5 3 400 28 28 10 52 10 38 10 6 32 M6 22 83

FFZD2004-3 20 4

3

3

519 36 36 10 62 11 48 10 6 40 M6 25 72

FFZD2005-3 20 5 3 536 36 36 10 62 11 48 10 6 40 M6 25 83

FFZD2504-3 25 4 3 3 654 40 40 10 66 11 53 10 6 46 M6 30 74

FFZD2505-3 25 5 3 657 40 40 10 66 11 53 10 6 46 M6 30 84

FFZD2506-3 25 6 4 3 636 40 40 10 66 11 53 10 6 46 M6 30 97

FFZD3204-3 32 4 3 3 823 50 50 10 76 11 63 10 6 56 M6 38 73

FFZD3204-5 32 4 3 5 15 1340 50 50 10 76 11 63 10 6 56 M6 38 92

FFZD3205-3 32 5 3 826 50 50 10 82 13 67 7 12 7 62 M6 38 85

滚珠丝杠的选型计算

滚珠丝杠的选型计算

滚珠丝杠的选型计算

摘要：

随着机床及自动化行业的高速发展，滚珠丝杠的使用变得越来越广泛。许多机械工程师在对自己的设备所需要的滚珠丝杠选型时，面对丝杠资料上给的复杂的计算公式和繁杂选型步骤，感觉无从下手，不知道那些是需要重点考虑的关键点。为了使滚珠丝杠的选型步骤更为清晰简便，更既具备可操作性，我结合多年来丝杠的选型经验，对丝杠的选型做了一些归纳、简化，让丝杠的选型选型更为简单明了。顺便对应的伺服电机的选型也做说明。

关键词：滚珠丝杠、计算选型、伺服电机、机床、自动化。

一、 确认使用条件：

1、被移动负载的质量：M (KG)

2、丝杠的安装方向：水平、垂直、倾斜；

3、沉重导轨的形式：线轨、平面导轨、

4、丝杠的行程：L (mm)

5、负载移动的速度：v (m/s)

6、负载需要的加速度：a (m/s^2)

7、丝杠的精度：C3到C7级

8、丝杠使用的环境：特殊环境需求的考虑。

二、简化计算选型：

举例，使用条件如下：

1、 被移动负载重量：M=50kg;

2、 安装方向：垂直安装;

3、 导轨形式：线性滑轨

4、 速度： v=s

5、 加速时间：t=

6、 行程：1000mm；

7、 精度：

三、计算过程：

1、 计算加速度：a=v/t==2m/s^2 (v：速度；t：加速时间)

2、 计算丝杠的最大轴向力：F=Mgμ+Ma +Mg (水平运动，去除Mg选型，M负载重量；g重力加速度；μ：摩擦系数，平面导轨取值，线轨取值：；a加速度)

F=50**+50*2+50*=

3、 计算出丝杠的轴向负载以后，选型会出现两个分支，一种情况是客户不知道设备的设计寿命年限，以及每一年中丝杠的使用平率，不做精确的丝杠寿命校核。那么我们推荐一种简单可行的方法，就是查询丝杠资料中的动负荷值C。结合第7项精度的要求，我们推荐常备FSI螺帽形式的丝杠，尺寸参数表如下：

滚珠丝杠的选型

滚珠丝杠的选型

滚珠丝杠的选型（原创）

2009-11-15 13:26

有很多网友来信询问滚珠丝杠的选型、使用和安装方法及维护需要注意些什么问题，一一回信实在是没时间，在此对那些没有收到回信的朋友表示歉意。在这里简单介绍一下，算是扫盲贴，只求准确，不求精确，若有谬误，敬请指证：

选型：滚珠丝杠的选型过程中对滚珠丝杠本身需要注意的主要参数如下--

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。