滚珠丝杠选型计算实例

滚珠丝杠计算、选择

初选丝杠材质：CrWMn钢，HRC58~60，导程：l

0=5mm

（1） 强度计算

丝杠轴向力：)(

,,maxyxzyxWFfKFF

(N)

其中：K=1.15，滚动导轨摩擦系数f=0.003~0005；在车床车削外圆时：

F

x=(0.1~0.6)F

z，F

y=(0.15~0.7)F

z，可取F

x=0.5F

z，F

y=0.6F

z计算。

取f=0.004,400

ZF

则:

max

maxXF0.50.520001000

0.60.620001200

1.1510000.004(2000671.58)1045.686

1.1512000.004(2000655.2)1252.621Z

YZ

X

YFN

FFN

FN

FN





 寿命值：

6

1060nT

L，其中丝杠转速

0max

lv

n(r/min)

max

0

615000

2000

400/min

5

6040015000

360

10Th

v

nr

l

L







最大动载荷：FffLQ

WH3



式中：f

W为载荷系数，中等冲击时为1.2~1.5；f

H为硬度系数，HRC≥58时为1.0。

查表得中等冲击时1.2,1

WHff

则:

3

33601.211045.6867079.58

3601.211252.62110686.54X

YQN

QN



根据使用情况选择滚珠丝杠螺母的结构形式，并根据最大动载荷的数值可选

择滚珠丝杠的型号为: CM系列滚珠丝杆副，其型号为：CM2005-5。

其基本参数如下:

其额定动载荷为14205N>

yQ

足够用.滚珠循环方式为外循环螺旋槽式,预紧方式

采用双螺母螺纹预紧形式.

滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表

名称

计算公式 结果

公称直径

0d

―― 20mm

螺距t ―― ５mm

接触角

―― 0

45

钢球直径

bd

―― 3.175mm

螺纹滚道法向半径R

0.52

bRd

1.651mm

偏心距e

(2)sin

滚珠丝杆的选型计算

设计原理：

利用滚珠丝杆的工作原理设计一款用于高强玻纤板等墙体材料的自动存储的升降装置，该装置总共有20层，高强玻纤板通过双层运输平台输送到货架上，然后货架随着升降装置向上移动，完成20层玻纤板的存储。实现的动作要领:货架每层之间的距离为100mm，高强板的厚度为10mm，升降装置上升1层，升降装置停止，玻纤板进入货架，当玻纤板完全停放在货架，升降装置迅速上升1层，完成接下来的存储，等到20层完成存储之后，货架通过小车向上提升一定距离，然后通过链条输送到仓库进行存储，升降装置快速复位到原点，等待另一个货架到来。

设计条件：

升降装置是垂直运动工作模式，工作台质量为𝑚1=440𝑘𝑔，货架的质量为𝑚2=460𝑘𝑔，单个工件的质量𝑚3=80𝑘𝑔。丝杆的工作形成长度𝑙𝑠=2000𝑚𝑚上升的最大速度𝑉umax=80𝑚𝑚/𝑠，加速时间𝑡1=0.1𝑠，减速时间𝑡3=0.1𝑠，停止时间𝑡4=10𝑠；下降的最大速度𝑉𝑑𝑚𝑎𝑥=250𝑚𝑚/𝑠，加速时间𝑡5=0.1𝑠，减速时间𝑡7=0.1𝑠。每分钟往返次数n=0.447𝑚𝑖𝑛−1，定位精度±2.4mm/2000mm，反复定位精度±0.3mm，最小进给量s=0.1/脉冲，工作寿命时间20000h，驱动马达

AC伺服马达 额定转速𝑁𝑅=3000r/min，马达的转动惯量（假设）𝐽𝑚=1×10−3𝑘𝑔∙𝑚2；减速机减速比i=1.5：1，导向面上的摩擦系数u=0.003（滚动）；导向面的阻力f=20N（无负荷时）。

(1)选定丝杆精度

要求的定位精度为±2.4mm/2000mm，换算为300mm时允许误差为±2.42000=±0.36300

因此，为了满足要求的定位精度，必须选择误差低于±0.36mm/300mm的导程精度。根据上述条件，对照日本THK公司滚珠丝杆样本资料（表1 导程精度）滚珠丝杆的精度等级选择为C10，运行距离误差为±210/300mm，能够满足设计的精度要求。因精度等级C10有价格低廉的轧制滚珠丝杆，又能很好的满足课题的精度要求，所以选择轧制滚珠丝杆。

丝杆水平运动选型计算案例

昨天有朋友咨询丝杆设备驱动的计算，我们就来个案例来分析一下。

因为T形丝杠相对设计使用的比较少，本案例我们以滚珠丝杆为例。

一：丝杆将旋转运动转换成直线运动，但通常速度较慢，所以水平运动的功率一般都比较小，提升运动则大些；

二：滚珠丝杆的选择如果看样本的话，THK的样本比较全，包含刚度、精度和寿命的计算都比较详尽（介于文章幅面，本文对刚度和精度不一一分析）；

三：很多时候我们在计算滚珠丝杆时，为了偷懒，常常把静态扭矩计算出来，然后按照经验放大3倍选择扭矩。这样基本问题不大。可能大家一直说滚珠丝杆效率很高很高，直接选不就行了？其实考虑到安装精度、丝杆预压方面的要求，我们的理论计算和实际会出现较大的偏差。所以我个人的经验来讲，如果考虑到了预压扭矩（如有），那么计算出来稳态扭矩+预压扭矩后，按1.6倍左右放大之和是合理的。

四：关于丝杆预压扭矩的计算可以参考文章《滚珠丝杆预压损失力矩计算》

关于丝杆驱动力矩的计算可以参考文章《滚珠丝杆驱动力矩功率计算》

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