东莞PMI滚珠丝杆选型—计算.doc

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东莞PMI滚珠丝杆选型—计算

1，马达额定转速3000最高速度250mm/s
=5mmm
则丝杆导程0.25*60*1000
3000
2，根据行程长度100mm则确定丝杆长度150mm
3，轴向容许负荷的计算：
C0a:基本额定静负荷（kN）
Famax:容许轴向最大负荷（kN）
fs:静的安全系数
Famax=
COa
C0a=10*3.0=30KN
fs

4，选者滚珠丝杆轴径￠20mm
5，其支撑方法为固定-------自由型
6，滚珠丝杆的临界转速计算
N1:临界转速（min-1)
Lb安装间距
E：杨氏模量（2.06*105N/mm2)
I:螺杆轴的最小断面二次矩(mm4)
I=πd41/64(d1螺杆轴沟槽直径）
r:密度(7.85*106kg/mm3)
A:
d:丝杆轴沟槽直径（mm)
λ：安装方式系数
D:滚珠中心径
N1=λ*(d/L2b）*107=3.4*（17.2/1502)*107=51078.6rpm
N2=7000/D=7000/20.75=3373.5rpm
由于N2<N1所以选较小的为临界转速，即滚珠丝杆的临界转速为N2
故选马达的转速为3000rpm
7，丝杆轴的刚性计算:
Ks螺杆轴轴向刚性
E：杨氏模量（2.06*105N/mm2)
d:螺杆轴沟槽直径（mm)
L:安装间距（mm)
Ks=πd2E/(4*1000*L)=3.14*17.22*2.06*105/(4*1000*150）=318.9N/um
而BNF2005的刚性为380N/um,故满足其要求。
8，定位精度

La50
Lb150

当压头由La运行到Lb时，轴向刚性产生的误差
Ks1=(π*17.22*2.06*105)/4000*50=956.8N/um
Ks2=(π*17.22*2.06*105)/4000*150=318.9N/um
δ1=1891/956.8=1.976um
δ2=1891/318.9=8.929um
则定位误差为：δ2-δ1=6.9um
9，丝杆扭矩计算：
T1摩擦扭矩(N/mm)
Fa轴向负荷（N）
ι丝杆导程（mm)
η丝杆的效率（0.9~0.95）
A减速比
M上模盖和滚珠螺母的质量和（Kg)
a加速度
g重力加速度

Tmax=T3=Fa3*ι*A/(2*π*η)=3.63N/m
Fa1=M（a-g)=23.6*(5-9.8)=113.28N
Fa2=M(g+a)=23.6*(5+9.8)=349.28N
Fa3=10000+M(a+g)=10000+23.6(1.21+9.8)=10259.84N
Fa4=Fa5=Fa7=Mg=23.6*9.8=231.28N
Fa6=Fa2=349.28N
Fa8=Fa1=113.28N
加速时所需的扭矩：
Ｊ惯性矩（Kg/m2)
ω角加速度（rad/s2)
M上模盖和滚珠螺母的质量和（Kg)
ι丝杆导程（mm)
ＪA丝杆侧齿轮的惯性矩（Kg/m2)
ＪB马达侧齿轮的惯性矩
N马达的每分钟转速rpm
t加速时间s
D齿轮直径mm

ω=2π*N/(60*t)=2*3.14*3000/(60*0.05)=6280rad/s2

ＪA=M齿轮*D2/(8*106)=1.1*1002/(8*106)=0.001375Kg/m2
ＪB=M齿轮*D2/(8*106)=0.13*402/(8*106)=2.6*10-5
Ｊ=M(L/2π)2*A2*106+Ｊs*A2+ＪA*A2+ＪB
=22.8*(5/2*3.14)2*(2/5)2*10-6+1.23*10-3*(2/5)2+1.3*10-3*(2/5)2+2.6*10-5
=428.3*10-6Kg/m2
T加=Ｊ*ω*103=428.3*10-6*6280*103=2.7N/m
Tn在行程Ln阶段的扭矩
T1=Fa1*ι*A/(2*π*η)-T加=2.66N/m
T2=Fa2*ι*A/(2*π*η)+T加=2.82N/m
T3=Fa3*ι*A/(2*π*η)-T加=3.3N/m
T4=T5=T7=0.082N/mT6=T2=2.82N/mT8=T1=2.66N/m
t1=0.05st2=0.043st3=0.029st4=0.1st5=0.057st6=0.05st7=0.108st8=0.05s
Trms=［(T21*t1+T22*t2+T23*t3+T24*t4+T25*t5+T26*t6+T27*t7+T28*t8)/(t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8)］1/2=2.01N/m

Tmax=T3=3.63N/m

10，电机惯性矩
Ｊ电机>1/5J=0.856*10-4Kg/m2
11，联轴器选型：
K1负载系数K2运转时间系数K3起停频率