滚珠丝杠选型计算.pdf

1丝杠许用轴向负载计算

nan'Ea
(1.3)
64L2

3(11)
p丝杠许用轴向负载N

a安全系数0.5
E氏模量2.08*105N/mm2(MPa)
d丝杠轴底径mm
L安装距离mm
I丝杠轴截面最小惯性矩nun4

64(1.2)

“取决于丝杠安装方法的系数

支撑■支撑11=1
固定-支撑n=2
固定-固定n=4
固定■自由n=l/4
公式(1.2)带入(1.1)得

2丝杠许用转速

N丝杠许用转速r/min
B安全系数0.8

g重力加速度9.8*10*mm/s2
y丝杠材料比重(单位体积材料产生重力)N/mm3

厂=pg=7800*10%/W*9・

丝杠最小截面积2
Amm

(2.2)

取决于丝杠安装方法的系数

支撑■支撑入=兀
4
固定-支撑后3.927
固定■固定1=4.730
固定■自由1=1.875

公式推导如下：
座=型
空戸聞£厶竺空］2.os*ioFo它心心£d
2加”淤p1}1}1}

(2.3)

(2.3)公式推导过程仅适用于丝杠材料密度为7800kg/m3
3丝杠导程、丝杠长度、轴径、导程角

3」丝杠导程确定

Vmax
(3.1)
Nmax

1丝杠导程mm
Vmax负载移动最大速度mni/min
Nmax丝杠最大转速r/min

3.2丝杠长度确定

厶=最大行程+螺帽长度+轴端预留量(3.2)

3・3轴向最大负载计算

丝杠竖直安装时，匀加速上升状态为轴向负载值最大。

F=mg+jLnng+ma(3.3)
F轴向最大负载N
m被移动物体重量kg
丝杠水平安装时，匀加速移动状态为轴向负载值最大。

F=^ng+ma(3.4)

3・4丝杠轴径确定

公式(1.3)中，使F<P,逆运算求d“
64M
(3.5)
根据长径比讣算轴径长径比通常必须小于60。
d2o

<60

公式(2.3)中，使N>Nmax,逆运算求小。(丝杠材料为钢)

Nmax*L：
*1()7(3.5)

丝杠材料为其他时，使用下面公式

~~600/-IO3E
8^Vmax*/?Ip(3.6)

cl>nnx(

3・5丝杠导程角

tan(0)
(3.7)

0丝杠导程角

4基本额定载荷及寿命

运转条件轴向负载平均转速使用时间
匀加速运动
FalNitl

匀速运动
Fa2N2t2
匀减速运动Fa3N3t3
相关公式如下表:

丝杠水平丝杠竖直速度

&=ma+jLong=mg+muN、=Nmax/2

=Nmax
Fal=“W巧2=吨
厶

F心=ma一pmgFm=mg_muN、=Nmax/2

平均载荷计算如下：
的W+FE+殆N並］1/3
Fen=(4.1)
l心)
+N&
平均转速如下

N&+MA+弘心
(4.2)

基本额定静载荷

(4.4)

(4.5)

Co=nnx(Fa}yFQ2,Fa3yjs(43)

Co基本额定静载荷N
fs静态安全系数
正常运行Fs=l~2
有振动、冲击Fs=2~3
基本额定寿命

T-Ll-[、
/(4.6)

L丝杠寿命■转数r
Lh丝杠寿命-小时h
Ld丝杠寿命-行程kin

f负载系数

儿乎无振动、无冲击f=1^1.2
稍有振动、冲击f=l・2T・5
强烈振动.冲击f=l・5~3
如果有已知的厶爪可以用公式(4.5)反推Co

店严处肿]0
a=(60N・2(4.7)
根据计算得到的Ca、Co选择丝杠，丝杠的响应参数要大于计算值。

5丝杠驱动扭矩

丝杠系统驱动扭矩可山下式计算
=+++
TT}T2T3T4(5.1)

T丝杠驱动扭矩Nm
T,加速产生的扭矩Nm

T2负载扭矩Nm

n预压扭矩
Nm
T4其他扭矩Nm

儿乎无振动、无冲击f=l~l・2
稍有振动、冲击f=1.2~1.5

强烈振动.冲击f=l・5~3

(5.2)

2/nVa=-
60r(5.3)

J=+JA+J+丿(5.4)

B

(5.5)

J=m—b(5.6)
ss8

m=^-Lp*10-9
s(5.7)

a角加速度rad/s

J惯性矩/转动惯量kgnr

Jw移动物基于丝杠换算的惯性矩kgnr
Js丝杠轴惯性矩kgm2

2
JA丝杠轴侧齿轮惯性矩（无齿轮时取0）kgm

电机侧齿轮惯性矩（无齿轮时取kgm2
JB0）
Iftw移动物质量kg

ms丝杠质量kg

l导程mm
d丝杠轴外径mm

L丝杠轴长度mm

p丝杠密度kg/m5
A减速比（无减速器时取1）

N电机最终加速完成时的转速r/min

加速时间
ts

(5.8)

tng丝杠竖直
(5.9)
Wig丝杠水平
PN
1导程mm
A减速比

pni
人=0.05(伽