滚珠丝杠选型计算.docx

滚珠丝杠的选型计算
第一节、滚珠丝杠的主要尺寸参数
公称直径(do)：指滚珠丝杠与螺纹滚道在理论角接触状态时包络滚珠球心的圆柱直径
基本导程（ph）：指滚珠螺母相对于滚珠丝杠旋转一周时的行程。
行程：转动滚珠丝杠或螺母时，滚珠丝杠或滚珠螺母的轴向位移。
滚珠丝杠计算中的基本参数
容许轴向载荷
丝杠轴的挫曲载荷（P1）
丝杠轴的容许拉伸压缩负荷（P2）
容许转速
丝杠轴的危险速度（N1）；
DN值(N2)；
静态安全系数（fs）
滚珠丝杠的寿命
额定寿命（总转数L）
工作时间寿命（Lh）
运行距离寿命（Ls）
第一节、滚珠丝杠的选型流程
流程

选型案例高速搬送装置（水平使用）
选择条件：
工作台质量：m1=60kg工件质量：m2=20kg
行程长度：ls=1000mm最大速度：Vmax=1m/s
加速时间：t1=0.15s减速时间：t2=0.15s
每分钟往返次数：n=8min-1无效行程：0.15mm
定位精度：±0.3mm/1000mm(从单向进行定位)
反复定位精度：±0.1mm
导向面上的摩擦系数：u=0.003
最小进给量：s=0.02mm/脉冲
希望寿命时间：3000h
导向面的阻力：f=15N（无负荷时）
驱动马达：AC伺服马达、额定转速：3000min-1
减速机：无（直接）A=1
二选择项目：
丝杠轴直径
导程
螺母型号
精度
轴向间隙
丝杠轴支撑方式
驱动马达
三、导程精度与轴向间隙的选择：
导程精度的选择：
为了得出定位精度±0.3mm/1000mm:

导程精度必须选择±0.09mm/300mm以上
参照B15-20表1，滚珠丝杆的精度等级选择为：C7（运行距离误差：±0.05mm/300mm）
因精度等级C7既有轧制滚珠丝杆，又有精密滚珠丝杆，因此选择价格低廉的轧制滚珠丝杆。

2)、轴向间隙的选择：
为了满足0.15mm的无效行程的要求，必须选择轴向间隙在
0.15mm以下的滚珠丝杠。因此，参照B15-27表12选择轴径32mm以下的滚珠杠。
综上所述，选择丝杠直径在32mm以下、精度等级C7的轧制滚珠丝杠。
四、丝杠轴的选择：
1）、假定丝杠轴的长度
假定螺母全长为100mm，丝杠轴末端长度为100mm。
所以根据行程长度1000mm决定的全长如下。
1000+200=1200mm
所以丝杠轴长度假定为1200mm。
导程的选择
驱动马达的额定的转速3000min-1最高速度1m/s时，丝杠导程如下。

因此，必须选择20mm或以上的导程。
另外，滚珠丝杠和马达之间不使用减速器而直接安装。根据AC伺服马达的标准角度测试仪的分辨率（1000p/rve;1500p/rve），AC伺服马达每转一周的最小分辨率如下：
1000p/rev（无倍增）
1500p/rev（无倍增）
2000p/rev（无倍增）
3000p/rev（无倍增）
4000p/rev（无倍增）
6000p/rev（无倍增）
为了满足选择条件中最小进给量0.02mm/脉冲，应符合如下：
导程20mm——1000p/rev
30mm——1500p/rev
40mm——2000p/rev
60mm——3000p/rev
80mm——4000p/rev
丝杠直径的选择

符合【导程精度与轴向间隙的选择】部分中所规定的要求的滚珠丝杠型号：丝杠直径为32mm以下的轧制滚珠丝杠；【丝杠轴的选择】部分中所规定的要求：导程20、30、40、80（以下表选择优选）

丝杠轴直径导程
15mm——20mm
15mm——30mm
20mm——20mm
20mm——40mm
30mm——60mm
根据【丝杠轴的选择】，由于丝杠轴长度必须是1200mm，15mm的轴径太细。因此应选择直径在20mm以上的丝杠轴。
4）、丝杠轴支撑方法的选择
因行程是1000mm，最高速度是1m/s属于高速使用，故丝杠轴的支撑方法可选择固定—支撑或固定—固定的方式。
容许轴向载荷
(1）最大轴向载荷的计算
工作台质量：m1=60kg工件质量：m2=20kg
导向面的阻力：f=15N（无负荷时）
导向面上的摩擦系数：u=0.003
最大速度：Vmax=1m/s加速时间t1=0.15s
重力加速度：g=9.807m/s2
由此可知，所需数值如下:
加速度

返程减速时

作用在滚珠丝杠轴上的最大轴向载荷为：Famax=Fa1=550N
因此，使用20mm丝杠直径，20mm导程（最小沟槽谷径17.5mm）满足要求。所以，对于丝杠轴的弯曲载荷和容许压缩拉伸负荷的计算选用20mm的丝杠轴直径和20mm的导程。
丝杆轴的弯曲载荷
与安装方法相关的系数n2=20
考虑弯曲因素，螺母轴承间的安装方法按固定—固定方式。
安装间距la=1100mm（推算）
丝杠轴沟槽谷径d1=17.5mm

滚