1、安昂傳動9傳動世界深圳tbi滾珠絲杠選型計算舉例厚際力門乍用力選取的滾珠絲杠轉動系統為: 磨制絲杠（右旋）軸承到螺母間距離（臨界長度）In = 1200mm 固定端軸承到螺母間距離 L k = 1200mm設計后絲杠總長=1600mm最大行程=1200mm工作臺最高移動速度 Vman= 14（m/min）壽命定為Lh = 24000工作小時。卩=0.1 （摩擦系數）電機最高轉速n max= 1800（r/min ）定位精度：最大行程內行程誤差=0.035mm300mn行程內行程誤差=0.02mm失位量=0.045mm支承方式為（固定一支承）W = 1241kg+800kg （工作臺重量+工件重

2、量）g=9.8m/sec2（重力加速度）1=1 （電機至絲杠的傳動比）Fw=xX W X g = 0.1 X 2041X 9.8 2000 N（摩擦阻力）運轉方式軸向載荷Fa=F+Fw (N)進給速度（mm/mi n）工作時間比例無切削F1=2000V1=14000q1=15輕切削F2=4000V2=1000 :q2=25普通切削F3=7000V3=600q3=50重切削F4=11000V4=120q4=10Fa -軸向載荷(N)F - 切削阻力 (N Fw-摩擦阻力(N)從已知條件得絲杠編號：FDG(法蘭此設計絲杠副對剛度及失位都有所要求，所以螺母選形為: 式雙螺磨制絲杠)從定位精度得出精度

3、精度不得小于 P5級絲杠FDG_-_X_R-_-P5-1600X計算選定編號導程Umax X I=14000/18000 7.7mm在此為了安全性考慮：Pho =10(mm)運轉方式進給速度(mm/mi n)進給轉速(r/mi n)無切削V1=14000n1=1400輕切削V2=1000n2=100普通切削V3=600n 2=60重切削V4=120n2=12平均轉速nm=嚮X m+鳥x磊X 口汁需x n<= Xl400-h100X6012曙266 r/min平均載荷3902»時間壽命與回轉壽命Lh= 匕“二 L=LhX nmX 60 nmX60=24000X 266X 60 =

4、383040000 轉次額定動載荷以普通運動時確定fw取1.410Ca=FinXfwX= 3902X1. 4X3/1383040000Q39673N得：額定動載荷 Ca> 39673N以Ca值從FDG系列表及（絲杠直徑和導程、絲杠長度表）中查出適合的類型為: 公稱直徑：do=40mm絲杠底徑：do=33.9mm導程：Ph°=10mm循環圈數：4.5 額定動載荷為：48244N絲杠編號： FDG 40 X 10R - P5 - 4.5 -1600 X 預緊載荷Fao = F ma/3=11000/3 3666 NLi=Lu+2Le絲杠螺紋長度=1200+2X 40=1280mm絲

5、杠螺紋長度不得小于1280mn加上螺母總長一半84mm從系列表中查出螺母總長 168mm）得絲杠螺紋長度> 1364m。1600 X 1400在此取絲杠螺紋長度 Li=1400mm 則軸承之間的距離Ls=1400mm 絲杠編號：FDG - 10R - P5 - 4.5 -絲杠公稱直徑公稱直徑由允許工作轉速與工作容許軸向載荷來推算得出 臨界轉速及允許工作轉速：> n kper/0.8以安裝形式確定fnk取18.9Hi at X 1 0 鄉d2=HkX Ln . fnkX 10 T=1800x1200-18. 9X107可知絲杠螺母底徑大于？ 13.7當Ph°=10(mm)最

6、高轉速達到1400 (r/min )時，系列表中適合的公稱 直徑do32mm。上述由額定動載荷G求得的公稱直徑d 0=40mm>32滿足條件，否則 公稱直徑還應加大。絲杠編號： FDG 40 X 10R - P5 - 4.5 -1600 X 1400滾珠絲杠傳動系統剛度初始條件：失位量=0.045mm。滾珠絲杠系統之間各元部件(絲杠、螺母、支承軸承)，在此設為：0.04mm 此時滾珠絲杠系統各元部件單邊彈性變形量為：0.02mm此時為無切削運動時的軸向載荷2000N絲杠剛度當Ls1=Lk, R為最小，一般情況下計算最小剛度值。Rs二 165 Xdo°" 707Dw)Z

7、Lsit=165 X ( =176N/4120040-0. 707X5 朋3 = F a/Rs=2000/176" 11.4 ym螺母剛度在此預緊載荷為額定動載荷的10%螺母剛度從表中查出 R=2128N/m 從表中查出額定動載荷Ca=48244N,在此&取0.1.Rnu=0. 8 XRx (£3P8X2128獨袞爲J 1554N/m8hu=Fa/R nu=2000/1554 1.3 ym支承剛度支承軸承剛度Fk可從軸承生產廠產品樣本中的查出在此 RBL=1020N/ymRl=F a/ 3aL3 aL=Fa/RaL=2000/10202 ym軸向總剛度1/Rtot

8、= 1/R s + 1/R nu + 1/R aL=1/176 + 1/1554 + 1/10201/138Rot n伯7 N/ ym總彈性變形量（單邊）3 tot =3 s +3 nu +3 aL=11.4+1.3+2=14.7 y m < 20 y n,合格。從絲杠軸向總剛度的問題上來講，絲杠的剛度有時比螺母的剛度重要， 最佳提升剛性的方法是提高絲杠的剛度，而不是在螺母上施加太重的預緊載荷 （預緊載荷最高為額定動載荷的10%）,如果將絲杠的安裝方式改為（固定-固定） 式，軸向總剛度的最小剛度 Rot305N/ y m、總彈性變形量（單邊）3 s=6.7 y m。電機的選定驅動轉矩Fa

9、為無切削軸向載荷2000N。Mta=_2000 X IQ"2000X3. 14X0. 9軸3ERnFa為輕切削軸向載荷4000N。Fa X Pho“認一 2000 x n x nFa為普通切削軸向載荷7000N。Mta=2000 X n x Tj_ rooo x 10"2000X3. 14X0. 9Fa為重切削軸向載荷11000N。Mta=2000 X n x T2000X3. 14X0. 9&19. 5Nm由預加載荷而產生的轉矩在此Kp取0.18FaoPho X kp2000 x n二 5000 X 10 X0. 18-2000X3. 14在精確設計中要考慮各方面

10、的轉矩（如：加速度時之負載轉矩及馬達所 負荷的總慣性矩等）。I = 1(電機至絲杠的傳動比)平均速度時最大驅動轉矩Ml =Mta+M=19.5+1.4 心21Nm在此馬達轉速最高設計為1500r/mi n電機的選定時，一般來說以平均速度時的Mti在電機額定轉矩的30%以 內情況下使用。檢校絲杠理論容許軸向載荷以安裝形式確定fFk取20.4Fk=fFk X d 24/L k2 X 10424=20.4 X 33.9 /1200 X 10187097 N絲杠工作容許軸向載荷Fkzul = F k/2=187097/2" 93549N最大軸向載荷小于絲杠工作容許軸向載荷，合格。臨界轉速以安

11、裝形式確定取18.927nk=f nkX dJLn X 1027=18.9 X 33.9/1200 X 10 4449 r/min允許工作轉速nkper < 0.8 X n k=0.8 X 4449 " 3559 r/min最大運動轉速小于允許工作轉速，合格。勻速運行，非精確計算可以套用以下公式：Ta= ( Fa*I ) / (2*3.14*n1 )式中Ta：驅動扭矩kgf.mm；Fa：軸向負載N(Fa=F+y mg F :絲杠的軸向切削力N,導向件的綜合摩擦 系數，m移動物體重量(工作臺+工件)kg，g:9.8 )；I :絲杠導程mmn1：進給絲杠的正效率。計算舉例:假設工況

12、：水平使用，伺服電機直接驅動，2005滾珠絲杠傳動，25滾珠直線導軌承重和導向，理想安裝，垂直均勻負載1000kg，求電機功率：Fa=F+y mg設切削力不考慮，設綜合摩擦系數卩=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N ;Ta=(Fa*I ) / (2*3.14*n1 )，設 n仁0.94，得 Ta=980*5/5.9032 830N.mm=0.83N.M根據這個得數，可以選擇電機功率。以臺灣產某品牌伺服為例，查樣本得知，額定扭矩大于0.83N.M的伺服電機是400W ( 200W是 0.64N.M，小了。400W額定1.27N.M，是所需理論扭矩的1.5倍，滿足要求)當然咯，端部

13、安裝部分和滾珠絲杠螺母預壓以及潤滑不良會對系統產生靜態扭 矩，也稱初始扭矩，實際選擇是需要考慮的。另外，導向件的摩擦系數不能單計 理論值，比如采用滾珠導軌，多套裝配后的總摩擦系數一定大于樣本參數。 而且, 該結果僅考慮驅動這個靜止的負載，如果是機床工作臺等設備，還要考慮各向切 削力的影響。若考慮加速情況，較為詳細的計算可以參考以下公式 (個人整理修正的，希望業 內朋友指點)：水平使用滾珠絲杠驅動扭矩及電機功率計算：實際驅動扭矩：T=(T1+T2)*eT:實際驅動扭矩；T1:等速時的扭矩；T2:加速時的扭矩；e：裕量系數。等速時的驅動扭矩：T1= (Fa*I ) / (2*3.14*n1 )T1

14、：等速驅動扭矩kgf.mm；Fa：軸向負載N【Fa=F+y mg F :絲杠的軸向切削力N,導向件綜合摩擦系數，m移動物體重量(工作臺+工件)kg，g:9.8】；I :絲杠導程mmn1：進給絲杠的正效率。加速時的驅動扭矩：T2=T1+J*WT2:加速時的驅動扭矩kgf.m;T1:等速時的驅動扭矩kgf.m;J:對電機施加的慣性轉矩 kg.m2【J=Jm+Jg1+(N1/N2)2*Jg2+Js+m(1/2*3.14)2 】 W:電機的角加速度rad/s2; Jm:電機的慣性轉矩kg.m2; Jg1:齒輪1的慣性轉矩kg.m2; Jg2:齒輪2的慣性轉矩kg.m2;Js:絲杠的慣性轉矩kg.m2（

15、電機直接驅動可忽略Jg1、Jg2）若采用普通感應電機，功率根據以下公式計算：P=TN/9549P:功率；T:扭矩；N:轉速修正說明：原“計算舉例”中綜合摩擦系數設定為0.01，導致計算結果不合理（最開始扭矩結果應是0.083N.M，算成0.83是我單位換算錯誤）， 現將其修改為相對較合理的0.1。修改原因是滾珠導軌內滾動體的理論摩擦系數 大約是0.0030.005，組裝后因為增加了端部防塵件和預壓的原因，摩擦系數大 約為0.010.05，而多套多滑塊同時使用因安裝方面的影響，整體摩擦系數可能 在0.10.2之間，這里選0.1應該比較合理。應注意，計算結果沒有考慮沖擊、 震動以及其他非常因素的影響，而且螺旋升角對推力的影響反應似乎不夠合理， 因此這個結果只供參考。同時，在此感謝“溫暖海洋”和“茄子”網友提出的指 導性意見，特別是“溫暖海洋”網友指出了我計算