1、絲杠選型精講-心易滾珠絲杠的選型授課：心易時間：2018.12.29第一節、滾珠絲杠的分類1、按鋼球的循環方式分：彎管式、循環器式、端蓋式大導程螺母；2、按預壓方法分類：（1）：定位預壓方式 a：雙螺母方式 b：變位預壓方式 （2）：定壓預壓方式彎管式循環器式彎管式端蓋式 第三節、滾珠絲杠鋼球的循環方式第二節、滾珠絲杠的組成 第五節、滾珠絲杠的特點1.摩擦系數小，驅動扭矩小，效率高；2.能保證高精度；3.能微量進給；4.沒有無效行程、高剛性；5.能高速進給，6.發熱量小。 1）滑動絲杠完全自鎖，滾珠絲杠不完全自鎖 2）滑動絲杠機械效率在30%-50%，滾珠絲杠機械效率在90%-95% 3）滑動

2、絲杠由于滑動摩擦大，所以發熱大，不適合高速運行 4）滾珠絲杠的精度比滑動絲杠高 第六節、滾珠絲杠與滑動絲杠區別TFPRPFRTnn2*2atan自鎖條件：aaaaGaGFRTntancossin*cos*sin*第四節、高速水平搬送裝置的選型例子例：高速搬送裝置（水平使用）1、選擇條件：工作臺質量：m1=60kg 工件質量：m2=20kg 行程長度：ls=1000mm 最大速度：Vmax=1m/s加速時間：t1=0.15s 減速時間：t2=0.15s每分鐘往返次數：n=8min-1 無效行程：0.15mm定位精度：0.3mm/1000mm(從單向進行定位)反復定位精度：0.1mm 導向面上的摩

3、擦系數：u=0.003 最小進給量：s=0.02mm/脈沖 希望壽命時間：3000h 導向面的阻力：f=15N（無負荷時）驅動馬達：AC伺服馬達、額定轉速：3000min-1減速機：無（直接）A=12、選擇項目：a) 絲杠軸直徑b) 導程c) 螺母型號d) 精度e) 軸向間隙f) 絲杠軸支撐方式g) 驅動馬達3、導程精度與軸向間隙的選擇：1)、導程精度的選擇： 為了得出定位精度0.3mm/1000mm:0 .30 .0 9=1 0 0 03 0 0導程精度必須選擇0.09mm/300mm以上參照表1，滾珠絲桿的精度等級選擇為：C7（運行距離誤差： 0.05mm/300mm）因精度等級C7既有軋

4、制滾珠絲桿，又有精密滾珠絲桿，因此選擇價格低廉的軋制滾珠絲桿。2)、軸向間隙的選擇：為了滿足0.15mm的無效行程的要求，必須選擇軸向間隙在0.15mm以下的滾珠絲杠。因此，參照表12選擇軸徑32mm以下的滾珠杠。綜上所述，選擇絲杠直徑在32mm以下、精度等級C7的軋制滾珠絲杠。4、絲杠軸的選擇： 1）、假定絲杠軸的長度 假定螺母全長為100mm，絲杠軸末端長度為100mm。 所以根據行程長度1000mm決定的全長如下。 1000+200=1200mm 所以絲杠軸長度假定為1200mm。2）、導程的選擇驅動馬達的額定的轉速3000min-1最高速度1m/s時，絲杠導程如下。max1000*60

5、1*1000*60=20mmn3000VP = 因此，必須選擇20mm或以上的導程。 另外，滾珠絲杠和馬達之間不使用減速器而直接安裝。根據AC伺服馬達的標準角度測試儀的分辨率（1000p/rve; 1500p/rve），AC伺服馬達每轉一周的最小分辨率如下：1000p/rev（無倍增）1500p/rev（無倍增）2000p/rev（無倍增）3000p/rev（無倍增）4000p/rev（無倍增）6000p/rev（無倍增） 為了滿足選擇條件中最小進給量0.02mm/脈沖，應符合如下：導程20mm1000p/rev30mm1500p/rev40mm1500p/rev60mm3000p/rev80

6、mm4000p/rev3）、絲杠直徑的選擇 符合【導程精度與軸向間隙的選擇】部分中所規定的要求的滾珠絲杠型號：絲杠直徑為32mm以下的軋制滾珠絲杠；【絲杠軸的選擇】部分中所規定的要求：導程20、30、40、60或80mm（參照B15-35上的表17）如下：絲杠軸直徑 導程15mm 20mm15mm 30mm20mm 20mm20mm 40mm30mm 60mm 根據【絲杠軸的選擇】，由于絲杠軸長度必須是1200mm，15mm的軸徑太細。因此應選擇直徑在20mm以上的絲杠軸。4）、絲杠軸支撐方法的選擇 因行程是1000mm，最高速度是1m/s屬于高速使用，故絲杠軸的支撐方法可選擇固定支撐或固定固

7、定的方式。5）、容許軸向載荷 (1）最大軸向載荷的計算工作臺質量：m1=60kg 工件質量：m2=20kg導向面的阻力：f=15N（無負荷時）導向面上的摩擦系數：u=0.003最大速度：Vmax=1m/s 加速時間t1=0.15s重力加速度：g=9.807m/s2 由此可知，所需數值如下:加速度去路加速時11212*()()550aFumm gfmmN去路等速時212*()17aFumm gfN去路減速時31212*()()516aFumm gfmmN 返程加速時41212*()()550aFumm gfmmN返程等速時512*()17aFumm gfN 返程減速時61212*()()516a

8、FummgfmmN 作用在滾珠絲杠軸上的最大軸向載荷為：Famax=Fa1=550N因此，使用20mm絲杠直徑，20mm導程（最小溝槽谷徑17.5mm）滿足要求。所以，對于絲杠軸的彎曲載荷和容許壓縮拉伸負荷的計算選用20mm的絲杠軸直徑和20mm的導程。(2）絲桿軸的彎曲載荷與安裝方法相關的系數考慮彎曲因素，螺母軸承間的安裝方法按固定固定方式。安裝間距 la=1100mm（推算）絲杠軸溝槽谷徑 d1=17.5mm滾珠絲杠的容許拉伸壓縮負荷222111611617.535500PdN最大軸向載荷不得大于計算所得的挫曲載荷和容許拉伸壓縮負荷。滾珠絲杠的容許拉伸壓縮負荷最大軸向載荷不得大于計算所得的

9、挫曲載荷和容許拉伸壓縮負荷。(6)、容許轉速的探討(1)最高轉速(a)、絲杠軸直徑：20mm； 導程：20mm 最大速度：Vmax=1m/s；31maxmax60 103000minVNPh(b)、絲杠軸直徑：20mm； 導程：40mm 最大速度：Vmax=1m/s ；31maxmax60 101500minVNPh(c)、絲杠軸直徑：30mm； 導程：60mm 最大速度：Vmax=1m/s；31maxmax60 101000minVNPh(2)由絲桿軸危險速度所決定的容許轉速與安裝方法相關的系數（參照B15-40）為考慮危險速度，螺母軸承間的安裝方法按固定支撐。安裝間距 lb=1100mm（

10、推算）絲杠軸直徑：20mm；導程：20mm和40mm絲杠軸溝槽谷徑：d1=17.5mm7711122217.51015.1102180min1100ddNl絲杠軸直徑：30mm； 導程：60mm；絲杠軸溝槽谷徑：d1=26.4mm7711122226.41015.1103294min1100ddNl (3)由DN值所決定的容許轉速絲杠軸直徑：20mm；導程：20mm和40mm（大導程滾珠絲杠）鋼球中心直徑：D=20.75mm1270000700003370 min20.75ND絲杠軸直徑：30mm； 導程：60mm（大導程滾珠絲杠）鋼球中心直徑：D=31.25mm127000070000224

11、0 min31.25ND綜上所述，當滾珠絲杠的絲杠軸直徑為20mm、導程為20mm時，絲杠軸的最高轉速超過了危險速度。當滾珠絲杠的絲杠軸直徑為20mm、導程為40mm或為30mm、導程為60mm時， 能滿足危險速度和DN值。因此，選擇絲杠軸直徑為20mm、導程為40mm或為30mm、導程為60mm的絲杠 5、螺母的選擇1）、螺母型號的選擇 使用軋制滾珠絲杠，絲杠直徑20mm、導程40mm及絲杠軸直徑30mm、導程為60mm的絲杠的螺母為大導程軋制滾珠絲杠WTF型，因此可以選擇：WTF2040-2 (Ca=5.4KN、Coa=13.6KN)WTF2040-3 (Ca=6.6KN、Coa=17.2

12、KN) WTF2060-2 (Ca=11.8KN、Coa=30.6KN)WTF2060-3 (Ca=14.5KN、Coa=38.9KN) （4）額定壽命負荷系數 ： fw=1.5(參照B15-48表2)平均負荷 ：Fm=225N 額定壽命 ：L(rev)36()1 0*wmC aLfF探討的型號動額定載荷Ca(N)額定壽命L(rev)WTE2040-254004.1109WTF2040-366007.47109WTF3060-2118004.271010WTF3060-3145007.931010 6、剛性的探討 選擇條件不包括剛性規格，且對此沒有特殊要求，在此略。 7、定位精度的探討1）、導

13、程精度的探討：在【導程精度與軸向間隙的選擇】中，選擇了精度等級C7。C7（運行距離誤差：0.05mm/300mm）2）、軸向間隙的探討：從一個方向定位時，軸向間隙不影響定位精度，不需探討。WTF2040：軸向間隙：0.1mmWTF3060：軸向間隙：0.14mm3）、軸向剛性的探討：因負荷方向不發生變化，所以不需要根據軸向剛性來探討定位精度。 4）、因發熱而引起的變形探討：假設在使用中溫度上身5。因溫度變化而引起的定位誤差如下：612105 10000.06ltlmm 5）、運行中姿勢變化的探討因滾珠絲桿中心到需要精度的位置相距150mm，所以有必要對運行中的姿勢進行探討。根據構造假設垂直公差

14、在10秒以下，因垂直公差而引起的定位誤差為：asin150sin(10 )0.007lmm 由此可知定位精度(P)如下：0.0510000.0070.060.234300P根據上述在【導程精度與軸向間隙的選擇】和【定位精度的探討】知，能滿足條件的是WTF2040-2、WTE2040-3、WTF2060-2和WTF2060-3型，因此選擇最小型WTF2040-2型。 8、旋轉扭矩的探討1）、因外部負荷引起的摩擦扭矩摩擦扭矩如下1*1740*1120*2*20.9aFPhTANm2）、由滾珠絲杠預壓引起的扭矩對滾珠絲杠沒有施加預壓。3）、加速時所需的扭矩 慣性矩每單位長度的絲杠軸慣性扭矩為1.23

15、10-3Kg*cm2/mm(參照尺寸表)，則絲杠軸全長1200mm的慣性力矩如下：321.23 1012001.48sJkg cm26222612423240()()10(6020)()110221.48 1013.39 10 kgsPhJmmAJAm 角加速度：,212215001050/6060 0.15Nmrad st根據上述，加速時所需的扭矩如下：,3332()(3.39 101 10 ) 10504.61=4.61 10mmmTJJN mN 因此需要扭矩如下：加速時：3k121204.61 104730TTTN mm等速時：1120tTTN mm減速時：3121204.61 104490gTTTN mm 1）、旋轉速度滾珠絲杠的導程根據馬達的額定轉速進行選擇所以沒必要探討馬達的選擇速度。最高使用轉速： 1500min-1馬達的額定轉速：3000min-12）、最小進給量 和轉速一樣，選擇滾珠絲杠的導程一般根據AC伺服馬達所使用的角度測試儀進行，沒必要進行探討。 角度測試儀的分辨率：1000P/rev 2倍增：2000P/rev3）、馬達扭矩 在【旋轉扭矩的探討】中計算加速時所產生的扭矩成為所需的最大扭矩Tmax=4730N*m 。 因此，AC伺服馬達的瞬間最大扭矩必須在4730N*m以上。 4）、扭矩的有效值綜合選擇條件和在【選擇扭矩的探討】