滚珠丝杠选型计算机械制造制造加工工艺_机械制造-制造加工工艺.pdf

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1、 n二2 EI L P 丝杠许用轴向负载 N a 安全系数 0.5 E 杨氏模量 5 2.08*105 2 N/mm(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 4 mm (1.2)n 取决于丝杠安装方法的系数 支撑-支撑 n=1 固定-支撑 n=2 固定-固定 n=4 固定-自由 n=1/4 公式(1.2)带入(1.1)得 1 丝杠许用轴向负载计算(1.1)2 丝杠许用转速 3_ n：二 64L2 d4(1.3)(2.1)N 丝杠许用转速 r/min 3 安全系数 0.8 g 重力加速度 9.8*103 mm/s2 Y 丝杠材料比重(单位体积材料产生重力)N/

2、mm 3 A 丝杠最小截面积 2 mm JI A d 4(2.2)入 取决于丝杠安装方法的系数 NV EA 2 支撑-支撑 入=n 固定-支撑 入=927 固定-固定 入 4730 固定-自由 入 4875 公式推导如下：2 则 N：10yd(2.3)L2(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 3.1 丝杠导程确定 L=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+#mg+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

3、动状态为轴向负载值最大。F=Jmg ma(3.4)3.4 丝杠轴径确定 公式(1.3)中，使FWP,逆运算求di。f 2 1/4 64PL2 d 話花(3.5)鼻7!E丿l 丝杠导程 mm Vmax 负载移动最大速度 mm/min Nmax 丝杠最大转速 r/min(3.1)3.2 丝杠长度确定 V max N max 杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固定自由公式带入得丝杠许用转速二二丝杠许用转速安全系数重力加速度丝杠材料比重单位体积材料产生重力丝杠最小截面积入取决于丝杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固程负载移动最大速度丝杠最大转速丝杠长度确定最大行程螺帽长度轴端预留量轴向最大

4、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入入入入轴向最大负载被移动物体重量丝杠水平安装时匀加速移动状态为轴向负载值求丝杠材料为钢丝杠材料为其他时使用下面公式一取丝杠导程角曲丝杠导程角基本额定载荷及寿命运转条件匀加速运动匀速运动匀减速运动相关公式如下表丝杠水平轴向负载平均转速使用时间丝杠竖直速度平均载荷计算如下平均转 得 d2 一丄 60 公式(2.3)中，使N沐max，逆运算求d3。(丝杠材料为钢)2.N max L d3 2*10 z(3.5)丝杠材料为其他时，使用下面公式 2|d 8：N max*L:3 一 602,103E(3.6)取 d-max(d1,d2,d3)3.5 丝

5、杠导程角 根据长径比计算轴径d2。长径比通常必须小于60 3 丝杠导程角 曲)4 7)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 Fa1 N1 t1 匀速运动 Fa2 N2 t2 匀减速运动 Fa3 N3 t3 相关公式如下表:丝杠水平 丝杠竖直 速度 平均载荷计算如下:1/3 Fa：Niti+Fa；N2t2+FaN3t3 Fam(4.1)平均转速如下 N iti N 2上2 N 3上3 tl+t?+七3(4.2)杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固定自由公式带入得丝杠许用转速二二丝杠许用转速安全系数重力加速度丝杠材料比重单位体积材料产生重力丝杠最小截面积

6、入取决于丝杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固程负载移动最大速度丝杠最大转速丝杠长度确定最大行程螺帽长度轴端预留量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入入入入轴向最大负载被移动物体重量丝杠水平安装时匀加速移动状态为轴向负载值求丝杠材料为钢丝杠材料为其他时使用下面公式一取丝杠导程角曲丝杠导程角基本额定载荷及寿命运转条件匀加速运动匀速运动匀减速运动相关公式如下表丝杠水平轴向负载平均转速使用时间丝杠竖直速度平均载荷计算如下平均转 基本额定静载荷 Co=max(Fai,Fa2,Fa3)*fs(4.3)Co 基本额定静载荷 N fs 静态安全系数 正常运行 Fs=12 有振

7、动、冲击 Fs=23 基本额定寿命 106(4.4)fFam 106 60Nm Lh(4.5)(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 km f 负载系数 几乎无振动、无冲击 f=11.2 稍有振动、冲击 f=1.21.5 强烈振动、冲击 f=1.53 如果有已知的Lh,可以用公式(4.5)反推Ca 1/3 9 Ca=60NmLh fFam*10(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由下式计算(5.1)T 丝杠驱动扭矩 Nm T1 加速产生的扭矩 Nm T2 负载扭矩(匀速运动时的扭矩

8、|)Nm T=T1 T2 T3 T4 杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固定自由公式带入得丝杠许用转速二二丝杠许用转速安全系数重力加速度丝杠材料比重单位体积材料产生重力丝杠最小截面积入取决于丝杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固程负载移动最大速度丝杠最大转速丝杠长度确定最大行程螺帽长度轴端预留量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入入入入轴向最大负载被移动物体重量丝杠水平安装时匀加速移动状态为轴向负载值求丝杠材料为钢丝杠材料为其他时使用下面公式一取丝杠导程角曲丝杠导程角基本额定载荷及寿命运转条件匀加速运动匀速运动匀减速运动相关公式如下表丝杠水平轴向负载平均转

9、速使用时间丝杠竖直速度平均载荷计算如下平均转T3 预压扭矩 Nm T4 其他扭矩 Nm 几乎无振动、无冲击 f=11.2 稍有振动、冲击 f=1.21.5 强烈振动、冲击 f=1.53 J(5.2)2N a.=-60t a 角加速度 rad/s J 惯性矩/转动惯量 kgm2 JW 移动物基于丝杠换算的惯性矩 2 kgm JS 丝杠轴惯性矩 kgm2 JA 丝杠轴侧齿轮惯性矩（无齿轮时取 0）kgm2 JB 电机侧齿轮惯性矩（无齿轮时取 0）2 kgm mw 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/m3 A 减速比

10、（无减速器时取 1）N 电机最终加速完成时的转速 r/min (5.3)J=JW A2 JS A2 J A A2 J(5.4)JW-mw 2 _6 丄 i*io 0丿 JmS-*10 8(5.5)(5.6)ms：d2 4 L：、*10(5.7)杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固定自由公式带入得丝杠许用转速二二丝杠许用转速安全系数重力加速度丝杠材料比重单位体积材料产生重力丝杠最小截面积入取决于丝杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固程负载移动最大速度丝杠最大转速丝杠长度确定最大行程螺帽长度轴端预留量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入入入入轴向最大负载被移动

11、物体重量丝杠水平安装时匀加速移动状态为轴向负载值求丝杠材料为钢丝杠材料为其他时使用下面公式一取丝杠导程角曲丝杠导程角基本额定载荷及寿命运转条件匀加速运动匀速运动匀减速运动相关公式如下表丝杠水平轴向负载平均转速使用时间丝杠竖直速度平均载荷计算如下平均转 T3=0.05tan：皿空*10 (5.9)2 Fa 预压负载 N 其他扭矩指除了上述扭矩之外产生的扭矩，例如支撑轴承的摩擦扭矩及油封 滑动阻力扭矩等。根据计算得到的T,可以选择电机 t 加速时间 s PIA*10-(5.8)P 丝杠轴向负载 N I 导程 mm A 减速比 (5.9)mg 丝杠竖直 占mg丝杠水平 杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固定自由公式带入得丝杠许用转速二二丝杠许用转速安全系数重力加速度丝杠材料比重单位体积材料产生重力丝杠最小截面积入取决于丝杠安装方法的系数支撑支撑固定支撑固定固定固程负载移动最大速度丝杠最大转速丝杠长度确定最大行程螺帽长度轴端预留量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入入入入轴向最大负载被移动物体重量丝杠水平安装时匀加速移动状态为轴向负载值求丝杠材料为钢丝杠材料为其他时使用下面公式一取丝杠导程角曲丝杠导程角基本额定载荷及寿命运转条件匀加速运动匀速运动匀减速运动相关公式如下表丝杠水平轴向负载平均转速使用时间丝杠竖直速度平均载荷计算如下平均转