丝杆选型计算表

水平方向使用时选型计算使用工况工作台质量m1（kg）20工件质量（kg）10行程长度Ls（mm）650驱动马达伺服电机转速r/min3000加速时间t1（s）0.5减速机减速比i1无效行程mm0.15定位精度0.3/1000mm重复定位精度0.1匀速运动时最低速度mm/s500减速时间s0.15直线导轨的摩擦系数μ=0.003导向面的阻力f（N)15需要选型确认的内容滚珠丝杆的直径导程精度轴向间隙滚珠丝杆支撑方式驱动马达导程精度的选择通常，滚珠丝杠的导程精度是规定的300mm的精度为了得到±0.1/1000mm的则300mm的精度为0.03因精度等级C6既有轧制滚珠丝杠，又有精密滚珠丝杠，在此首先选择价格低廉的轧制滚珠丝杠。为了满足0.15mm无效行程的要求，必须选择轴向间隙在0.15mm一下的滚珠丝杠。因此，从满足轴向间隙0.15mm一下的轧制滚珠丝杠里选择轴径32mm以下的滚珠丝杠。从上所述，选择丝杠轴之间在32mm以下、精度等级C6的轧制滚珠丝杠。导程选择导程=(运动的最大速度x60x减速比i)/电机最大转速10轴向加速度a（m/s2)10001工作行程加速时Fa1=μ*（m1+m2）g+（m1+m2）*a+f45.9工作行程等速时Fa2=μ*（m1+m2）g+f15.9工作行程减速时Fa3=μ*（m1+m2）g-（m1+m2）*a+f-14.1滚珠丝杆最大轴向负载为Famax=Fa145.9预选丝杆丝杆直径d（mm）15丝杆导程Ph（mm）10安装间距la（mm）（行程+丝杠螺母的长度）670丝杠轴沟槽直径d1（mm）12.894与安装方法相关的系数η２20丝杠的弯曲载荷计算：P1=η２*(d1^4/la^2)*10^412314.9滚珠丝杠的容许拉伸压缩负荷：P=116*d1^219285.61最大轴向不得大于计算所得的弯曲载荷和容易拉伸压缩负荷。因此，满足这些条件的滚珠丝杠在使用上没有问题。设计最高转速：等效最高转速：V1max=i*Vmax500丝杠的最大转速Nmax=V1max*60/Ph3000由丝杠轴的危险速度所决定的容许转速与安装方法相关的系数λ215.1N1=λ2*(d1/la^2)*10^7(r/min)4337.256由DN值所决定的容许转速钢球中心直径D(mm)20.75DN70000N2=DN/D(r/min)3373.494当Nmax＜N1和N2时丝杠可选最终选择的滚珠丝杠的规格直径mm15导程mm10电机转速的选择电机转速n（r/min)3000＜n＜4337.256n2000旋转扭矩的计算：由外部负荷引起的摩擦扭矩传动效率η0.9摩擦扭矩如下∶T1=（Fa*Ph）/2*3.14*η28.131630.028132加速时所需的扭矩惯量：每单位长度的丝杠轴惯量为：kg•cm2/mm0.00123则丝杠轴全长mm720丝杠轴的惯量Js(kg•cm2)0.88568.86E-05kg•m2在这里，计算丝杠轴的惯量也可以自己使用圆柱体绕自身中心线旋转的转动惯量计算公式：J=mr^2(kg•cm2)2.250.000225kg•m2m:丝杠质量kg1r：丝杠半径cm1.5作用于减速机输出端的总体惯量为：丝杠上的负载惯量计算公式为：Jw=m(Ph/2*3.14)^2*10^-6Jw：丝杠负载惯量，单位：kg·m²；7.61E-05m:丝杠负载质量,单位：kg；30Ph：丝杠导程，单位：cm；J=Js+Jw0.000165Jm0.001角加速度：减速机输出转速为Nm（r/min）2000加速度α=(2*3.14*Nm)/(60*t1）418.6667根据上述,加速所需要的扭矩如下∶T2=（J+Jm）*α0.487591因此,所需扭矩如下∶加速时Tk＝T1+T20.515723等速时Tt＝T10.028132减速时Tg＝T1-T2-0.45946需要的最大扭矩为：Nm。0.515723折算到电机轴上的最大扭矩和转动惯量：Ja=Jb/i^20.000165Ja:折算到电机轴的转动惯量Jb:减速机输出轴端的负载转动惯量；，折算到电机端的最大扭矩为：Ta,Nm0.515723通常，在中低速系统中选择伺服电机进行惯量匹配时，要求负载惯量小于FA工业自动化设备设计基础电机转子惯量的3-5倍；在高速系统中，要求负载惯量小于或等于电机转子惯量。交直流伺服电机略有区别，具体系数请参考供应商提供的样本。电机功率：电机功率的计算公式：P=T*n/95500.108005垂直方向使用时选型计算使用工况工作台质量m1（kg）550填写工件质量（kg）50填写行程长度Ls（mm）1168填写驱动马达伺服电机转速r/min2000填写加速时间t1（s）0.5填写减速机减速比i30填写无效行程mm0.15填写定位精度0.3/1000mm填写重复定位精度0.1填写匀速运动时最低速度mm/s20填写减速时间s0.15填写直线导轨的摩擦系数μ=0.003填写导向面的阻力f（N)200填写需要选型确认的内容滚珠丝杆的直径导程精度轴向间隙滚珠丝杆支撑方式驱动马达导程精度的选择通常，滚珠丝杠的导程精度是规定的300mm的精度为了得到±0.1/1000mm的则300mm的精度为0.03因精度等级C6既有轧制滚珠丝杠，又有精密滚珠丝杠，在此首先选择价格低廉的轧制滚珠丝杠。为了满足0.15mm无效行程的要求，必须选择轴向间隙在0.15mm一下的滚珠丝杠。因此，从满足轴向间隙0.15mm一下的轧制滚珠丝杠里选择轴径32mm以下的滚珠丝杠。从上所述，选择丝杠轴之间在32mm以下、精度等级C6的轧制滚珠丝杠。导程选择导程=(运动的最大速度x60x减速比i)/电机最大转速18轴向加速度a（m/s2)400.04上升行程加速时Fa1=（m1+m2）g+（m1+m2）*a+f6224上升行程等速时Fa2=（m1+m2）g+f6200上升行程减速时Fa3=（m1+m2）g-（m1+m2）*a+f6176滚珠丝杆最大轴向负载为Famax=Fa16224预选丝杆丝杆直径d（mm）20丝杆导程Ph（mm）40安装间距la（mm）（行程+丝杠螺母的长度）1100丝杠轴沟槽直径d1（mm）17.5与安装方法相关的系数η２20丝杠的弯曲载荷计算：P1=η２*(d1^4/la^2)*10^415502.32438滚珠丝杠的容许拉伸压缩负荷：P=116*d1^235525最大轴向不得大于计算所得的弯曲载荷和容易拉伸压缩负荷。因此，满足这些条件的滚珠丝杠在使用上没有问题。设计最高转速：等效最高转速：V1max=i*Vmax600丝杠的最大转速Nmax=V1max*60/Ph900由丝杠轴的危险速度所决定的容许转速与安装方法相关的系数λ215.1N1=λ2*(d1/la^2)*10^7(r/min)2183.884298由DN值所决定的容许转速钢球中心直径D(mm)20.75DN70000N2=DN/D(r/min)3373.493976当Nmax＜N1和N2时丝杠可选最终选择的滚珠丝杠的规格直径mm20导程mm40电机转速的选择电机转速n（r/min)900＜n＜2183.884n1500旋转扭矩的计算：由外部负荷引起的摩擦扭矩传动效率η0.9摩擦扭矩如下∶T1=（Fa*Ph）/2*3.14*η43878.2731843.87827加速时所需的扭矩惯量：每单位长度的丝杠轴惯量为：kg•cm2/mm0.00123则丝杠轴全长mm1200丝杠轴的惯量Js(kg•cm2)1.4760.000148kg•m2在这里，计算丝杠轴的惯量也可以自己使用圆柱体绕自身中心线旋转的转动惯量计算公式：J=mr^2(kg•cm2)200.002kg•m2m:丝杠质量kg5r：丝杠半径cm2作用于减速机输出端的总体惯量为：丝杠上的负载惯量计算公式为：Jw=m(Ph/2*3.14)^2*10^-6Jw：丝杠负载惯量，单位：kg·m²；0.024341758m:丝杠负载质量,单位：kg；600Ph：丝杠导程，单位：cm；J=Js+Jw0.024489358Jm0.001角加速度：减速机输出转速为Nm（r/min）50加速度α=(2*3.14*Nm)/(60*t1）10.46666667根据上述,加速所需要的扭矩如下∶T2=（J+Jm）*α0.266788617因此,所需扭矩如下∶加速时Tk＝T1+T244.14506179等速时Tt＝T143.87827318减速时Tg＝T1-T243.61148456需要的最大扭矩为：Nm。44.14506179折算到电机轴上的最大扭矩和转动惯量：Ja=Jb/i^22.72104E-05Ja:折算到电机轴的转动惯量Jb:减速机输出轴端的负载转动惯量；，折算到电机端的最大扭矩为：Ta,Nm1.47150206通常，在中低速系统中选择伺服电机进行惯量匹配时，要求负载惯量小于FA工业自动化设备设计基础电机转子惯量的3-5倍；在高速系统中，要求负载惯量小于或等于电机转子惯量。交直流伺服电机略有区别，具体系数请参考供应商提供的样本。电机功率：电机功率的计算公式：P=T*n/95500.231125978