滚珠丝杆设计
滚珠丝杠的设计与计算
一、滚珠丝杠的特长1、1驱动扭矩仅为滑动丝杠的1/3滚珠丝杠是滚珠丝杠与螺母间的螺纹沟槽做滚动运动，因此可获得高效率，与过去的滑动丝杠相比，驱动扭矩仅为1/3以下（图1与2）。
从而，不仅可将旋转运动变为直线运动，而且可以容易地将直线运动变成旋转运动。
图1：正效率（旋转→直线）图2：反效率（直线→旋转）1、1、1导程角的计算法……………………………………（ 1 ）β：导程角（度）d p：滚珠中心直径（mm）ρh：进给丝杠的导程（mm）1、12推力与扭矩的关系当施加推力或扭矩时，所产生的扭矩或推力可用（2）~（4）式计算。
（1）获得所需推力的驱动扭矩T：驱动扭矩Fa：导向面的摩擦阻力Fa=μ×mgμ：导向面的摩擦系数g：重力加速度（ 9.8m/s2）m：运送物的质量（ kg ）ρh：进给丝杠的导程（ mm ）η：进给丝杠的正效率（图1）（2）施加扭矩时产生的推力Fa：产生的推力（ N ）T：驱动扭矩（N mm ）ρh：进给丝杠的导程（ mm ）η：进给丝杠的正效率（图1）（3）施加推力时产生的扭矩T：驱动扭矩（N mm ）Fa：产生的推力（ N ）ρh：进给丝杠的导程（ mm ）η：进给丝杠的正效率（图2）1、1、3驱动扭矩的计算例用有效直径是：32mm，导程：10mm（导程角：5O41’的丝杠，运送质量为500Kg的物体，其所需的扭矩如下（1）滚动导向（μ=0.003）滚珠丝杠及（μ=0.003，效率η=0.96）导向面的摩擦阻力Fa=0.003×500×9.8=14.7N驱动扭矩（2）滚动导向（μ=0.003）滚珠丝杠及（μ=0.2，效率η=0.32）导向面的摩擦阻力Fa=0.003×500×9.8=14.7N驱动扭矩1、2保证高精度雄联滚珠丝杠，在被恒温控制的工场里，用最高水平的机械设备进行研磨，直到组装，检查，实行彻底的品质管理体系，以保证其精度。
滚珠丝杠的设计计算
3.4 滚珠丝杠螺母副的计算和选型3.4.1 纵向进给丝杠滚珠丝杠的选型螺纹滚道型面的选择 1.单圆弧型面 2.双圆弧型面选择要求:经济易调试稳定选择方案 2双圆弧型面选择原因接触角Ъ不变双圆弧交接处尚有小空隙可容纳一些赃物这读滚珠丝杠有利而不致堵塞滚珠循环方式: 1内循环 2外循环选择方案:外循环选择原因:结构制造较易经济实用轴向间隙的调整和预紧力的选择1垫片式 2螺纹式 3齿差式选择要求: 经济可靠易拆装刚度高选择方案：双螺母垫片式预紧选择原因：结构简单可靠性好刚度高拆装方便丝杠的安装方式①计算进给率引力（N）纵向进给为三角形贴塑导轨：＝1.15×1873＋0.04（2491＋800）＝2500N式中： K－考虑颠复力矩影响的实验系数，综合导轨：K＝1.15－滑动导轨磨擦系数 0.03～0.05G－溜板及刀架重力G＝800N②计算最大动负载FF＝L＝(60×n×T)/10N=1000 /式中： -滚珠丝杠导程，初选＝6mm-最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的（1/2-1/3）, =1.5m/minT-使用寿命，按15000h-运动系数，取＝1.2L－寿命以转为1单位由式知：n=1000 / =(1000×1.5)/6=250r/min由式知：L=(60×N×T)=(60×250×15000)/ =255由式知：F= ×1.2×2500=18246.6N=1862kg③计算最大静负载＝×＝2×1862＝3724N＜＝69678N④滚珠丝杠螺母副的类型选用滚珠丝杠副的直径时，必须保证在一定轴向负载作用下，丝杠在回转100万转后，在它的滚道上不产生点蚀现象。
根据纵向进给丝杠的动负载来选取滚珠丝杠螺母副。
查阅文献附表A表3，可采用 3506型3.5圈一列外循环垫片调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，其额定动载荷为19012N，额定静载荷为69678N，精度等级为3级。
滚珠丝杠升降毕业设计
滚珠丝杠升降毕业设计滚珠丝杠升降毕业设计在现代工业领域中，滚珠丝杠升降系统被广泛应用于各种机械设备中，其作用是将旋转运动转换为线性运动，实现物体的升降。
滚珠丝杠升降系统具有结构简单、精度高、效率高等优点，因此成为许多工程师在毕业设计中选择的主题之一。
一、滚珠丝杠升降系统的原理和结构滚珠丝杠升降系统由滚珠丝杠、螺母和导轨组成。
滚珠丝杠是将旋转运动转换为线性运动的关键部件，它由螺纹型螺纹和滚珠构成。
螺纹型螺纹是滚珠丝杠的主体部分，通过螺纹与螺母的啮合，实现旋转运动转换为线性运动。
滚珠则位于螺纹型螺纹与螺母之间，使得滚珠丝杠升降系统具有更高的精度和效率。
二、滚珠丝杠升降系统的应用领域滚珠丝杠升降系统在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中，滚珠丝杠升降系统被应用于机床、自动化生产线等设备中，用于实现工件的升降和定位。
在医疗设备中，滚珠丝杠升降系统被用于手术床、病床等设备的升降调节。
在航空航天领域，滚珠丝杠升降系统被用于飞机起落架、升降机等设备的升降控制。
滚珠丝杠升降系统的应用领域十分广泛，为各个行业的发展提供了重要的支持。
三、滚珠丝杠升降系统的设计要点在进行滚珠丝杠升降系统的设计时，需要考虑以下几个要点：1. 载荷计算：根据实际应用需求，计算出滚珠丝杠升降系统所需承受的最大载荷，以确保系统的稳定性和安全性。
2. 选材与制造：选择适当的材料和制造工艺，以保证滚珠丝杠升降系统的耐用性和可靠性。
3. 导轨设计：设计合理的导轨结构，使得滚珠丝杠能够在运动过程中保持稳定的导向性，减少摩擦和能量损耗。
4. 传动效率优化：通过合理的设计和优化，提高滚珠丝杠升降系统的传动效率，减少能量损失。
5. 控制系统设计：设计合适的控制系统，实现对滚珠丝杠升降系统的精确控制和调节。
四、滚珠丝杠升降系统的发展趋势随着科技的不断进步，滚珠丝杠升降系统也在不断发展和创新。
目前，一些新型的滚珠丝杠升降系统已经出现，如滚珠丝杠线性电机系统、滚珠丝杠无级变速系统等。
滚珠丝杠设计(升降运动)
将旋转力转化为轴向力时的扭矩 T(N·cm)
轴向外部负载 P(N)
滑动面的摩擦系数 μ
工作台与工件的重量 W(kg)
滚珠丝杠的螺矩 L(cm)
滚珠丝杠传动的螺矩η
预压引起的摩擦扭矩 Tp(N·cm)
内部摩擦系数 K
tanβ(β:螺旋升角,单位 °)
滚珠丝杠公称直径 d(cm) 预压负载 Pι(N)
滚珠丝杠的惯性矩 J3(kg·cm2) 圆柱体的外径 D3(cm) 圆柱体的长度 l3(cm) 材料的比重γ(kg/cm3)
移动物体的惯性矩 J4(kg·cm2)
驱动马达转子的惯性矩 J马达(kg·cm2) 马达轴的转速 N(r/min) 加速时间 t(s)
施加在马达输出轴上的总扭矩 T(N·cm)
参数及计算公式
PL/(2πη) 980.00 0.02 100 1 0.9
KPιL/2π 0.05(tanβ)-1/2
L/πd 2 10
｛T+Tp[(3Pι-P)/(3Pι)]｝(Z1/Z2) 20 40
JMω=JM[2πN/(60t)]×10-3 J1+J马达+(Z1/Z2)2[J2+J3+J4]
施加在马达输出轴上的匀速扭矩 T1(N·cm) 主动齿轮的齿数 Z1 从动齿轮的齿数 Z2
施加在马达输出轴上的加速扭矩 T2(N·cm) 施加在马达输出轴上的惯性矩 JM(kg·cm2)
主动齿轮的惯性矩 J1(kg·cm2) 圆柱体的外径 D1(cm) 圆柱体的长度 l1(cm)
从动齿轮的惯性矩 J2(kg·cm2) 圆柱体的外径 D2(cm) 圆柱体的长度 l2(cm)
(πγ/32)D14l1 3 2
(πγ/32)D24l2 3 2
滚珠丝杠计算
滚珠丝杠的设计步骤：一．确定精度等级不同精度等级表示一定长度的滚珠丝杠机构所对应的导程允许误差.根据滚珠丝杠机构在具体使用场合所需要提供的定位精度及其具体长度,来确定选择轧制滚珠丝杠或磨制滚珠丝杠，以及其精度等级。
数字越大,精度等级越低。
磨制丝杠的精度等级高于轧制丝杠。
通用机械选择C3或C5。
二．确定导程——电机转速；-—最大进给速度；-—滚珠丝杠导程；——电机至丝杠的减速比（电机与蜗杆之间无其他的减速机构，故减速比i=1)在蜗轮蜗杆的计算中，蜗轮转速为，齿轮齿条中小齿轮直径为，所以齿条推主缸的最大速度为：此处，为达到相应的响应速度,设计最大速度市面上一般的esp电机额定转速在2000-3000r/min，根据之前选用的电机,设定其最高转速为得出:导程导程增大，会减小滚珠丝杠的刚度，位移精度，转动惯量（减小转速），增大驱动力矩，但是可以增加寿命。
所以此处，圆整导程三．选定支撑方式1)一端固定，一端支承——中等速度，刚度精度较高；2)两端固定——高速回转，高精度，丝杠长度较大;3)两端支承——中等速度,刚度精度一般；4)一端固定，一端自由——低转速，低精度.一般选用1,2的方式，支承轴承选用大接触角（60°）的高刚度专用角接触轴承。
此处工作行程小，最大速度也不是很大，所以选择一端固定一端支承的方式。
四．选定丝杠外径选定丝杠外径时，需考虑三个因素。
初选:1)在按定位精度选定的滚珠丝杠系列中选定；2)在相应精度等级以及丝杠长度下，丝杠外径必须满足所要求的轴向间隙;3)在标准的导程——丝杠外径组合中选定丝杠外径。
初步选定丝杆外径为40mm，内径为20mm，推杆直径为15mm 。
此时，整个滚珠丝杠外径大约为45—50mm（考虑到备份模式，滚珠丝杠制作成空心的，所以整个外径选择较大。
而整体径向尺寸又有要求，所以又不能选的太大）1.轴向允许载荷的计算及校核已知:=22。
2 mm =200 bar为主缸直径,为制动时主缸达到最大压强的值。
直线导轨滚珠丝杠的结构设计与精度提升
直线导轨滚珠丝杠的结构设计与精度提升直线导轨滚珠丝杠是一种常见的传动装置，广泛应用于机床、机械装备制造、自动化设备等领域。
其结构设计和精度提升是保证装置性能和使用寿命的重要因素。
一、直线导轨滚珠丝杠的结构设计直线导轨滚珠丝杠由导轨、滚珠螺杆和螺母组成。
在结构设计方面，需要考虑以下几个要素。
1. 导轨选择：直线导轨的选择对于滚珠丝杠的结构设计至关重要。
常见的导轨有滑动导轨和滚动导轨两种。
滚动导轨具有较低的摩擦系数和较高的刚性，适用于高速、高加载的场景；而滑动导轨摩擦系数较高，适用于低速、低负荷的场景。
根据使用环境和要求，选择合适的导轨类型是结构设计的关键之一。
2. 滚珠螺杆的导程和丝杠直径：滚珠丝杠的导程决定了每转所移动的距离，导程越大则移动距离越大。
而丝杠直径对于滚珠丝杠的刚性和承载能力有直接影响。
在结构设计中，需要根据应用场景的需求和装置的设计参数，选择合适的导程和丝杠直径，以满足力学性能的要求。
3. 螺母与滚珠的设计：螺母是滚珠丝杠的核心部件，直接影响着其运动平稳度和使用寿命。
螺母的设计需要考虑滚珠的数量、分布和尺寸，以及与螺杆的配合工艺等因素。
在结构设计中，要保证螺母与滚珠的配合精度，减少运动摩擦和磨损，提升滚珠丝杠的运动精度和使用寿命。
4. 螺杆的几何形状：螺杆的几何形状也会对滚珠丝杠的性能产生影响。
例如，螺杆的螺纹形状、螺距和螺杆的端部加工等因素，都会影响滚珠丝杠的传动效率和运动平稳度。
在结构设计中，需要根据具体应用要求和装置的使用环境，选择合适的螺杆几何形状和端部加工方式，以提升其性能和使用寿命。
二、直线导轨滚珠丝杠精度的提升直线导轨滚珠丝杠的精度是衡量其性能优劣的重要指标，涉及装置的定位精度、回程精度和稳定性等方面。
精度的提升可以通过以下几个途径实现。
1. 材料选择和热处理：滚珠丝杠的材料选择和热处理工艺对其精度有较大影响。
材料的选择需要考虑强度、硬度和耐磨性等因素，以适应高负荷和长时间使用的需求。
滚珠丝杠副的设计计算
FC K F K H K AFm
1.2 1.0 1.0 3800 4560(N )
• (2) 根据寿命条件计算额定动载荷 Ca'
Ca'
FC
3
nm Lh 1.67 104
100 15000 4560 3 1.67 104
20422(N )
(3)按照满足Ca≥ C'a旳原则选择丝杠副尺寸，查表得 如下规格：
规格型号
D0
公称导 程
p
丝杠外 径
d
钢球直 径
d0
丝杠内 径
d1
循环圈 数
动负荷 Ca(KN)
FFZD3210-3 32 10
32.5 7.144 27.3
-
25.7
FFZD5006-5 50
6
48.9 3.969 45.76
-
26.4
• 考虑多种原因，选FFZD5006-5，其中：
•
公称直径：D0=50mm
FFZD5006-5 50
6
48.9 3.969 45.76
-
26.4
• (4) 稳定性验算 • ①因为一端轴向固定旳长丝杠在工作时可能发生失稳,
所以在设计时应验算其安全系数S,其值应不小于[S]。
• 丝杠不会发生失稳旳最大载荷称为临界载荷 Fcr
Fcr
2EIa ( l)2
• 式中：E—丝杠旳弹性模量，对钢 E 206GPa
I a —丝杠危险截面旳轴惯性矩
Ia
d14
64
0.045764 64
2.15107 m4
—长度系数，双推-简支时， 2 / 3
Fcr
2 EIa ( l ) 2
滚珠丝杠的设计与计算
滚珠丝杠的设计与计算滚珠丝杠是一种常用的传动元件，广泛应用于机械设备中。
它通过滚珠在螺纹与螺纹碗之间滚动，实现螺旋运动。
滚珠丝杠具有高精度、高刚性和高效率的特点，因此在自动化设备、数控机床等领域得到广泛应用。
1.材料选择：滚珠丝杠的材料要求具有高强度、耐磨性和耐腐蚀性。
常用的材料有合金钢、不锈钢和工程塑料等。
根据应用环境和负载要求选择合适的材料。
2.基础参数计算：滚珠丝杠设计的第一步是计算基础参数，包括螺距、导程、负载和转速等。
螺距是指在螺纹长度（螺纹峰到螺纹峰之间的距离）上所包含的单位螺纹数，导程是指螺纹移动一周所移动的距离。
负载是指滚珠丝杠所能承受的最大负荷，转速是指滚珠丝杠一分钟内所转过的圈数。
3.力学计算：滚珠丝杠的设计需考虑受力情况。
根据负载和转速计算滚珠丝杠所受到的轴向力、径向力和弯矩力等。
轴向力是指滚珠丝杠在拉伸和压缩方向所受到的力，径向力是指滚珠在滚珠丝杠螺纹轨迹上所受到的力，弯矩力是指滚珠丝杠在扭转方向所受到的力。
4.丝杠型号选择：根据基础参数和力学计算结果选择合适的丝杠型号。
不同型号的滚珠丝杠具有不同的直径、丝距和滚珠数量等，根据具体需求选择适合的型号。
5.传动效率计算：滚珠丝杠的传动效率是指输入功率与输出功率之比。
传动效率计算涉及滚珠丝杠的摩擦力、阻力和滚动摩擦系数等参数。
通过计算传动效率可以评估滚珠丝杠的工作效能和能耗情况。
6.寿命预测：滚珠丝杠设计也需考虑其使用寿命。
根据负载、转速和设计要求等计算滚珠丝杠的寿命。
常用的寿命计算方法有滚动疲劳强度法、滚动疲劳寿命法和滚动接触应力分析法等。
综上所述，滚珠丝杠的设计与计算涉及材料选择、基础参数计算、力学计算、丝杠型号选择、传动效率计算和寿命预测等。
通过科学合理的设计和计算，可以满足滚珠丝杠在机械设备中的高精度传动需求，提高设备的性能和效率。