(完整版)机械设计中丝杠螺母副计算校核
滚珠丝杠螺母副的选型与计算
金属切削机床的技术规格每一类机床，为了能够加工不同尺寸的工件，所以不可能所有的机床都做成一种规格，这是不是实际也是不符合经济效益的。
国家根据了机床的生产和使用的情况，规定了每一种通用机床的主参数和第二主参数系列。
卧式车床的主参数包括：在床身上工件的最大回转直径有250、320、400、500、630、800、1000、1250mm八种规格；主参数相同的卧式车床一般又有几种不同的第二的主参数——最大工件长度。
例如，CA6140型卧式车床在床身上最大回转直径为400mm，而最大工件长度有750、1000、1500、2000mm四种。
机床的基本运动机床进行加工的实质其实就是让刀具与工件之间进行相对的运动。
虽然各种类型机床的具体用途和加工的方法不尽相同，但是它们工作的基本原理都是一样的，那就是通过刀具和工件之间的相对运动，使得毛坯上的多余金属被切除，并形成一定的形状、尺寸和质量的表面，从而获得所需要的机械零件。
因此加工需要什么运动和机床需要如何实现这些运动，就是我们首先要讨论的问题。
机床的运动分析，就是研究在金属切削机床上的各种运动及其相互联系。
机床运动分析的一般过程包括：根据在机床上加工的各种表面和使用的刀具类型，分析出得到这些表面的方法和所需要的运动，再去分析为了实现这些运动，机床应该具备的传动联系，实现这些传动联系的机构以及机床运动的调整方法。
这个顺序可以总结为“表面-运动-传动-机构-调整”。
尽管机床的品种有很多，结构也不尽相同，但归根结底也不过是几种基本运动类型的组合与转化而已。
机床运动的分析目的在于，可以利用非常简便的方法迅速地认识一台陌生的机床、掌握机床的运动规律、分析或者比较各种机床的传动系统，从而能够合理地去使用机床和正确设计机床的传动系统。
机床的传动系统传动链传动链是指由运动源、传动装置和执行件按一定的规律所组成的传动系统。
机床加工过程中所需的各种运动都是通过相应的传动链来实现的。
运动源运动源是给执行件提供动力和运动的装置。
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。
丝杠螺母设计计算
丝杠螺母设计计算丝杠螺母是一种常见的螺旋副传动元件，广泛应用于机械设备和工业生产线中。
其主要作用是将转动运动转化成线性运动。
1.丝杠参数计算：(1)螺纹间距：螺纹间距是指螺纹的螺距，即螺母每转一周，丝杠的前进距离。
螺纹间距的计算公式为：P=πd/n，其中P为螺纹间距，d为螺纹直径，n为螺纹数。
(2)理论前进距离：理论前进距离是指螺母每转一周，丝杠的前进距离，计算公式为：L=P×Z，其中L为理论前进距离，P为螺纹间距，Z为丝杠螺纹的螺纹数。
(3)丝杠传动效率：丝杠传动效率是指丝杠传动的能量损失情况，影响因素包括螺母材料、螺纹质量、润滑情况等。
2.选材计算：(1)强度计算：丝杠螺母的选材应根据实际使用情况的负载要求来确定。
根据载荷大小和工作环境要求，选择合适的强度等级材料。
(2)磨损计算：考虑到丝杠螺母在长时间使用中的磨损情况，需要根据材料的硬度和摩擦系数来估算螺纹副的磨损量。
3.密封设计计算：(1)密封件选型：根据丝杠螺母工作环境和介质要求，选择合适的密封件材料和结构形式。
(2)密封效果计算：在丝杠螺母设计中，需要考虑密封件的可靠性和密封效果。
通过计算密封件的接触压力和挤压量，来评估其密封性能。
4.轴承设计计算：螺纹副中，螺纹副运动较复杂，所以通常需要在螺母内部设置滚动轴承或滑动轴承，以减小摩擦和磨损。
在设计计算中，需要考虑轴承的负荷承受能力、摩擦系数、轴承寿命等因素。
5.补偿设计计算：(1)回程间隙：由于螺纹副传动中的摩擦力和弹性变形，会产生回程间隙。
需要通过计算和实验，确定回程间隙的大小。
(2)补偿控制：通过控制螺母位置和螺纹副的复位力，实现补偿控制作用，以延长螺纹副的使用寿命。
丝杠螺母设计计算的过程中需要综合考虑以上几个方面的因素，并根据实际应用需求来进行精确计算和设计。
只有在设计计算准确无误的前提下，才能确保丝杠螺母在实际使用中具有良好的工作性能和使用寿命。
此外，需要注意加工和安装过程中的工艺要求，以确保丝杠螺母的精度和质量。
滚珠丝杠螺母副间隙调整方式
滚珠丝杠螺母副间隙的调整方式主要有以下几种：
垫片调隙式：通过调整垫片的厚度使螺母产生轴向位移，以消除间隙和产生预拉紧力。
这种结构的特点是构造简单、可靠性好、刚度高以及装卸方便。
但调整费时，并且在工作中不能随意调整，除非更换厚度不同的垫片。
螺纹调隙式：其中一个螺母的外端有凸缘而另一个螺母的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸出套筒外，并用两个圆螺母固定着。
旋转圆螺母时，即可消除间隙，并产生预拉紧力，调整好后再用另一个圆螺母把它锁紧。
硬调整法：使用机械性的方法使丝杠螺母副间隙消除，根本上实现无间隙进给。
但比起调整它的过程要复杂一些，而且还要经过多次调整，方能达到理想的工作状态。
软调整法：在加工程序中加入刀补数，刀补数等于所测得的轴向间隙数或是调整数控机床系统轴向间隙参数的数值。
但这是治标不治本的办法。
机械毕业设计1697中直缝焊接机设计说明书
摘要在设计中直缝焊接机是最为典型且应用最广泛的机动式焊接机械装备，他主要包括电气控制部分和机械部分，本设计重点介绍了自动焊机的机械部分和自动控制。
机械部分是驱动焊体的移动部分，包括电动机，联轴器，轴承和减速器等。
自动控制部分主要是PLC自动控制。
译：The line seam welding ,design is the most modern and versatice machine motive welding mechanical untis .It is composed of elec tronic cotroling and mechaniacal units ，introduced the structure of its mechanism and the automatic controlling . the structure of its mechanism is which the welding piece was drivened in cluding motor copling piece was drivened . bearing rotation ----wheel .degradation ---conveyor and so on . the automatic controlling main is PLC automatic controlling目录毕业设计任务书 (Ⅰ)摘要 (Ⅱ)概述 (1)第一章机械传动装置总体设计 (2)一、拟订传动方案 (2)二、丝杠螺母选择 (2)三、电动机选择 (4)第二章机械减速器设计 (6)一、齿轮的设计与计算 (6)二、轴的设计 (9)三、键的选择与校核 (12)四、轴承的选择与校核 (13)五、箱体结构尺寸选择 (14)第三章焊接专用夹具设计（略） (15)第四章直流调速系统设计 (15)一、直流电动机调速原理 (15)二、直流调速系统结构框图设计 (16)三、直流调速系统各组成电路设计 (16)四、晶闸管直流调速系统原理电路图 (22)第五章电气控制系统设计 (22)一、电气控制系统概述 (22)二、可编程控制器的特点 (22)三、自动直缝焊接设备电气控制系统设计 (23)第六章设计总结 (28)参考文献 (29)概述自动控制气体保护焊接是一种高效焊接方法，由于它具有气体保护，所以用它能进行高质量焊接，又由于采用了PLC自动控制，因而焊缝均匀。
数控车床改造中滚珠丝杠螺母副的选用校核
Ｖ ｘ 最高移 动速度 ｍａ ： ｉ传动 比， ： 这里取 １ ｎ 电机最高转速 一：
根据改装数车精度要求 ， 车削 速度是 中等车削速度取稍偏
大 的值。 ２３ 根据丝杠的安装 方式来估算最小底径 ｄ ｍｉ ． ２ ｎ
ｄ ＞ ２ ｎ ２×１ ２ ０×Ｆ Ｌ ／Ｉ ） ２ ｄ ｍｉ＝ ０（ １ １ ｃＩ ｍＥ ＇８
５
Ｎ： ４６
支式丝杠螺母副 ， 即一端装 止推轴承 ， 另一端装 向心球轴承 ， 选 择双螺母 垫片调隙式 ， 这样 结构简单 ， 刚性好 ， 紧可靠 ， 整 预 调 方便 。滚珠循 环采用外循环式 ， 它的特点是工艺简单 ， 于制 易
造， 经济实用 。
平 均 转 速 ＿ｍ ＝ ｑ ｎ ＋ ２ ２ ｑ ｎ ４ ４ １ ０ — ， Ｉ １ （ｌ １ ｑ ｎ ＋ ３ ３ ｑ ｎ ） ０ ／
在此满足 了数控机床的高进给速度 、 高定位精度 、 高平稳性 和
快速响应要求 ， 必须合理选择滚珠丝杠副 ， 并进行必要 的校核
计算 。
无切削
Ｆ ＝Ｉ０ Ｉ Ｏ Ｐ － ００ ２ ２０
Ｆ ＝４ ０ ３ ００
＂ ＝ｉ ０ ￣ ｚ０ １ ０ ＇ ＝ｉ￣ Ｉ ００ 】 ２
Ｙ ＝４０ ３ ０
≈ ２５ｍ ｍ
滚珠丝杠是 由丝杠 、 螺母 、 滚珠等组成的机械元件 ， 作用 其
是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动 ， 因其优 良的摩擦特性使其试广泛应用 ，其选 择包括精度选择 、
尺寸规格 （ 包括导程与公称直径 ） 、支承方式等几个方面的内 容。滚珠丝杠副的承载能力用额定动载荷或额定静载荷表示 。
式 中： ＝ ０ Ｔ １ 是滚珠 丝杠 系数 （ Ｌ ６ ｎ ／０， 单位为 １ ０ 转 ， ×１ 如
滚珠丝杠的选用与校核
参考内容
滚珠丝杠副作为一种重要的传动元件，在现代化机械设备中发挥着至关重要 的作用。它具有高精度、高刚度、长寿命等特点，被广泛应用于各种高精度机床、 机器人、电子设备等场合。本次演示将介绍滚珠丝杠副的选型计算与应用技巧， 以期帮助读者更好地理解和应用这一重要传动元件。
一、滚珠丝杠副的选型计算
选型计算是滚珠丝杠副应用中的重要环节，需要根据实际应用场景和设备需 求进行选择。以下主要从直径、转速、载荷和工作环境等方面介绍选型计算的方 法。
珠丝杠副的应用知识，提高设备的综合性能和可靠性。
参考内容二
随着制造业的不断发展，数控机床已成为现代生产过程中不可缺少的重要设 备。而在数控机床中，滚珠丝杠副作为关键的传动部件，直接影响着机床的性能 和加工精度。因此，如何合理选择与计算滚珠丝杠副，成为了一个值得探讨的话 题。
一、滚珠丝杠副的原理与特点
在数控机床中，滚珠丝杠副的计算主要包括以下方面：
1、选型计算：根据机床的负载和行程需求，计算滚珠丝杠副的直径、长度、 精度等级等参数。
2、静力学计算：根据机床的工作状况，计算滚珠丝杠副的静力学性能，如 最大弯曲应力、最大剪切应力等，以确保其具有足够的强度和刚度。
3、动力学计算：根据机床的转速和负载情况，计算滚珠丝杠副的动力学性 能，如最大接触应力和最大转速等，以确保其具有稳定的运行性能。
4、热力学计算：根据机床的工作温度和环境条件，计算滚珠丝杠副的热力 学性能，如热膨胀系数和热容量等，以确保其具有较长的使用寿命。
感谢观看
失败案例：某电子设备在设计中，为了追求低成本，选择了直径较小的滚珠 丝杠副来控制设备运动。在使用过程中，丝杠副因负载过大而损坏，导致设备故 障。虽然厂家提供了售后服务，但因维修成本高且耗时长，给客户带来了较大损 失。
滚珠丝杠螺母副的计算和选型
滚珠丝杠螺母副的计算和选型一、滚珠丝杠螺母副的计算方法1.导程和螺距的计算：导程是指螺纹螺旋线上两个相邻螺纹峰之间的距离；螺距是指螺纹进行一周所需要的长度。
导程和螺距的计算可以根据实际需求和使用条件来确定，一般需要考虑运动速度、负载等因素。
2.负载计算：负载是指施加在滚珠丝杠上的力或扭矩。
在计算滚珠丝杠螺母副的负载时，需考虑运动的方向、大小、加速度等因素，以确保滚珠丝杠能正常承载负载，并具有足够的寿命。
3.传动效率计算：传动效率是指滚珠丝杠螺母副在工作过程中能够实际转换的功率和输入功率之间的比值。
传动效率的计算需要考虑滚珠丝杠的摩擦力、滚珠与螺纹之间的接触角、滚珠与导轨之间的接触角等因素，可以通过实验或理论计算来确定。
4.动力学计算：动力学计算主要包括滚珠丝杠螺母副的加速度、线速度和力矩等参数的计算。
这些参数的计算可以通过力学模型、动力学理论和实验数据等方法来确定，以确保滚珠丝杠螺母副在工作时能够满足要求，不产生过大的振动和冲击。
二、滚珠丝杠螺母副的选型要点1.负载要求：根据实际负载要求来选取合适的滚珠丝杠螺母副。
一般情况下，需考虑负载的大小、方向、频率等，以确保选择的滚珠丝杠螺母副能够承受负载并具备足够的寿命。
2.运动速度要求：根据实际运动速度的要求来选取合适的滚珠丝杠螺母副。
一般情况下，运动速度越高，所需的精度和刚性要求越高，需要选择更高级别的滚珠丝杠螺母副。
3.精度要求：根据实际精度要求来选取合适的滚珠丝杠螺母副。
一般情况下，需考虑滚珠丝杠螺母副的回转精度、重复性精度等指标，以确保所选的滚珠丝杠螺母副能够满足要求。
4.环境条件：根据实际工作环境的要求来选取合适的滚珠丝杠螺母副。
一般情况下，需考虑滚珠丝杠螺母副的防尘、防水、耐腐蚀等性能，以确保所选的滚珠丝杠螺母副能够适应各种工作环境。
5.维护和保养要求：根据实际需求来选择易于维护和保养的滚珠丝杠螺母副。
一般情况下，可考虑选择带有自动润滑装置的滚珠丝杠螺母副，以减少维护工作。
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1、螺纹副耐磨性计算
《机械设计（第四版）》公式（6.20），螺纹中径计算公式：
]
[2P h Fp
d φπ≥
式中， N F 轴向力，- 2.1=-φφ整体式螺母取 1.3,81][表许用压强MPa P -
6m m 螺距，
-p mm p h h 365.05.0=⨯==-螺纹工作高度，
螺母为整体式并且磨损后间隙不能调整，2.1,5.22.1=-=φφ取；该螺旋机构为人力驱动，因此][P 提高20%，MPa P 6.212.118][=⨯=。
mm P h FP d 3.296
.212.1314.36
49153][2=⨯⨯⨯⨯=≥
φπ
6
12 6
12
注：当ф＜2.5或人力驱动时，[p]值可提高20％；若为剖分螺母时则[p]值应降低15～20％。
图3.？ 螺旋副受力图
牙型角α=30°，螺距P 由螺纹标准选择P=6mm
牙顶间隙ac ;25.0,55.1=-=ac p ;5.0,126=-=ac p ;1,4414=-=ac p 外螺纹
大径(公称直径)，根据各企业自行制定的行业标准（或自行设计加工)取d=44mm
中径mm p d d 415.02=-= 小径mm h d d 37231=-=
牙高mm ac p h 5.35.03=+= 内螺纹
大径mm ac d D 452=+=
中径mm d D 1422== 小径mm p d D 381=-= 牙高mm h H 5.334== 牙顶宽mm p f 196.2366.0==
牙槽底宽mm ac p w 9145.10563.366.0=-=
螺纹升角4470.0tan 2
==
d np
πψ 因此选用644⨯T 的螺杆，其参数为：
表3.2 644⨯T 的螺杆
公称直径（mm ） d 螺距（mm ） P
中径（mm ） 22D d = 大径（mm ） D 小径（mm ）
1d 1D
44
6
41
45
37
38
2、螺纹牙强度计算
螺纹牙的剪切和弯曲破坏多发生在螺母。
螺纹牙底宽 mm p t 8.36634.0634.01=⨯== 螺母旋合长度94.3143.22'=⨯==d H φ 相旋合螺纹圈数 166
94.3≈='=P H z 剪切强度条件
MPa z Dt F 4.068
.3614514.334912.5
1=⨯⨯⨯=πMPa 4030][-=≤τ 弯曲强度条件
MPa MPa z Dt Fh b 6040][9.626
18.34514.33
34912.533221-=≤=⨯⨯⨯⨯⨯=σπ
表3.3滑动螺旋副材料的许用应力
螺旋副材料 许用应力(MPa)
[σ] [σ]b
[τ] 螺杆 钢 σs /(3~5)
螺母
青铜 40~60 30~40 铸铁 40~55 40 钢
(1.0~1.2) [σ]
0..6[σ]
螺杆强度计算
螺杆受有压力（或拉力）F 和扭矩T ，根据第四强度理论，其强度条件为;
N
g d l vg G 6.778.94041.046.0785042
4
2=⨯⨯⨯⨯===πρρ
m
291.0250.06.7715.0f N r G T =⨯⨯=⋅⋅=公称
][)2.0(3)4(
2
3
1221σπ≤+d T d F
][49.32)37
0.02.010291.0(3)370.014.310349154()2.0(3)4(2
3622-6231221σπ≤=⨯⨯+⨯⨯⨯=+-MPa d T d F
4、螺纹副自锁条件
668.21
414.36
1arctan arctan
2=⨯⨯==d nP πψ 梯形螺纹的牙型斜角 15=β，其当量摩擦角
3.515
cos 09.0arctan
cos arctan
===β
μ
ρv 式中,ψ为螺纹升角；μ为螺旋副的当量摩擦系数,见下表3.?。
对于螺旋传动，为保证自锁可靠，实际应取v ρψ<本设计满足这一条件，因此能够自锁。
表3.? 滑动螺旋副的当量摩擦系数μ
螺杆—螺母的材料
当量摩擦系数μ 钢—青铜 0.08-0.10 淬火钢—青铜
0.06-0.08
5、螺杆稳定性计算
对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力F 大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。
因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力F 必须小于临界载荷cr F 。
则螺杆的稳定性条件为：
4-2.5≥F
F cr
2
2)(l EI
F cr βπ=
式中，-cr F 螺杆的稳定临界载荷 GPa E 210,螺杆材料的弹性模量-
844
1109.164
)370.0(14.364-⨯=⨯==-d I I π矩，螺杆危险截面的轴惯性 表？端自由时为形式有关，一端固定一长度系数，与两端支座,2-β
m l 0.6螺杆长度，
- 表:? 螺杆的长度系数β ：
132212.55)
0.62(109.11021014.3)(2
8
9222=⨯⨯⨯⨯⨯==-l EI F cr βπ
4-2.53.7934912.5
132212.55
≥==F F cr 所以，该螺杆是稳定的。