机床传动丝杠与电机的选型计算问题
滚珠丝杠设计步进电机选型机床设计
摘要本文主要致力于发动机缸盖气门导管压装设备进给系统设计，并根据所学专业知识，进行发动机缸盖气门导管压装工艺分析和工艺设计，主要完成了压装设备进给系统设计，气门导杆压装工艺分析与设计，参与压装装备总体设计，完成外文资料翻译。
根据压装的要求本文提出了四种方案并进行了简单比较，最后选中其中一种，并进行具体设计，本文主要介绍数控十字滑台的设计方法，并完成了机床的总体设计和装配，机床主要针对发动机气门导管的压装工作，并有一定的柔性，可以在简单编程和修改程序的基础上适应不同的导管压装工作，本文也从事机床主体的相关工作，并对软件控制方面提出具体要求。
通过完成载荷计算，导轨选型，滚珠丝杠选型，步进电机选型以及十字滑台结构设计，最后设计的压装机床的进给部分确定下来，具有很好的可行性。
关键词：十字滑台；滚珠丝杠；滑动导轨；步进电机。
1 绪论为实现发动机缸盖气门导管的压装工作，现要设计制造一台专用机床，以高效的方式完成气门导管的压装工作。
发动机缸盖气门导杆压装设备进给系统设计，下称进给系统。
分析发动机缸盖资料可知在一个缸盖上有四个导杆需要压装，发动机气门导杆有很重要的作用，气门导杆是与气缸盖压配在一起，是汽车发动机气门的导向装置，主要是对气门起导向作用，同时使气门杆上的热量经气门导管传给汽缸盖。
毕业设计主要内容是根据所学专业知识，分小组进行发动机缸盖气门导杆压装工艺分析和工艺设计，主要完成压装设备进给系统设计。
气门导杆压装工艺分析与设计，参与压装装备总体设计，进给系统设计，外文资料翻译，并最后完成设计说明书。
根据图纸要求和有关数据可以选择液压滑台进给系统和数控十字滑台，另外还有手动进给系统。
进给伺服以数控机床的各坐标为控制对象，要求进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能精确地进行位置控制。
具体要求其调速范围宽、位移精度高、稳定性好、动态响应快。
该毕业设计的目的就是要设计一套进给系统从而完成相应四个位置的气门导杆的压装工作并使压装后的气门导杆满足一定的位置要求。
丝杠的选型及计算
丝杠的选型及计算丝杠是一种将转动运动转换为直线运动的机械装置，广泛应用于各个行业中，例如自动化设备、数控机床、印刷机械等。
在选择丝杠时，需考虑以下几个方面的因素，包括传动效率、静态刚度、动态特性、尺寸等。
首先，选型时需要确定所需的传动效率。
一般来说，丝杠的传动效率较高且稳定，可以在0.8-0.9之间。
如果对传动效率有特殊要求，可以选择高效率的丝杠。
其次，需要考虑丝杠的静态刚度。
静态刚度是指在不考虑加速度和惯性的情况下，所施加的力与位移之间的关系。
静态刚度越高，丝杠系统的响应越快，精度越高。
因此，在需求较高的场合，要选择具有较高静态刚度的丝杠。
接下来，需要考虑丝杠的动态特性。
动态特性包括丝杠的加速度、速度和位置精度。
如果有较高的动态特性要求，应选择加速度、速度和位置精度较高的丝杠。
最后，需要考虑丝杠的尺寸。
尺寸包括丝杠的螺距、直径和长度。
螺距越大，丝杠的速度越快；直径越大，丝杠的静态刚度越高。
根据具体的应用需求，选择适当的螺距、直径和长度。
选定了丝杠型号后，还需要进行计算。
以下是一些常用的丝杠计算方法：1.传动效率的计算：传动效率=（输出力×轴向位移）/（输入力×轴向位移）。
其中，输入力为电机输出的力，轴向位移为丝杠的螺距。
2.静态刚度的计算：静态刚度=输出力/位移。
其中，输出力为施加在丝杠上的力，位移为丝杠的螺距。
3.动态特性的计算：动态特性包括加速度、速度和位置精度。
加速度=（终速度-初速度）/时间，速度=位移/时间，位置精度=测量误差/位移。
4.尺寸的计算：根据实际需求，选择适当的螺距、直径和长度。
螺距越大，速度越快；直径越大，静态刚度越高；长度越长，可承受的负载越大。
(完整版)TBI滚珠丝杠选型计算举例讲解
深圳tbi滚珠丝杠选型计算举例选取的滚珠丝杠转动系统为：磨制丝杠(右旋)轴承到螺母间距离(临界长度) ln= 1200mm固定端轴承到螺母间距离 Lk= 1200mm设计后丝杠总长 = 1600mm最大行程 = 1200mm工作台最高移动速度 Vman= 14（m/min）寿命定为 Lh= 24000工作小时。
μ= 0.1 （摩擦系数）电机最高转速 nmax= 1800 （r/min）定位精度：最大行程内行程误差 = 0.035mm300mm行程内行程误差 = 0.02mm失位量 = 0.045mm支承方式为(固定—支承)W = 1241kg+800kg （工作台重量+工件重量）g=9.8m/sec2(重力加速度)I=1 (电机至丝杠的传动比)Fw=μ×W ×g = 0.1×2041×9.8 ≈ 2000 N(摩擦阻力)运转方式轴向载荷F a=F+F w（N）进给速度(mm/min)工作时间比例无切削F1=2000V1=14000q1=15轻切削F2=4000V2=1000q2=25普通切削F3=7000V3=600q3=50重切削F4=11000V4=120q4=10F a --- 轴向载荷（N） F --- 切削阻力（N） Fw--- 摩擦阻力（N）从已知条件得丝杠编号：此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求，所以螺母选形为：FDG（法兰式双螺磨制丝杠）从定位精度得出精度精度不得小于P5级丝杠FDG_-_X_R-_-P5-1600X____计算选定编号导程= 14000/18000≈7.7mm在此为了安全性考虑：P =10(mm)运转方式进给速度(mm/min)进给转速(r/min)无切削V1=14000n1=1400轻切削V2=1000n2=100普通切削V3=600n2=60重切削V4=120n2=12平均转速平均载荷时间寿命与回转寿命=24000×266×60=383040000转次额定动载荷以普通运动时确定fw取 1.4得：额定动载荷 Ca≥39673N以Ca值从FDG系列表及（丝杠直径和导程、丝杠长度表）中查出适合的类型为：公称直径： d0=40mm 丝杠底径： d=33.9mm 导程：Pho=10mm 循环圈数：4.5额定动载荷为：48244N。
TBI-滚珠丝杠选型计算举例
Tbi-滚珠丝杠选型计算举例选取的滚珠丝杠转动系统为：磨制丝杠(右旋)轴承到螺母间距离(临界长度) ln= 1200mm固定端轴承到螺母间距离 Lk= 1200mm设计后丝杠总长 = 1600mm最大行程 = 1200mm工作台最高移动速度 Vman= 14（m/min）寿命定为 Lh= 24000工作小时。
μ= 0.1 （摩擦系数）电机最高转速 nmax= 1800 （r/min）定位精度：最大行程内行程误差 = 0.035mm300mm行程内行程误差 = 0.02mm失位量 = 0.045mm支承方式为(固定—支承)W = 1241kg+800kg （工作台重量+工件重量）g=9.8m/sec2(重力加速度)I=1 (电机至丝杠的传动比)Fw=μ×W ×g = 0.1×2041×9.8 ≈ 2000 N(摩擦阻力)F a --- 轴向载荷（N） F --- 切削阻力（N） Fw--- 摩擦阻力（N）从已知条件得丝杠编号：此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求，所以螺母选形为：FDG（法兰式双螺磨制丝杠）从定位精度得出精度精度不得小于P5级丝杠FDG_-_X_R-_-P5-1600X____计算选定编号导程= 14000/18000≈7.7mm平均转速平均载荷时间寿命与回转寿命=24000×266×60=383040000转次额定动载荷以普通运动时确定fw取 1.4得：额定动载荷 Ca≥39673N以Ca值从FDG系列表及（丝杠直径和导程、丝杠长度表）中查出适合的类型为：公称直径： d0=40mm 丝杠底径： d=33.9mm 导程：Pho=10mm 循环圈数：4.5额定动载荷为：48244N。
丝杠编号：FDG 40 × 10R - P5 - 4.5 - 1600 × ____预紧载荷Fao = Fmax/3=11000/3 ≈ 3666 N丝杠螺纹长度Lu =L1-2LeL1=Lu+2Le=1200+2×40=1280mm丝杠螺纹长度不得小于1280mm加上螺母总长一半84mm(从系列表中查出螺母总长168mm)。
电机选型案例
小白进阶篇—电机选型案例集主讲：小丸子教育—泽雨老师目的：掌握不同电机在不同工况下的选型问题 课程内容：1，皮带输送线电机选型设计要求： 20Kg 物料X 2 传送速度1m/s 加速时间0.15s已知条件： 摩擦系数=0.2 机械效率=90% 滚子直径=200mm1. 计算功率s rad mm s mm mm s m D V T P MN R F T NF F NN N ssm Kg s m K a m f F /102002/10002002/14.282843112131338015.0/120/102.0g 402=••=••=•=•=•=⨯==⨯+==+=⨯+⨯⨯=•+=πππππ）（辊筒辊筒辊筒负载负载辊筒皮带拉力负载负载皮带拉力负载ωωWWW P K P KW r T P MN M N T mm smm r n n i i T T W s rad M N T P 3823829.02862.1286.09550min/14409.1154.2815200/1000min/1440284/104.28==⨯=•==•=•=•==•====⨯•=•=ηω电机实际电机电机电机负载电机传动比负载电机辊筒负载负载校验：π设计要求； M=50Kg运行速度1m/s 加速时间0.25s直线导轨摩擦系数0.1 带轮直径100mm[]Ns m Kg ssm Kg s m Kg am g m F 250/)25.015010501.0(25.0/150/10501.022=•⨯+⨯⨯=⨯+⨯⨯=•+••=μ负载srad s rad mm smm s r mmsmm D V T P m N m N mm N R F T /20/2100/1000/100/10005.1205.025050250=••=•=•=•=•=⨯=⨯=•=ππππ同步轮负载负载负载负载负载同步轮负载负载ωω方案一：选择18NM 的步进电机Ws r M N P W mmsmm M N P T P 4.11302min/60min/600183602100/100018=⨯⨯•==⨯•⨯•==•=πππ无减速器最大转速电机负载电机电机电机电机ωωω方案二：加减速器MN i T T NM i s s r r i •=•===⨯=2085.214.3min /60/220min/600电机输出的步进电机力矩为考虑到频矩特性，取静为调试留出余量，取π已知条件：丝杠质量m=2Kg 负载+滑台质量M=20Kg 进给速度V=0.2m/s 丝杠导程5mm丝杠公称16mm加速时间0.2s直线导轨摩擦系数0.1传动机械效率0.9步骤：1.确定丝杠惯量222g 64m 2181mm K R D m J •=•=•=丝杠2. 负载直线运动质量等价转动惯量22）π（导程负载P M J •=上式二级公式推导过程ππ2221212222Pw v R PR w v w v m J w J v m =•=••=•=•2213)25(20mm kg kg J •=••=π负载22000077.076mkg mm kg J J J •=•=+=负载丝杠总3.确定惯性矩）π（加速时间导程总惯性矩t P v J T •••=2公式推导：加速时间角加速度角速度加速时间角速度角加速度角加速度总惯性矩ππt P v Pvw t w J T ••=•==•=22βββmN sm s m m kg T •=••••=096.0)2.0005.02/2.0(000076.02π惯性矩单位换算；[][]mN m N m s m Kg s m Kg s m m m Kg T •=•=••=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡••••••=096.0096.0/096.0096.02.0005.022.0000077.022222π惯性矩4. 直线摩擦里等价旋转扭矩π导程摩擦力2P mg T ••=μ公式推导；πππ导程摩擦力导程摩擦力导程摩擦力222P mg T RP mg R T R P mg R T •==•=μμμ[][][]mN mm N mm N mm N mmKg s m s mm m Kg mm s m Kg P mg T •=•=•=•***=••***=⎥⎦⎤⎢⎣⎡••***=***=•=016.09.159.152510201.0/2510201.02510201.025/10201.02222πππππ导程摩擦力μ5.计算功率、 、Ws rad m N P s rad s rad s r s r r mm P v w m N m N m N T T T wT P 9.309.0/251111.0/2.251/240/402/40/5200mm/s 112.0016.0096.0=*•==•=*===•=•+•=+=•=ππ导程惯性矩摩擦力总总η6.结论总结22000076.0403mkg mm kg J J J •=•=+=负载丝杠总m N m N m N T T T •=•+•=+=112.0016.0096.0惯性矩摩擦力总Ws rad m N w T P 9.309.0/2.251112.09.0=*•=•=总m in/2400m in /60/40r s s r n =*=转速转盘质量M=100Kg 转盘直径D=840mm 要求转速0.2r/s 机械效率0.9电机启动时间0.5s1. 确定转盘惯量221R M J •=转盘角加速度转盘惯性矩β•=J T22882000042010021mm Kg mm Kg J •=**=）（惯性矩2/8.05.02*/2.0s rad ss r t w ππ启动角加速度===β [][]mN m N m N m s m Kg s m Kg s m Kg s rad m Kg J T •=•=•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡••=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•*=*•=•=2.222.2215584.22155840.22155840.228.0820000.8/8.0820000.82222222ππ角加速度转盘惯量惯性矩β2. 确定功率[][]WW s m N s m N rad m N s r m N wT P 9.348.022.02.22/8.022.02.228.022.02.228.022.02.228.02/2.02.22=**=•**=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•**=**•=**•=•=πππππ惯性矩负载功率η3. 确定传动比2501min /3000min /12min /300060/2.0==*=r r r s s r n n 电机转盘4. 传动比分配:锥齿轮5,减速器505. 确定电机输出扭矩 mN T i T T •====088.0250/2.222501电机负载电机6.确定电机输出功率负载功率电机P K P •>5.1=KWW P 4.529.345.1=*>实际设计要求托盘+发动机质量：M=200Kg 加速时间：t=0.5S 升速：V=0.5m/s 丝杠导程：P=10mm 丝杠直径：D=45mm质心距离导轨：L=300mm 直线导轨间距：b=150mm 直线导轨摩擦系数=0.1 丝杠质量：m=8.5Kg1. 确定丝杠的顶升力 μ•++=N a F a g M F 2)(2/1/s m t v a ==NF Nm m N F L F mm N F F F LF L F d a g m N N N NN N N N 88002440015.0660********2)(2121==•=•=•==•+•=•+N F f N 8802=•=μNN N f a g M F a 30808802200=+=++•=）（2.轴向力等价扭矩πππ导程轴向力导程轴向力导程轴向力222P F T RP F R T R P F R T a a a •==•=[][]mN m N mm N mmN T •=•**=•*=*=9.42100010308021030802103080πππ轴向力3.确定丝杠转速sr r mm s mm r mm s m r mm s m P v n /50//1010005.0//105.0/10/5.0=⎥⎦⎤⎢⎣⎡*=⎥⎦⎤⎢⎣⎡===导程s rad s rad s r /100/250/50ππ*=*=5. 确定功率 1）确定外载功率Ws m N s rad m N w T P 15013149.4/1009.4=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•*=*•=•=π外载功率2）确定丝杠加速扭矩222215245g 5.88181mm Kg mm K D m J •=•*=•=丝杠[][][]mN m s m Kg s m Kg s mm Kg ss rad mm Kg t w J J T •=••=•=•*=**•=•=•=43.0/43.0/1000000430400/5.010021525.0/1002152222222ππ丝杠丝杠丝杠惯性βWs m N s rad m N w T P 135135/10043.0=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=*•=•=π丝杠惯性矩丝杠惯量W PK P KW s r M N n T P m N m N T T T W W W P P P 21809.0/16352.1/635.19550/300021.5955021.543.078.416351351500=⨯=•==⨯•=•==•+•=+==+=+=η总实际总总丝杠惯性矩等价轴向力总丝杠惯性矩等价轴向力总验算：工装板数量：6个工装板质量：15Kg/个倍速链型号：BS30停留工装板数量：4传送工装板数量：2工装板长度：480mm/个倍速链质量：0.4Kg/m 线体长：10m线体速度：10m/min摩擦系数如下倍速链重量如下选型步骤：1. 确定倍速链受摩擦产生的拉力gf L L C f L C A f L A f L C H F c W r W W a W c W W ••++••++••+••+=1000)(1.1)(21221）（2.008.01.0/4.0/5.74215/g 1064156421=====•==•===r c a W WW f f f mKg C m Kg m Kg H m K m Kg A mL mLNs m m m Kg m m Kg m Kg m m Kg m m Kg m Kg F 213/1008.010/4.01.12.06)/4.0/10(1.06/1008.04/4.0/5.72=•⎥⎦⎤⎢⎣⎡•••+••++••+••+=）（确定扭矩m N mm N D F T p •=*=•=6282132链条确定转速及传动比srad s r w s r smm mm D v n p /62/95.0/95.06056min /10000=•==••=•=πππ 25min/60min /1500==r r i 确定功率W s rad NM wT P 36/66=•=•=链条。
机床传动丝杠与电机的选型计算问题
一、选择条件：1、工作台质量: m1=60kg2、工件质量: m2=20kg3、行程长度: ls=1000mm4、最大速度: Vmax=1m/s5、加速时间：t1=0.15s6、减速时间：t2=0.15s7、每分钟往返次数：=8min-18、无效行程：=0.15mm9、定位精度：±0.3mm/1000mm10、反复定位精度：±0.1mm11、最小进给量：s=0.02mm/脉冲12、希望寿命时间：h=30000h13、驱动马达转速：r=3000r/min14、马达惯性扭矩：Jm=1*10-3kg.m²15、减速机速比：A=116、导轨摩擦系数：u=0.003（滚动）17、无负荷阻力：f=15N二、选择项目：滚珠丝杠轴直径:导程：螺母型号：精度：轴向间隙（预压）：丝杠支撑方式：驱动马达：1、导程精度与轴向间隙（预压）的选择a、导程精度的选择：为了得到定位精度±0.3mm/1000mm：±0.3/1000 = ±0.09/300导程精度必须选择±0.09/300mm以上。
根据滚珠丝杠精度等级选择如下:C7（运行距离误差：±0.05mm/300mm）因精度等级C7既有轧制又有精密，在此首选价格低廉的轧制丝杠。
b、轴向间隙（预压）的选择：为了满足0.15mm无效行程的要求，必须选择轴向间隙在0.15以下的滚珠丝杠。
2、丝杠轴的选择a、假定丝杠轴长度：假定螺母全长100mm、丝杠轴末端长度100mm所以根据行程长度1000mm决定全长如下：1000+100+100=1200mmb、导程的选择：驱动马达的额定转速3000r/min、最高速度1m/s时，滚珠丝杠导程如下：1*1000*60/3000=20mm因此，必须选择导程20mm或20mm以上的导程。
c、丝杠轴直径的选择：符合15-66上的（导程精度与轴向间隙（预压）的选择）部分中所规定的要求的滚珠丝杠型号：丝杠轴直径为32mm以下的轧制滚珠丝杠；15-66上的（丝杠轴的选择）部分所规定的要求：导程：20,30,40,60,80（参照15-33上的表17)如下：丝杠轴直径导程15mm 20mm15mm 30mm20mm 20mm20mm 40mm30mm 60mm根据15-66上的（丝杠轴的选择），由于丝杠轴长度必须是1200mm，15mm的轴颈太过细长，因此应选择直径20mm以上的丝杠轴。
电机与丝杆的传动比计算
电机与丝杆传动比计算»步进电机与丝杆传动比的计算m知条件；CNC的脉冲当量§、丝秆螺距K、步进电机的步距角B。
4•算：电机与丝杆的传动比C机械传动比）|。
，十算步骤：1.丝杆旋转一周的输入胎中数P上。
0 2.电机旋转一周的输入脉冲数F二型。
3.丝杆传动比嗨=黔Array• EP100交流伺服驱动器电子齿轮参数的计算己知条件：CNC的贻中当量5、丝杆螺距K、电机与丝秆的传动比（机械传动比儿，十算：电子齿轮参数PA.2 PA13。
才算步骤：1.秆旋转一周的输入脉冲数P'= +2.电机旋转一周的输入脉冲数P = PU。
3.电子齿轮参数竺 =&= 12222=型巴2M3 P K・i其中；公式—12罗由驱动器说明书提供。
刃12_ 10000 V 丽5二 I电子脉冲当量相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量，又称作最小设定单位。
脉冲增量插补是行程标量插补，每次插补结束产生一个行程增量，以脉冲的方式输出。
这种插补算法主要应用在开环数控系统中，在插补计算过程中不断向各坐标轴发出互相协调的进给脉冲，驱动电机运动。
一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量。
脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按机床设计的加工精度选定，普通精度的机床一般取脉冲当量为：0.01mm,较精密的机床取0.001mm或0.005mm。
采用脉冲增量插补算法的数控系统，其坐标轴进给速度主要受插补程序运行时间的限制，一般为1~3m/min。
脉冲增量插补主要有逐点比较法、数据积分法、直线函数法等。
脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。
“脉冲当量”在学术文献中的解释1、如果我们将飞锯车所走的距离与步进电机的功率脉冲Fs之比称为脉冲当量，则不同的齿轮配比可得到不同的脉冲当量.当脉冲当量一定时，则飞锯车所走的位移为步进电机的功率脉冲数与脉冲当量的乘积文献来源2、伺服系统伺服系统也叫做执行机构它将数控装置的脉冲信号转换为机床运动部件相应的位移量称为脉冲当量•日线的驱动部分全部采用交流电气伺服系统与”脉冲当量”；相关的学术图片脉冲当量学术图片已知脉冲当量丝杆螺距步距角怎么计算传动比2008-12-16 09:35提问者：bdyuegui |问题为何被关闭|浏览次数：1234次开环系统的脉冲当量为0.01MM/脉冲，丝杆螺距为8MM，步进电机步距角为0.75 度，电机与丝杆采用齿形皮带传动，其传动比应为多少。
滚珠丝杠及步进电机选型计算
滚珠丝杠及步进电机选型计算滚珠丝杠及步进电机是机械传动和控制领域中常用的元件，用于实现精确的线性运动和位置控制。
本文将以滚珠丝杠及步进电机选型计算为主题，介绍选型时需要考虑的关键因素和计算方法。
滚珠丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的装置，由滚珠和螺纹母组成。
它具有高精度、高刚性、高效率等优点，在机床、自动化设备和机器人等领域得到广泛应用。
在选型时，需要考虑以下几个关键因素：1. 载荷：滚珠丝杠的选型首先需要根据实际应用中的载荷大小来确定。
载荷分为动载荷和静载荷，动载荷是指滚珠丝杠在工作过程中所承受的力或力矩，静载荷是指滚珠丝杠在停止工作时所承受的力或力矩。
根据载荷大小，可以选择合适的滚珠丝杠规格和型号。
2. 长度：滚珠丝杠的长度也是选型时需要考虑的因素之一。
长度越长，滚珠丝杠的刚性越差，对于要求较高的应用，需要选择较短的滚珠丝杠。
3. 精度：根据实际应用的要求，选择滚珠丝杠的精度等级。
滚珠丝杠的精度等级一般分为C0、C1、C2、C3和C5等级，精度等级越高，滚珠丝杠的定位精度越高。
4. 回程间隙：回程间隙是指滚珠丝杠在反向运动时，螺纹母与滚珠之间的间隙。
回程间隙越小，滚珠丝杠的反向定位精度越高，但回程间隙过小也会增加滚珠丝杠的摩擦力和磨损。
步进电机是一种以固定步进角度进行控制的电机，具有精确的位置控制和良好的低速性能。
在选择步进电机时，需要考虑以下几个关键因素：1. 步距角：步距角是指步进电机每次转动的角度。
根据实际应用要求和精度要求，选择合适的步距角。
一般步距角常用的有 1.8度和0.9度。
2. 额定电流：额定电流是指步进电机在正常工作状态下所需的电流。
根据实际负载要求和控制器能力，选择合适的额定电流。
额定电流过大会导致步进电机过热，额定电流过小会导致步进电机失去力矩。
3. 驱动方式：步进电机的驱动方式有两相驱动和三相驱动两种。
两相驱动步进电机结构简单、成本低，适用于低速和较小负载的应用；三相驱动步进电机具有较高的动态性能和负载能力，适用于高速和较大负载的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
丝杠轴直径 导程
15mm 15mm
20mm 30mm
20mm
20mm
20mm
40mm
30mm
60mm
根据 15-66 上的 （丝杠轴的选择）， 由于丝杠轴长度必须是 1200mm，15mm的轴颈太过细长，
因此 应选择直径 20mm以上的丝杠轴。
由上所述，有三种符合要求的丝杠轴直径和导程的组合：
丝杠轴直径 导程
3、丝杠轴的容许拉伸压缩负荷
P2=116xd12/=116x17.52/=35500N 最大轴向不得大于计算所得的挫曲载荷和容易拉伸压缩负荷。 杠在使用上
因此，满足这些条件的滚珠丝
没有问题。
四、容许转速的探索 1、最高转速
丝杠轴直径： 20mm 导程： 20mm 最大速度 Vmax=1m/s
导程 Ph=20mm
三、容许轴向负荷的探讨： 1、最大轴向负荷的计算
导向面的阻力
f=15N （无负荷时）
工作台质量
m1=60kg
工件质量
m2=20kg
导向面上的摩擦系数 u=0.003
最大速度
Vmax=1m/s
重力加速度
g=9.807m/s 2
加速时间
t1=0.15s
由此可知，所需数值如下
加速度：
a=Vmax/t1=6.67m/s 2 去路加速时
额定寿命 L=4.1x109/rev 导程 Ph=40mm Ls=LXPhX10-6/=164000km WTF2040-3 额定寿命 L=7.47x109/rev 导程 Ph=40mm Ls=LXPhX10-6/=298800km WTF3060-2 额定寿命 L=4.27x1010/rev 导程 Ph=60mm Ls=LXPhX10-6/=164000km WTF3060-3 额定寿命 L=7.93x1010/rev 导程 Ph=60mm Ls=LXPhX10-6/=4758000km
3 Fm1=Fa13/xl1+Fa23/xl2+Fa63/xl6
=225N
l1+l2+l3+l4+l5+l6
负符号方向的轴向平均负荷
因为负荷方向不同，按 Fa1.2.6=ON ，来计算轴向平均负荷。
3
Fm1= |Fa1|3/xl1+|Fa2|3/xl2+|Fa6|3/xl6
=225N
l1+l2+l3+l4+l5+l6
钢球中心直径 D=20.75mm N2=70000/D=3370min-1/
丝杠轴直径： 20mm 导程： 60mm（大导程滚珠丝杠） 钢球中心直径 D=31.25mm N2=70000/D=2240min-1/
由上述可见，当滚珠丝杠的丝杠轴直径为 20mm、导程为 20mm时，丝杠轴的最高转速超过了 危险转速。 相反，当一组丝杠轴直径为 20mm、导程为 40mm及另一组丝杠轴直径为 30mm、导程为 60mm
导程精度必须选择± 0.09/300mm 以上。根据滚珠丝杠精度等级选择如下 :
C7（运行距离误差：± 0.05mm/300mm）因精度等级 C7 既有轧制又有精密，在此首选价格低 廉的轧制丝杠。
b、轴向间隙（预压）的选择：
为了满足 0.15mm无效行程的要求，必须选择轴向间隙在 0.15 以下的滚珠丝杠。
因 Fm1=Fm，2 所以轴向平均负荷为 Fm=Fm1=Fm2. 3、额定寿命
负荷系数 fw=1.5 （参照 A15-44 上的 表 19） 平均负荷 Fm=225N
额定寿命 L(rev)
L=(Ca `Fm)3/x106/
探讨的型号 WTF2040-2
动额定负荷 5400
额定寿命
WTF2040-3
Nm=2n· ls/Ph=267min-1/ 5、根据额定寿命计算工作寿命时间 WTF2040-2
额定寿命 L=4.1X109/rev 每分钟平均转数 Nm=400min-1/
Lh=L/60Nm=171000h
WTF2040-3 额定寿命 L=7.47X109/rev
每分钟平均转数 Nm=400min-1/
Fa1=u*(m1+m2)*g+f+(m1+m2)*a=550N 去路等速时
Fa2=u*(m1+m2)*g+f=17N 去路减速时
Fa3=u*(m1+m2)*g+f-(m1+m2)*a=-516N 返程加速时
Fa4=-u*(m1+m2)*g-f-(m1+m2)*a=-550N 返程等速时
Fa5=u*(m1+m2)*g-f=-17N 返程减速时
Nmax=Vmaxx60x103//Ph=3000min-1/ 丝杠轴直径： 20mm 导程： 40mm
最大速度 Vmax=1m/s 导程 Ph=40mm
Nmax=Vmaxx60x103//Ph=1500min-1/ 丝杠轴直径： 30mm 导程： 60mm
最大速度 Vmax=1m/s 导程 Ph=60mm
假定此型号用于高速搬运装置以及加速、减速时作用冲击负荷，故静态安全系数（
fs ）为
2.5 （参照 15-43 上的 表 18）。
Coa/fs=5440N 与最大轴向负荷 550N相比，得出的容许轴向负荷大，因而此型号没有问题。 1、运行距离的计算
最大速度 Vmax=1m/s 加速时间 t1=0.15s 减速时间 t3=0.15s
轴直径和 20mm的导程。 2、丝杠轴的挫曲载荷
与安装方法相关的系数 η 2=20（参照 A15-34 ）
为考虑挫曲因素，螺母和轴承间的安装方法按固定 安装间距 ta=1100mm（推算）
- 固定方式。
丝杠槽沟槽谷径 dt=17.5mm P1=η 2· (d14//ta2/)x104/=20x17.54//11002/x104/=15500N
时， 能满足危险速度和 DN值。 因此选择丝杠轴直径为 20mm、导程为 40mm及丝杠直径为 30mm、导程为 60mm的丝杠。 <螺母型号的选择 > 一、螺母型号的选择
使用轧制滚珠丝杠，丝杠轴直径 20mm、导程 40mm及丝杠轴直径 30mm、导程 60mm的螺母为 大导程轧制滚珠丝杠 WTF型，因此可以选择：
2、丝杠轴的选择 a、假定丝杠轴长度：假定螺母全长
100mm、丝杠轴末端长度 100mm
所以根据行程长度 1000mm决定全长如下： 1000+100+100=1200mm
b、导程的选择：
驱动马达的额定转速 3000r/min 、最高速度 1m/s 时，滚珠丝杠导程如下： 1*1000*60/3000=20mm
N1=λ 2xd1/tb2/x107/=2180min-1/ 丝杠轴直径： 20mm 导程： 60mm
丝杠轴沟槽谷径 d1=26.4mm
N1=λ 2xd1/tb2/x107/=3294min-1/ 3、由 DN值所决定的容许转速 丝杠轴直径： 20mm 导程： 20mm和 40mm（大导程滚珠丝杠）
5、因发热而引起的热变形的探讨。
20mm
20mm
20mm
40mm
30mm
60mm
d、丝杠轴支撑方法的选择
因行程是很长的 1000mm，最高速度 1m/s 属高速使用，故丝杠轴的支撑方法可选择固定 - 支
撑或固定 - 固定
但是固定 - 固定的方式结构比较复杂，且部件精度和组装精度要求较高 因此滚珠丝杠的支撑方式选用固定 - 支撑的方式。
8、无效行程： =0.15mm
9、定位精度： ± 0.3mm/1000mm
10、反复定位精度： ± 0.1mm
11、最小进给量： s=0.02mm/脉冲
12、希望寿命时间： h=30000h
13、驱动马达转速： r=3000r/min
14、马达惯性扭矩： Jm=1*10-3kg.m 2
15、减速机速比： A=1
Fa6=-u*(m1+m2)*g-f+(m1+m2)*a=516N 作用在滚珠丝杠上的最大轴向负荷如下所示：
Famax=Fa1=550 因此，如果使用 20mm导程（最小沟槽谷径 17.5mm）没有问题，那么使用直径为
30mm的丝
杠
也应该符合条件。所以，对于丝杠轴的挫曲载荷和容许压缩拉伸负荷的以下计算，是假定 20mm的丝杠
加速时的运行距离
l1.4=Vmax · t1/2x103/=75mm 等速时的运行距离
l2.5=ls-Vmax · t1+Vmax·t3/2x103/=850mm 减速时的运行距离
l3.6=Vmax · t3/2x103/=75mm
根据以上条件，轴向负荷和运行距离的关系如下表所示。
动作 轴方向负荷 Fan（ N） 运行距离 lN （ mm）
WTF2040-2 (Ca=5.4KN ， Coa=13.6KN)
WTF2040-3
(Ca=6.6KN 、 Coa=17.2KN) WTF3060-2
(Ca=11.8KN ， Coa=30.6KN) WTF3060-3
(Ca=14.5KN 、 Coa=38.9KN) 二、容许轴向负荷的探索
对基本静额定负荷（ Coa）最小的 WTF2040-2 型（ Coa=13.6KN）进行容许轴向负荷的探索。
一、选择条件：
少 年 易 学 老 难 成，一 寸 光 阴 不 可 轻。
1、工作台质量 :
m1=60kg
2、工件质量 :
m2=20kg
3、行程长度 :
ls=1000mm
4、最大速度 :
Vmax=1m/s
5、加速时间： t1=0.15s
6、减速时间： t2=0.15s