丝杆选型计算
丝杆选型计算
丝杠水平运动选型计算表格机械结构参数：速度：Vl=20m/min滑动部分质量M=15kg丝杠长度L B=0.4m丝杠直径D B=0.016m丝杠导程P B=0.01m连轴器质量M C0.2kg连轴器直径D C0.04m摩擦系数μ=0.1移动距离L=0.4m机械效率η=0.9定位时间t=1s加减速时间比A=5%外力F A=0N移动方向与水平轴夹角a =0°1)速度曲线加速时间t0=t*A=0.05s2)电机转速N M =V l/P B=2000rpm 3)负荷转矩计算=14.7N=0.025995247Nm 4)克服惯量的加速转矩计算（也称做：启动转矩）直线运动平台与负载惯量J L=3.79953E-05kgm 2滚珠丝杠惯量J B=2.03314E-05kgm 2连轴器惯量J C=0.00004kgm 2总负荷惯量J L =J L +J B +J C=9.83267E-05kgm 2启动转矩T S ==2.338718864Nm 5)必须转矩必须转矩T M =(T L +T S )*S =4.729428222Nm6)电机选择负载转矩T L =根据计算，初步确定电机型号，然后输入转子惯量，确认T M7)负荷与电机惯量比惯量比I1=0.213753687 8)负荷与减速机惯量比当负荷与电机惯量比>5时，考虑采用减速装置，提高惯量匹配折算后的惯量比I2=0.03420059*其他常数*G=9.8m/s *pi= 3.1416*丝杠密度ρ=7900kg/m3 *******安全系数S=2电机惯量J M=0.00046kgm2减速机减速比i＝ 2.5。
丝杆选型计算公式
丝杆选型计算公式丝杆选型是机械设计中的重要环节，合理的丝杆选型可以保证机械的正常运行和性能的发挥。
丝杆选型的主要目标是确定丝杆的直径、螺距和材料等参数，以满足机械的运动要求，同时兼顾经济性和可靠性。
一、丝杆选型的基本参数1.丝杆直径：丝杆的直径决定了丝杆的承载能力，直径越大，丝杆的承载能力越大。
一般采用密歇根公式或者英国机械工程师协会公式来计算丝杆的承载能力。
2.螺距：螺距决定了每转一圈丝杆前进的距离，也就是丝杆的传动比。
螺距越大，传动比越大，同样的驱动力可以实现更大的位移。
3.丝杆材料：丝杆的材料直接关系到其强度和耐磨性。
常见的丝杆材料有碳钢、不锈钢和合金钢等。
二、丝杆选型的计算公式1.丝杆承载能力的计算公式：丝杆承载能力=π/4*(D^2-d^2)*σc式中，D为丝杆的外径，d为丝杆的芯径，σc为丝杆材料的屈服强度。
2.丝杆的传动比计算公式：传动比=π/p式中，p为丝杆的螺距。
三、丝杆选型的步骤1.确定所需的动力和运动参数，如负载力、转速、加速度等。
2.根据负载力和运动参数计算所需的丝杆承载能力，这时需要根据应力公式计算应力，然后根据选用的丝杆材料查找其屈服强度数值。
3.选择一个合适的丝杆直径，保证其承载能力能够满足需求。
4.根据所需的传动比计算丝杆的螺距，一般选择合理的传动比，既要满足运动要求，又要尽量减小负载力和功率的损耗。
5.最后根据所选的丝杆直径和螺距选择材料，一般根据经济性和耐磨性来选择。
以上就是丝杆选型的基本概念和计算公式，根据不同的应用和需求，丝杆选型的计算方法可能会有所不同。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行综合考虑和调整，以确保选用的丝杆满足机械设计的要求。
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。
(仅供参考)滚珠丝杠选型计算常用公式--
（9）减速运动时电机所需的扭矩计算公式：
式中： Tg 一减速运动状态下所需的扭矩，N*m； TL 一匀速运动状态下电机所需的扭矩，N*m； Ta 一加速运动状态下电机所需的扭矩，N*m。
或 式中： a 一加速度，m/s^2； Vmax 一最终速度，m/s； Vm 一末速度，m/s； V0 一初速度，m/s；
t 一运行时间，s。 四、直线运动的一些运动学公式：
式中： F 一运动物体所受的力，N； μ一摩擦系数； m 一运动物体的质量，kg； g 一重力加速度，m/s^2； a 一运动物体的加速度，m/s^2 五、滚珠丝杠的最大轴向允许载荷计算公式：
式中： JL 一折算到驱动电机上的总转动惯量，kg*m^2； Js 一丝杠的转动惯量，kg*m^2； JT 一工作台与工件的转动惯量，kg*m^2; i 一电机至丝杠的减速比。 (4)电机工作时的最高转速计算公式：
式中： nmax 一电机工作时的最高转速，r/min； Vmax 一最高运行速度，m/s； PB 一丝杠导程，mm。 （注：丝杠速度计算公式：v=n*PB） （5）旋转运动角加速度计算公式：
式中： Famax 一丝杠螺母允许的最大轴向载荷，N； Coa 一丝杠螺母额定静载荷，KN，查产品样册；
fs 一与安装方式有关的系数，查下表。
十、轴向平均载荷计算公式：
式中： Fm 一轴向平均载荷，N； Fi 一各运行阶段滚珠丝杠所受的轴向载荷，N； li 一各运行阶段所对应的行走距离，mm； l 一总运行距离（行程），mm。 十一、滚珠丝杠额定寿命计算公式: 1）用总转数表示的额定寿命：
丝杆选型 计算
1. 马达额定转速 3000 最高速度 250 mm/s 则 丝杆导程 0.25 *60 *100030002. 根据行程长度 100mm 则确定丝杆长度150mm3. 轴向容许负荷的计算：C 0a : 基本额定静负荷 （kN ） F amax : 容许轴向最大负荷 （kN ） fs : 静的安全系数 C Oafs 4. 选者滚珠丝杆轴径 ￠20mm 5. 其支撑方法为 固定-------自由 型 6. 滚珠丝杆的临界转速计算N 1 : 临界转速 （min -1) L b 安装间距 E ：杨氏模量 （2.06*105N/mm 2) I : 螺杆轴的最小断面二次矩 ( mm 4) I=πd 41 /64 (d 1螺杆轴沟槽直径） r : 密度 (7.85*106kg/mm 3) A:d: 丝杆轴沟槽直径 （mm) λ：安装方式系数 D : 滚珠中心径N 1 =λ*(d/ L 2b ）*107=3.4*（17.2/1502)* 107=51078.6 rpm N 2 =7000/D=7000/20.75=3373.5 rpm由于N 2< N 1 所以选较小的为临界转速，即 滚珠丝杆的临界转速为N 2 故选马达的转速为 3000rpm 7. 丝杆轴的刚性计算:Ks 螺杆轴轴向刚性E ：杨氏模量 （2.06*105N/mm 2) d: 螺杆轴沟槽直径 （mm) L: 安装间距 （mm)Ks=πd 2E/(4*1000*L) =3.14*17.22 *2.06*105/(4*1000*150）=318.9N/um 而BNF2005 的刚性为380N/um, 故满足其要求。
8.定位精度=5mmF amax = C 0a = 10*3.0= 30KN当压头由L a 运行到L b 时，轴向刚性产生的误差 K s1=(π*17.22 *2.06*105 )/4000*50=956.8 N/um K s2 =(π*17.22 *2.06*105 )/4000*150=318.9N/um δ1=1891/956.8=1.976um δ2=1891/318.9=8.929um则定位误差为：δ2 -δ1=6.9um 9.丝杆扭矩计算：T 1 摩擦扭矩 (N/mm) F a 轴向负荷 （N ） ι 丝杆导程 （mm)η 丝杆的效率 （0.9~0.95） A 减速比M 上模盖和滚珠螺母的质量和 （Kg) a 加速度g 重力加速度T max = T 3 = F a3*ι*A/(2*π*η)=3.63 N/m F a1=M （a-g)=23.6*(5-9.8)=113.28 N F a2 =M(g+a)=23.6*(5+9.8)=349.28 NF a3 =10000+M(a+g)=10000+23.6(1.21+9.8)=10259.84 N F a4 = F a5 = F a7 =Mg=23.6*9.8=231.28 N F a6 = F a2 =349.28 NF a8= F a1 =113.28N 加速时所需的扭矩：Ｊ 惯性矩 （Kg/m 2 ) ω 角加速度 （rad/s 2 ) M 上模盖和滚珠螺母的质量和 （Kg) ι 丝杆导程 （mm)ＪA 丝杆侧齿轮的惯性矩 （Kg/m 2 ) ＪB 马达侧齿轮的惯性矩N 马达的每分钟转速 rpm t 加速时间 s D 齿轮直径 mmω=2π*N/(60*t)=2*3.14*3000/(60*0.05)=6280 rad/s 2ＪA =M 齿轮 *D 2/(8*106)=1.1*1002/(8*106)=0.001375 Kg/m 2 ＪB = M 齿轮 *D 2/(8*106)=0.13*402/(8*106)=2.6*10-5 Ｊ=M(L/2π)2 *A 2*106 +Ｊs * A 2 +ＪA * A 2 +ＪB=22.8*(5/2*3.14)2*(2/5)2*10-6+1.23*10-3*(2/5)2+1.3*10-3*(2/5)2+2.6*10-5 =428.3*10-6 Kg/m 2T 加 =Ｊ*ω*103=428.3*10-6*6280*103=2.7 N/m T n 在行程L n 阶段的扭矩T 1= F a1*ι*A/(2*π*η)- T 加 =2.66 N/m T 2= F a2*ι*A/(2*π*η)+T 加 =2.82 N/m T 3 = F a3*ι*A/(2*π*η)- T 加=3.3 N/mT 4 = T 5= T 7 =0.082 N/m T 6 = T 2 =2.82 N/m T 8 = T 1 =2.66 N/mt 1=0.05s t 2=0.043s t 3=0.029s t 4=0.1s t 5=0.057s t 6=0.05s t 7=0.108s t 8=0.05s T rms = ［(T 21 * t 1+ T 22 * t 2+ T 23 * t 3+ T 24 * t 4+ T 25 * t 5+ T 26 * t 6+ T 27 * t 7+ T 28* t 8)/( t 1+ t 2+ t 3+ t 4+ t 5+ t 6+ t 7+ t 8)］1/2=2.01 N/mT max = T 3=3.63 N/m10.电机惯性矩Ｊ电机 >1/5J=0.856*10-4 Kg/m 2 11.联轴器选型：K 1 负载系数 K 2 运转时间系数 K 3 起停频率系数 T 联轴器 ≥T 电机 * K 1 * K 2* K 3 =15.76 N/m。
丝杆选型计算公式
丝杆选型计算公式
丝杆选型计算公式是机械设计领域中一个重要的公式，用于计算丝杆的选型参数。
其主要目的是根据负载、速度、力矩等因素确定适合的丝杆型号和规格，以保证机械设备的性能、精度和稳定性。
丝杆选型计算公式包括以下几个方面：
1.负载计算公式：根据负载的大小和方向，计算出丝杆的负载能力。
负载能力主要与丝杆的直径、丝距和材质有关。
2.速度计算公式：根据丝杆的转速和径向力，计算出丝杆的最大转速，以确定其适用于的工作环境。
3.力矩计算公式：根据丝杆的长度、直径和转速，计算出所需的扭矩，以保证丝杆能够满足负载情况下的正常工作。
4.噪声计算公式：根据丝杆的规格、转速和材质，计算出丝杆运行时产生的噪声水平，以确保机械设备能够正常工作。
以上几个方面是丝杆选型计算公式的主要内容，通过运用这些公式，可以选择适合的丝杆类型，并保证其在机械设备中的正常工作。
滚珠丝杆电机选型计算公式
滚珠丝杆电机选型计算公式
一、滚珠丝杆相关参数。
1. 负载力（F）计算。
- 垂直方向负载：如果滚珠丝杆用于垂直方向运动，需要考虑负载的重力。
F = mg+F_f，其中m是负载质量（kg），g = 9.81m/s²是重力加速度，F_f是摩擦力。
- 水平方向负载：F = F_f+F_a，其中F_a是加速力。
加速力F_a = ma，a是加速度（m/s²）。
摩擦力F_f=μ N，对于滚珠丝杆，摩擦系数μ较小，N是正压力（在水平方向时N = mg）。
2. 丝杆导程（P）
- 导程是丝杆旋转一周，螺母移动的距离，单位为mm。
3. 丝杆效率（eta）
- 滚珠丝杆的效率较高，一般在90% - 95%之间，可根据丝杆的质量和类型取值。
二、电机选型计算公式。
1. 扭矩（T）计算。
- 根据能量守恒原理，电机输出的扭矩转化为丝杆的轴向力来推动负载运动。
T=(F× P)/(2πeta)，其中F是负载力（N），P是丝杆导程（m），eta是丝杆效率。
2. 转速（n）计算。
- 电机转速n与丝杆的线速度v有关。
n=(v)/(P)，其中v是负载的线速度（mm/s），P是丝杆导程（mm）。
3. 电机功率（P_m）计算。
- P_m=(T× n)/(9550)，其中T是扭矩（N·m），n是转速（r/min），9550是一个换算系数。
在实际电机选型时，还需要考虑电机的过载能力、工作环境、精度要求等因素，并且所选电机的额定扭矩和额定转速应大于计算得到的数值，以确保系统稳定可靠地运行。
滚珠丝杠选型计算
1 丝杠许用轴向负载计算22L EI n P πα=464d I π=公式带入得42364d LE n P απ=2 丝杠许用转速AEIgL N γπλβ22260=kg N mm kg g /8.9*/10*7800·39-==ργ24d A π=公式推导如下：d Ld L d L E A EIg L N 2272293522221010*780010*10*08.214.3*260*8.01000*860260λλλρπβγπλβ≈===- 则d LN 22710λ≈公式推导过程仅适用于丝杠材料密度为7800kg/m 33 丝杠导程、丝杠长度、轴径、导程角 丝杠导程确定maxmaxN V l =丝杠长度确定轴端预留量螺帽长度最大行程++=L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。
ma mg mg F ++=μ丝杠水平安装时，匀加速移动状态为轴向负载值最大。
ma mg F +=μ丝杠轴径确定公式中，使F≤P ，逆运算求d 1。
4/132164⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥E n PL d απ根据长径比计算轴径d 2。
长径比通常必须小于60。
602≤d L得602L d ≥公式中，使N ≥Nmax ，逆运算求d 3。
（丝杠材料为钢）722310*max *-≥λL N d丝杠材料为其他时，使用下面公式 EL N d 32231060max*8ρβλπ≥取),,m ax (321d d d d ≥丝杠导程角dlπβ=)tan(4 基本额定载荷及寿命相关公式如下表：平均载荷计算如下：3/1332211333322321131⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=t N t N t N t N F t N F t N F F a a a am平均转速如下321332211t t t t N t N t N N m ++++=基本额定静载荷fs F F F Co a a a *),,m ax (321=基本额定寿命6310*⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=am fF Ca Lmam m h N fF Ca N L L 6010*6063⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==l fF Ca Ll L am d 3610⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==如果有已知的L h ，可以用公式反推Ca()23/110*60-=am h m fF L N Ca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。
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结构类型及特点
根据螺纹滚道截面形状和滚动体在滚道中的循环方式对 滚动螺旋进行分类。
（1）螺纹滚道法向截面形状有矩形、单圆弧和双圆弧 三种，如图16-5所示。矩形截面，制造简单，接 触应力高，只用于轴向载荷小，要求不高的传动；单 圆弧截面可用磨削得到较高的加工精度，有较高
的接触强度，为保证接触角 = 45，必须严格控
滚珠丝杆副的选型计算
1.额定寿命计算与工作寿命选择 滚珠丝杆副的额定寿命计算方法与滚动轴承相同即：
考虑到实际使用时、工作温度、 负荷特性和制造精度与标准状态 不完全相符，应将上式加以修正 ，修正后的额定寿命计算公式为 ：
滚珠丝杆副的选型计算
参数的选择可按下表查出
滚珠丝杆副的选型计算
2.当量负荷和当量转速计算 在变负荷和变转速情况下，必须折算成当量负荷和当量转速： （1）负荷不变而转速阶段式变化时，当量转速的计算公式为：
5.滚珠丝杆副选用计算公式
算例
谢谢！
主要参数及标注方法
1．主要参数:
滚动螺旋的主要参数包括公称直径d0，即钢球中心所 在圆柱直径。导程Ph，螺纹旋向，钢球直径Dw，接 触角（滚动体合力作用线和螺旋轴线垂直平面间的夹
角），负载钢球的圈数和精度等级等。GB/T17587.3 －1998 规定了公称直径6～200、适用于机床的滚动 螺旋副和性能要求等，精度分为7个等级，即1、2、3、 4、5、7和10级，其中1级精度最高，10级精度最低， 其他机械可参照选用。
丝杆选型计算
常伟 2010.8.1
工作原理及特点
滚动螺旋传动又称滚动丝杠副或滚动丝杠传动， 其螺杆与旋合螺母的螺纹滚道间置有适量滚动体（绝 大多数滚动螺旋采用钢球，也有少数采用滚子），使 螺纹间形成滚动摩擦。在滚动螺旋的螺母上有滚动体 返回通道，与螺纹滚道形成闭合回路，当螺杆（或螺 母）转动时，使滚动体在螺纹滚道内循环，如图16-4 所示。由于螺杆和螺母之间为滚动摩擦，从而提高了 螺旋副的效率和传动精度。
制径向间隙；双圆弧截面，加工较复杂，但有较高 的接触强度，理论上轴向间隙和径向间隙为零，接 触角稳定。 （2）钢球的循环方式有内循环和外循环两种。
结构类型及特点
图16-5
结构类型及特点
1）内循环方式如图16-4 b），在螺母上开有侧孔，孔内镶有返向器，将相邻两螺纹滚道联 接起来，钢球从 螺纹滚道进入返向器，越过螺杆牙顶进入相邻螺纹滚 道，形成循环回 路。该种循环方式，螺母径向尺寸较小，和滑动螺旋副大致相同。钢 球循环通道短，有 利于减少钢球数量，减小摩擦损失，提高传动效率，但返向器回行槽加工要求高，不适 宜重载传动。
2）外循环方式分为螺旋槽式和插管式，如图16-4 a）。螺旋槽式是在螺母外圆柱表面有螺 旋形回球槽，槽的两端有通孔与螺母的螺纹滚道相切，形成钢球循环通道；插管式和螺 旋槽式原理相同，是采用外接套管作为钢球的循环通道，但无论是哪能种结构，为引导 钢球在通孔内顺利出入，在孔口都置有挡球器。外循环方式结构简单，但螺母的结构尺 寸较大，特别是插管式，同时挡球器端部易磨损。
杆那样运动具有自锁性。因此在某些机构中，特别是垂直升降机构中，必须附加自锁或制动装置。 （4）能够预紧 通过施加预紧力可产生过盈，消除滚珠丝杆副的间隙，提高轴向接触刚度，而摩擦力矩却增加不大。 （5）定位精度和重复定位精度高 由于滚珠丝杆在工作中摩擦小、温升小、爬行、无间隙并可消除轴向间隙和对丝杆进行预拉伸以补偿热膨胀。 （6）同步性好 用几套相同的滚珠丝杆同时驱动相同的部件或装置时，由于反应灵敏、无阻滞、无滑移、其启动的同时性、运动中
的速度和位移速度，都具有准确的一致性。 （7）使用寿命长 滚珠丝杆的摩擦表面为高硬度、高精度，有较长的工作寿命和精度保持性。一般滚珠丝杆副的使用寿命比普通滑动
丝杆副高4~10倍以上。 （8）使用可靠、润滑简单、维修方便 与液压传动相比，滚珠丝杆在正常使用条件下故障率低，维修保养也极为方便；通常只需进行一般的润滑与防尘。 （9）经济性差、成本高 由于结构工艺复杂，故制造成本较高。
当滚动螺旋副在较高转速下工作时，应按寿命条件选择其尺 寸，并校核其载荷是否超过额定静载荷；低速工作时，应按寿命 和额定静载两种方式确定其尺寸，选择其中尺寸较大的；静止状 态或转速低于10r/min时，可按额定静载荷选择其尺寸。
滚动螺旋副的选用计算包括螺旋副寿命计算、静载荷计算、 螺杆强度计算、螺杆稳定性计算、横向振动计算、驱动转矩计算 等。
图16-4
工作原理及特点
传动特点
（1）传动效率高 一般滚珠丝杆的传动的效率达85%~98%，为华东丝杆副的2~4倍。 （2）运动平稳 滚珠丝杆在工作过程中摩擦阻力小，灵敏度高，而且摩擦引述几乎与运动无关，启动摩擦力矩与运动时的摩擦力矩
差别很小。所以滚珠丝杆运动平稳，启动时无颤动，低速时无爬行。 （3）传动可逆和不自锁 与滑动丝杆相比，滚动丝杆突出特点是具有运动可逆性。正运动和逆运动的效率几乎同样高达98%。但没有像滑动丝
（2）转速不变而负荷阶段式变化时，其当量负荷计算公式为：
（3）负荷和转速都变化时，当量负荷的计算公式为：
滚珠丝杆副的选型计算
（4）负荷和转速都按阶段式变化时
（5）负荷单调变化时
滚珠丝杆副的选型计算
3.临界压缩载荷
滚珠丝杆副的选型计算
4.临界速度ຫໍສະໝຸດ 滚珠丝杆副的选型计算5.系统刚度和固有频率
滚珠丝杆副的选型计算
主要参数及标注方法
2.标注方法 滚动螺旋副的型号，根据其结构、规格、精度等级、 螺纹旋向等特征，用代号和数字组成，形式如下：
精度等级 类型 负载钢球圈数 螺纹旋向 公称导程 公称直径 结构特征 预紧方式 循环方式
滚动螺旋副的选用计算
滚动螺旋副由专门生产厂家制造，在选用时，设计者根据工 作条件，受载情况选择合适的类型，确定尺寸后进行组合结构设 计。