伺服进给传动系统设计
进给伺服系统
变换前后由同样的旋转磁势（即产生同样的旋转磁 场）
方法
A、B、C三相坐标系的交流量→D、Q两相固定坐 标系的交流量→转子磁场定向的M’－T’直角坐标系 的直流量
电动机控制对比
直流电动机
与电机电磁转矩相关的主磁通Φ和电枢电流Ia是相 互独立的两个变量
分别控制励磁电流和电枢电流，即可方便地进行转 矩电压U
改变Ke
即改变磁通量Φ（改 变激磁回路电阻Rj以 改变激磁电流Ij）
在电枢回路中串联调 节电阻Rt，此时，转 速公式变为
n (U IaRa) ke
n U Ia (Ra Rt ) ke
大惯量直流伺服电机
又称：
宽调速直流伺服电机、直流力矩电机
激磁方式：
PWM调速的特点
开关频率高 纹波系数低 频带较宽 可在高峰值电流下工作
4.4 交流伺服系统
含义：
使用AC电机的伺服系统
分类：
交流感应电机（异步）：结构简单，容量大， 价格低，一般用作主运动的驱动电路
交流同步电机（永磁）：进给运动的驱动电 机
永磁同步式交流伺服电机
组成：
交流伺服电机调速
永磁式
特点：
输出力矩大：
高性能的磁性材料，产生强磁场φ，具有大的矫顽力和足 够的厚度，能承受高的峰值电流以满足快的加减速要求
增加转子的槽数和槽的截面积，增大磁极对数，使得转矩惯量比增大，电枢电感减小，电机的机械时间常数和电气 时间常数都减小，改善响应的快速性。
大惯量直流伺服电机
特点：
大惯量的结构使在长期过载工作时具有大的 热容量，过载能力强，允许持续过载的时间 长。
之内成为不稳定因素，设计和调试较困难
4.2 步进电机及其调速
《进给伺服系统》课件
简介
了解进给伺服系统的概念、应用领域，以及其在工业领域中的重要性。快速 掌握进给伺服系统的基本定义和特点。
构成
伺服电机
了解伺服电机在进给伺服系统中的作用以及 不同类型的伺服电机。
编码器
介绍编码器的作用和重要性，探讨不同编码 器类型和应用。
电力放大器
深入了解电力放大器的原理和功能，它在进 给伺服系统中扮演的角色。
《进给伺服系统》PPT课件
# 进给伺服系统PPT课件大纲 ## 简介 - 什么是进给伺服系统？ - 进给伺服系统的应用领域 - 进给伺服系统的特点和重要性 ## 进给伺服系统的构成 - 伺服电机 - 电力放大器 - 编码器 - 控制器 ## 进给伺服系统的工作原理 - 指令输入和控制信号生成 - 反馈信号获取与处理 - 控制信号输出和执行 ## 进给伺服系统的性能参数 - 定位精度调Fra bibliotek和优化1
伺服参数设置
详细讨论伺服参数设置的重要性，以
模拟调试和实际调试
2
及如何根据需求进行调整。
介绍模拟调试和实际调试的流程，以
及优化过程中可能遇到的挑战。
3
优化方法和注意事项
提供一些优化方法和注意事项，帮助 读者更好地调试和优化进给伺服系统。
进一步发展
数字化技术
探讨数字化技术对进给伺服系统的发展和应用的影响。
性能参数
定位精度
介绍进给伺服系统 的定位精度参数及 其对系统性能的影 响。
重复定位精度
探讨系统的重复定 位精度参数，以及 如何优化系统以实 现更高的精度。
响应速度
详细说明进给伺服 系统的响应速度参 数，以及如何提高 系统的响应速度。
负载惯性比
介绍负载惯性比在 进给伺服系统中的 重要性，以及如何 平衡负载和惯性。
数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计
数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计摘要：数控车床在制造业中起着至关重要的作用。
为了提高生产效率和产品质量，设计一个稳定可靠、精确灵活的二维运动伺服进给系统尤为重要。
本文将针对数控车床工作台的二维运动伺服进给系统进行设计，包括运动控制算法、驱动器选型、传感器选择等方面。
1.引言数控车床是一种以电子技术、计算机技术和车床技术为基础的现代化机床。
它通过运动控制系统实现工作台的运动，可以实现复杂的加工工艺。
二维运动伺服进给系统是数控车床的核心部件之一2.运动控制算法运动控制算法是二维运动伺服进给系统的核心技术之一、常用的运动控制算法包括PID控制算法、自适应控制算法等。
PID控制算法是一种经典的，应用广泛的控制算法，它根据测量值与期望值的差异计算出控制量，并对系统进行修正。
自适应控制算法则是根据系统的参数变化自动地调整控制参数。
在设计二维运动伺服进给系统时需要根据实际情况选择合适的控制算法。
3.驱动器选型驱动器是实现工作台运动的关键部件，它将控制信号转换为电力信号，驱动电机工作。
在选择驱动器时需要考虑工作台的负载情况、速度要求和精度要求等因素。
常用的驱动器有直流伺服驱动器、交流伺服驱动器和步进驱动器等。
在设计二维运动伺服进给系统时需要根据实际情况选择合适的驱动器。
4.传感器选择传感器可以实现对工作台位置、速度和负载等参数的测量，是二维运动伺服进给系统的重要组成部分。
根据需要可以选择位置传感器、速度传感器和负载传感器等。
常用的位置传感器有编码器、激光干涉仪等，速度传感器有霍尔传感器、光电传感器等，负载传感器有压力传感器、力传感器等。
在设计二维运动伺服进给系统时需要根据实际需求选择合适的传感器。
5.结论设计一个稳定可靠、精确灵活的二维运动伺服进给系统对于提高数控车床的加工精度、提高生产效率具有重要意义。
本文针对数控车床工作台的二维运动伺服进给系统进行了详细的设计，包括运动控制算法、驱动器选型、传感器选择等方面。
CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计
__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。
数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。
在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。
然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。
在根据已确定传动比来确定带传动。
通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。
选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。
最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。
然后完成伺服系统的设计。
在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。
设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。
通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。
设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。
关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。
数控机床纵向进给伺服系统设计综述
陕西科技大学目录1.1 设计任务 (2)1.设计题目： (2)2.设计内容与要求 (2)1.2 总体方案设计 (2)1.2.1带有齿轮传动的进给运动 (2)1.3 机床进给伺服系统机械部分设计计算 (2)1.选择脉冲当量 (2)2.计算切削力 (2)1）纵车外圆 (2)2)横切端面 (2)3.滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (3)1）纵向进给丝杠 (3)2)轴承选择。
(7)3）定位精度校核 (8)4.齿轮传动比计算。
(9)总结 (10)参考文献 (11)数控机床纵向进给伺服系统设计1.1 设计任务1.设计题目：数控机床纵向进给伺服系统设计2.设计内容与要求课题说明某一数控机床纵向进给伺服系统设计要求如下：纵向最大进给力为5000N，工作台重300Kg，工件及夹具的最大重量为500Kg，工作台纵向行程680mm，进给速度1～4000mm/min，快速速度15m/min。
导轨为矩形，表面粘贴聚四氟乙烯软带（摩擦系数为：0.04）。
要求的定位精度为±0.006mm。
设计内容——传动系统设计，主要包括运动转换机构、连接支撑方式等。
设计参数如下：(1)纵向行程：680mm(2)最大加工直径：在床面上 400mm在床鞍上 210mm(3)最大加工长度：1000mm(4)纵向进给速度：0.001～4m/min(5)纵向快速速度：15m/min(6)工作台重：300Kg(7)工件及夹具的最大重量：500Kg(8)摩擦系数为：0.04(9)代码制：ISO1.2 总体方案设计1.2.1带有齿轮传动的进给运动图1—1图1—2数控机床的伺服进给系统采用闭环系统，由于是数控机床纵向伺服系统，总体方案，从电动机出来带有齿轮传动，配上滚珠丝杠（采用滚珠丝杠可以提高系统的精度和纵向进给整体刚度）。
1.3 机床进给伺服系统机械部分设计计算1.选择脉冲当量根据设计任务书要求确定脉冲当量，纵向为0.01mm/步，横向为0.005mm/步（半径）。
精密复合数控磨床伺服进给系统优化设计
Ｄ Ｉ Ｎ Ｇ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｘ ｉ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｙ ａ ｎ ， Ｚ ＨＡ Ｏ Ｈ ｏ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ， Ｔ ｉ ａ ｎ Ｆ ｅ ｉ （ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ２ ２ ４ ９ 。Ｃ Ｈ Ｎ）
精密复合数控磨床是保证航 空业 、 军事及光学元 件等 尖端 领 域 发 展 的关 键 设 备 ¨ Ｊ 。 国家 在 高 档 数 控
机床 与 基 础 制 造 装 备 科 技 重 大 专 项 （ ２ ０ ０ ９ Ｚ Ｘ ０ ４ ０ ０ １ — １ ２ ２ ） 子课 题 精 密 复 合 数 控 磨 床 的研 制 中提 出 了要 达 到 国际 同类产 品的技术 水平 。磨 床 采用 直线 电动 机伺 服系 统 ， 其 加 工精 度主 要 取决 于 系 统 的 动态 特 性 Ｊ 。 对 磨 床伺 服系 统进 行 建模 和 优 化 ， 可 以 得 到 系统 动 态 特性 的最优 匹 配参 数 ， 从 而 对 数 控机 床参 数 调 节 具 有
指 导 意 义。
＝
［ ｕ 一 Ｒ ｑ 十 手 峨一 ］（ ２ ）
ｙ ｄ ｘ： ＝ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（ ４ 斗 ）
未 ＝ ｛ ［ ＋ （ 一 Ｌ ｑ ） ］ ｝（ ３ ）
式中： “ 、 “ 为动 子 电压 ； ｉ 、 ｉ 。 为 动 子 电流 ； 。 、 为 三
优 化 方法 的有 效性 。
关键 词 ： 精 密机 床
直 线 电动机
粒 子群 算 法
伺 服进 给 系统
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ３ ５ ９ ． ４
文 献标 识码 ： Ａ
Ｏｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ＣＮＣ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ
数控进给伺服系统课件
t
下午11时20分
数 控 技 术
第一节 概述
⒋ 响应速度快且无超调
这是对伺服系统动态性能的 要求，即在无超调的前提下， F
第 四 章 进 给 伺 服 系 统
执行部件的运动速度的建立时 间 tp 应尽可能短。 通常要求从 0→Fmax （Fmax→0），其时间应小于 200ms，且不能有超调，否则
tp
第 四 章 进 给 伺 服 系 统
节距2τ（2mm）
馈单元；机械执行部件。
6
下午11时20分
数 控 技 术
第一节 概述
位置控制单元 CNC 插补 指令 + 位置控制调节 器
速度控制单元 +
-
第 四 章 进 给 伺 服 系 统
速度控制 调节与驱动
机械执行部件
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
电机
检测与反馈单元
7
下午11时20分
数 控 技 术
第一节 概述
8术
第一节 概述
⒉ 输出位置精度要高
静态：定位精度和重复定位精度要高，即定位误 差和重复定位误差要小。(尺寸精度)
第 四 章 进 给 伺 服 系 统
动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误 差表示。 (轮廓精度)
灵敏度要高，有足够高的分辩率。
9
下午11时20分
数 控 技 术
第一节 概述
一. 进给伺服系统的定义及组成
1、定义：
进给伺服系统(Feed Servo System)——以移动部 件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。
第 四 章 进 给 伺 服 系 统
2、组成：
进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置控 制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与反
数控车床伺服进给系统设计
２ ２ 滚珠丝 杠副载 荷及转 速计 算 ． 这里 的载荷及转 速是 指 ，滚珠丝 杠 的当量载荷 Ｆ 与 当量转 速 ． 当负 荷与转 速接 近正 比变 化时 ，各 种转 速使 用机会均 等 ，可按下 列公 式计算 ：
作 ｆｒ０嵩－５ ， ，． 口人 助 工师 主 从机 实 实 教 方 研 誓 期 昊－６０） 宁 市 ，理 程 ，要 事 械 习训 学 面 究 ｊＣ ２ ９－ 男 ｆ 营 ，１ ８ ｆ ：奥。 ２ ｔ ￣ １１ 日 吴 （ 矶买．毅力饼 头 罕 圆咒
Ｆ一 ＝ Ｆ进 拾＋ Ｆ ｉ
（） ４
则 Ｆｒ ｏ ＝＝２０ ０ ． —２ｏ ４ ８Ｎ．故 Ｆ － ０ ＋４ ８ ｏ ． ￣
＇’ ：
一１３ ８Ｎ ３
２ ２Ｐｈ
堡 二 堡 ！ 一 坚± 二
”
（） ５
则 ｎ 一
－ ２ ８ｒ ｍｉ． ０ ／ ｎ
吴奥 嵩
数 控 车 床 伺 服 进 给 系统设 计
８ ７
Ｆ：
ｍ
±
３
（） ２
假设 刀架 重量 １ ０ｋ ，溜板 重量 ２ ｇ ０ ｇ Ｏｋ ，电机 重量 １ ０ｋ ０ ｇ
Ｆ ＝ ｇ ｉ
・
（） ３
式 中 ，为滚动 摩擦 系数 ，取 ， ． ０ ，则 Ｆ ｉ ． ０ ×（ ０ ＋２ ） ０ ． ． ＝０ ０ ４ ＝Ｏ ０ ４ ｉ ０ ０ ×１ ＝４ ８Ｎ
１ 伺 服进给 系统主 要技术 参数
（ ）进 给运动行 程． Ｘ 轴 ：３ ０ｍｍ；Ｚ轴 ：９ ０ｍｍ． １ ５ ５ （ ）进 给速度 范围． Ｘ 轴 ：１ ０ ２ ～５０ ０ｍｍ／ ｎ ｍｉ；Ｚ轴 ：１ ０ ～６０ ０ ｍｍ／ ｎ ｍｉ． （ ）快 速移动 速度． Ｘ 轴 ：１ ｍｉ ；Ｚ轴 ：１ ｍｉ． ３ ２ｍ／ ｎ ２ｍ／ ｎ （） 最大进 给力．Ｘ 轴 ：２０ ０Ｎ；Ｚ轴 ：５０ ０Ｎ． ４ ０ ０ （）定 位精度 ．Ｘ 轴 ：０ ０ ４ ｒｍ／ ０ ５ ．０ ａ ３ ０ｍｍ；Ｚ轴 ：０ ０ ４ｒｍ／ ０ ． ０ ａ ３ ０ｍｍ． （） 重复定位 精度 ．Ｘ 轴 ：０ ０ ２ｍｍ／ ０ ６ ． ０ ３ ０ｍｍ；ｚ轴 ：０ ０ ２ｍｍ／ ０ ．０ ３ ０ｍｍ． （ ）横 向滑板 上刀 架重 量 ：１ ０ｋ ． ７ ０ ｇ ２ 数控 车床伺服 进给 系统 ｘ 轴 设计 ２ １ 确定 滚珠丝杠 导程 Ｐ ． ｈ
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F1.3 滚动导轨
• • • • • 负荷计算 等效载荷计算 静态安全系数校核 平均负荷计算 寿命计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.1 初选丝杠直径
(1) 估算传动扭矩 初选丝杠轴直径有类比法和计算法两种。以下只讲计算法。 设稳态力为F(N)，总的工作质量为m(kg)，最大加速度为a(m/s2)， 丝杠导程为l(mm)，则丝杠所承受的扭矩T(N·m)为
内容提要： 本讲为伺服进给传动系统的应用总结
先介绍伺服进给传动系统的组成，然后讲述伺服 进给传动系统设计过程，包括丝杠、导轨及伺服电机 选择、计算。
专题1
伺服进给传动系统设计
主轴 导轨滑块 导轨
联轴器 伺服电机
滚珠丝杠 固定单元
滚珠丝杠
圆导轨 圆导轨 滑块 导轨支撑 直线轴承 导轨支座 滚珠丝杠支撑单元 滑块 联轴器
(1) 名义寿命
Fa0
Fa0
Fa0螺母预紧负荷
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.6 寿命计算
(2) 寿命时间
L Lh 60 N m
Nm——丝杠平均转速 (r/min) （计算方法见F1.1.7小节）
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.7 平均轴向负荷与平均转速
(1) 平均轴向负荷
3 F i si
Fam 3
s
i
式中，Fam为平均轴向载荷(N)，Fi为第i段轴向载荷(N)，si为第i段 载荷下的行程。
F1.1 滚珠丝杠
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.8 支承轴承的寿命
(1) 平均轴向负荷
Fam
Fi s i si
1/
式中， 为与轴承型式有关的指数。对于球轴承， = 3；对于圆 锥滚子轴承， = 10/3。
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.1 初选丝杠直径
(3) 验算键的挤压应力 设键的尺寸为：宽高长= b h l (mmmm mm)，则挤压应 力 p (MPa) 验算公式如下：
2000T p [ p] dk (l b / 2)
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.2 伺服电机
• • • • • 滚珠丝杠效率 稳态扭矩计算 惯性扭矩计算 最大扭矩、功率计算 平均扭矩验算
F1.1 滚珠丝杠
• • • • • • • • • 目录
初选丝杠直径 丝杠强度的精确校核 确定滚珠丝杠的安装方式 验算极限转速和极限载荷 静态安全系数 丝杠寿命计算 平均轴向负荷与平均转速 支承轴承的寿命 丝杠进给系统刚度计算
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.4 验算丝杠极限转速和极限载荷
(3) 临界转速验算
d1 nc c f c 2 107 Lb
式中，d1为丝杠底径；Lb为最大丝杠支承间距；fc=0.8 (安全系 数)，c为与安装方式有关的系数，其值为：4.3(固定-自由)、 12.1(支持-支持)、18.9(固定-支持)、27.4(固定-固定)。
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.8 支承轴承的寿命
(2) 径向负荷
w d 2 L g Fr 2 8
式中，d 为丝杠直径(mm)，L 为丝杠长度(mm)， 为材料密度， g 为重力加速度。
F1.1 滚珠丝杠
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.4 验算丝杠极限转速和极限载荷
(2) 拉压极限载荷验算
F2 116d12
式中，d1为丝杠底径。 综合(1)、(2)两项，有：
F允 min( F1 , F2 )
F1.1 滚珠丝杠
F允 min( F1 , F2 , Fa max )
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.6 寿命计算
(1) 名义寿命
f a f c Ca 6 L 10 f F F ( ) a0 w am
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.7 平均轴向负荷与平均转速
(1) 平均轴向负荷 需要注意的一点：若在一个工作循环内的分段轴向载荷Fi的方 向不同（即Fi有正、负之分），则须分别计算两个方向的平均轴 向载荷Fam+和Fam-（当计算一个方向的平均负荷时，假设另一个 方向的负荷为零），取其中较大的一个作为工作循环内的平均轴 向载荷。Fam+和Fam-的计算方法如下：
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.8 支承轴承的寿命
(3) 当量动载荷
P 0.4 Fr Y1 Fam P Fr
固定侧轴承 支持侧轴承
式中，Y1 为轴向负荷系数，由轴承样本上查出
F1.1 滚珠丝杠
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.4 验算丝杠极限转速和极限载荷
(4) 验算DN值
d p n p 70,000
式中，dp为滚珠丝杠中径(mm)；np为由DN值限制的滚珠丝杠极 限转速(r/min)。 综合(3)、(4)两项，有：
Fam 3
F s F s F s s1 s 2 s 3 s 4 s 5
3 1 1 3 2 2 3 3 3
Fam
3
F4 s 4 F5 s 5 s1 s 2 s 3 s 4 s 5
3
3
平均轴向载荷Fam为
Fam maxFam , Fam
Hebei University of Technology
伺服进给传动系统设计
李为民 教授 河北工业大学机械工程学院
School of Mechanical Engineering
专题1
伺服进给传动系统设计
式中，K—应力集中系数，KR— 表面粗糙度系数，—绝对尺寸影 响系数，—表面状态系数。各系 数可从机械设计手册上查到。
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.2 轴强度的精确校核
(2) 静强度安全系数校核
Ss
Z p s 3Tmax
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.9 丝杠进给系统刚度计算
(1) 轴向定位预紧轴承刚度KB 在轴向预紧力Fa0(N)作用下，轴承刚度
式中， fc为寿命可靠性系数， fa为精度影响系数，fw为负荷系 数，Ca为基本额定动负荷，Fam为平均轴向负荷（计算方法见 F1.1.7小节），Fa0螺母预紧负荷（其涵义见下页）。
3
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.6 寿命计算
成对角接触 轴承
深沟 球轴承
La
(计算压杆稳定性)
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.4 验算丝杠极限转速和极限载荷
(1) 压杆稳定性验算
d14 F1 99806s f s 2 La
式中， d1为丝杠底径；La为最大丝杠支承间距；fs=0.5~0.8 (安全 系数)；s为与安装方式有关的系数，其值为：0.25(固定-自由)、 1(支持-支持)、2(固定-支持)、4(固定-固定)。
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.1 初选丝杠直径
(2) 按扭转强度估算轴径
d min
T 17.2 3 [ ]
mm
式中，[ ]为许用扭转剪应力(N/mm2)，对于滚珠丝杠常用材料中碳 钢，其取值为25 ~ 45。 计算出dmin后，根据轴的直径系列向上圆整(如果使用外购联轴 器，也可以根据联轴器的系列圆整) ，得出丝杠的最小直径d0。
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.7 平均轴向负荷与平均转速
(2) 平均转速
Nm
Nt t
i
i i
60 si l ti
式中，第 i 段时间 ti 的单位为秒(s)，丝杠导程 l 与 si 使用同一长 度单位。
[S s ]
式中，Zp的意义同前；Tmax为最大扭矩(Nm)，[SS]为许用安全系数。
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
Lb
(计算极限转速)
F1.1.3 确定滚珠丝杠的安装方式
固定-自由 支持-支持 固定-支持 固定-固定
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.7 平均轴向负荷与平均转速
(1) 平均轴向负荷 假设在一个工作循环内 5 段载荷 F1 ~ F5 的对应行程为 s1 ~ s5， 且 F1、F2、F3 为正，F4、F5 为负，则分向平均轴向载荷 Fam+ 和 Fam- 为
F1.1 滚珠丝杠
专题1
伺服进给传动系统设计
F1.1.9 丝杠进给系统刚度计算
丝杠进给系统的刚度 K 按下式计算：
1 1 1 1 K KS KN KB
式中，K 为丝杠进给系统的轴向刚度；KS 为丝杠刚度；KN 为丝 杠螺母刚度；KB 为支承轴承刚度。
专题1
伺服进给传动系统设计