(完整版)TBI滚珠丝杠选型计算举例讲解.docx

安昂传动 1传动世界

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 ) l n = 1200mm

固定端轴承到螺母间距离L k = 1200mm

设计后丝杠总长 = 1600mm

最大行程 = 1200mm

工作台最高移动速度 V man = 14 （m/min）

寿命定为 L h = 24000 工作小时。

μ= 0.1 （摩擦系数）

电机最高转速 n max = 1800（r/min ）

定位精度：

最大行程内行程误差 = 0.035mm

300mm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/sec 2( 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

轴向载荷进给速度

a w

（ N）

工作时间比例F =F+F(mm/min)

安昂传动 2传动世界

无切削轻切削普通切削重切削F1=2000

F2=4000

F3=7000

F4=11000

V

1

=14000q =15

=10001

V

2

q =25

2

V =600q =50

33

V 4=120q4=10

F a ---轴向载荷（N）F ---切削阻力（N）F w---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 ho =10(mm)

运转方式进给速度进给转速(mm/min)(r/min)

无切削V 1=14000n1=1400

轻切削V 22

=1000n =100普通切削V 32

=600n =60重切削V 4=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C a≥39673N

以C a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： d 0=40mm丝杠底径： d 0 =33.9mm 导程： P ho=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

F

ao = F/3=11000/3≈ 3666 N max

丝杠螺纹长度

L u=L1-2L e L1=L u+2L e

=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)。

得丝杠螺纹长度≥ 1364m。

在此取丝杠螺纹长度L 1=1400mm

则轴承之间的距离L s=1400mm

丝杠编号： FDG - 10R - P5 - 4.5 -1600 × 1400

丝杠公称直径

公称直径由允许工作转速与工作容许轴向载荷来推算得出。

临界转速及允许工作转速：

n kper≤0.8 ×n k n k≥ n kper /0.8

以安装形式确定 f nk取 18.9 。

可知丝杠螺母底径大于? 13.7

当P ho=10(mm)、最高转速达到 1400（r/min ）时，系列表中适合的公称直径 d0≥32mm。

上述由额定动载荷 C a求得的公称直径 d 0=40mm>32，满足条件，否则

公称直径还应加大。

丝杠编号：FDG 40 × 10R – P5 - 4.5 -1600 × 1400

滚珠丝杠传动系统刚度

初始条件：失位量= 0.045mm。

滚珠丝杠系统之间各元部件（丝杠、螺母、支承轴承），在此设为：

0.04mm。此时滚珠丝杠系统各元部件单边弹性变形量为： 0.02mm。此时为无切削运动时的轴向载荷 2000N。

丝杠刚度

当 L s1=L k，R s为最小，一般情况下计算最小刚度值。

δ = F a/R s

=2000/176≈11.4 μm

螺母刚度

在此预紧载荷为额定动载荷的 10%，螺母刚度从表中查出 R=2128N/μm从

表中查出额定动载荷 C a=48244N,在此ε取 0.1 ．

δnu=F a/R nu

=2000/1554≈ 1.3μm

支承刚度

支承轴承刚度 R aL可从轴承生产厂产品样本中的查出。

在此 R aL=1020N/μm

R aL=F a/ δaLδ aL=F a/R aL

= 2000/1020≈ 2μm

轴向总刚度

1/R tot = 1/R s + 1/R nu + 1/R aL

=1/176 + 1/1554 + 1/1020

≈1/138R tot≈137 N/ μm

总弹性变形量 ( 单边 )

δt ot =δ s +δnu +δaL

=11.4+1.3+2

=14.7 μm ≤ 20 μm，合格。

从丝杠轴向总刚度的问题上来讲，丝杠的刚度有时比螺母的刚度重要，

最佳提升刚性的方法是提高丝杠的刚度，而不是在螺母上施加太重的预紧载荷

( 预紧载荷最高为额定动载荷的 10%)，如果将丝杠的安装方式改为（固定 - 固定）式，轴向总刚度的最小刚度 R tot≈305N/μm 、总弹性变形量 ( 单边 ) δs =6.7 μm 。