滚珠丝杠选型计算步骤及计算公式.docx
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滚珠丝杠选型计算步骤及计算公式
随着很多小伙伴在学习非标设备设计过程中。
许多小伙伴在对自己的设备所需要的滚珠丝杠选型时，面对丝杠资料上给的复杂的计算公式和繁杂选型步骤，感觉无从下手，不知道那些是需要重点考虑的关键点。
为了使滚珠丝杠的选型步骤更为清晰简便，更既具备可操作性，我结合多年来丝杠的选型经验，对丝杠的选型做了一些归纳、简化，让丝杠的选型选型更为简单明了。
顺便对应的伺服电机的选型也做说明。
以下是我们在非标设备设计中对《滚珠丝杠选型计算》的步骤，在滚珠丝杠使用安装及各种皮带运用场合等过程中需要用到的一些计算公式和资料，如具体需要了解计算方法和各种参数的选型计算方法的视频教程，请加群进入直播课程和老师进行交流。
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主要包含以下几个部分内容：
1、滚珠丝杠选型计算流程
2、滚珠丝杠驱动扭矩计算方法及相关伺服电机驱动功率计算方法
一、滚珠丝杠选型计算流程
1丝杠许用轴向负载计算
（1.1）
P
丝杠许用轴向负载
N
α
安全系数
0.5
E
杨氏模量
2.08*105
N/mm2（MPa）
d
丝杠轴底径
mm
L
安装距离
mm
I
丝杠轴截面最小惯性矩
mm4
（1.2）
n
取决于丝杠安装方法的系数
支撑-支撑
n=1
固定-支撑
n=2
固定-固定
n=4
固定-自由
n=1/4
公式（1.2）带入（1.1）得
（1.3）
2丝杠许用转速
（2.1）
N
丝杠许用转速
r/min
β
安全系数
0.8
g
重力加速度
9.8*103
mm/s2
γ
丝杠材料比重（单位体积材料产生重力）
N/mm3
A
丝杠最小截面积
mm2
（2.2）
λ
取决于丝杠安装方法的系数
支撑-支撑
λ=π
固定-支撑
λ=3.927
固定-固定
λ=4.730
固定-自由
λ=1.875
公式推导如下：
则（2.3）
（2.3）公式推导过程仅适用于丝杠材料密度为7800kg/m3
3丝杠导程、丝杠长度、轴径、导程角
3.1丝杠导程确定
（3.1）
l
丝杠导程
mm
Vmax
负载移动最大速度
mm/min
Nmax
丝杠最大转速
r/min
3.2丝杠长度确定
（3.2）
3.3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。
（3.3）
F
轴向最大负载
N
m
被移动物体重量
kg
丝杠水平安装时，匀加速移动状态为轴向负载值最大。
（3.4）
3.4丝杠轴径确定
公式（1.3）中，使F≤P，逆运算求d1。
（3.5）
根据长径比计算轴径d2。
长径比通常必须小于60。
得
公式（2.3）中，使N≥Nmax，逆运算求d3。
（丝杠材料为钢）
（3.5）
丝杠材料为其他时，使用下面公式
（3.6）
取
3.5丝杠导程角
（3.7）
β
丝杠导程角
4基本额定载荷及寿命
运转条件
轴向负载
平均转速
使用时间
匀加速运动
Fa1
N1
t1
匀速运动
Fa2
N2
t2
匀减速运动
Fa3
N3
t3
相关公式如下表：
丝杠水平
丝杠竖直
速度
平均载荷计算如下：
（4.1）
平均转速如下
（4.2）
基本额定静载荷
（4.3）
Co
基本额定静载荷
N
fs
静态安全系数
正常运行
Fs=1~2
有振动、冲击
Fs=2~3
基本额定寿命
（4.4）
（4.5）
（4.6）
L
丝杠寿命-转数
r
Lh
丝杠寿命-小时
h
Ld
丝杠寿命-行程
km
f
负载系数
几乎无振动、无冲击
f=1~1.2
稍有振动、冲击
f=1.2~1.5
强烈振动、冲击
f=1.5~3
如果有已知的Lh，可以用公式（4.5）反推Ca
（4.7）
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。
5丝杠驱动扭矩
丝杠系统驱动扭矩可由下式计算
（5.1）
T
丝杠驱动扭矩
Nm
T1
加速产生的扭矩
Nm
T2
负载扭矩（匀速运动时的扭矩）
Nm
T3
预压扭矩
Nm
T4
其他扭矩
Nm
几乎无振动、无冲击
f=1~1.2
稍有振动、冲击
f=1.2~1.5
强烈振动、冲击
f=1.5~3
（5.2）
（5.3）
（5.4）
（5.5）
（5.6）
（5.7）
α
角加速度
rad/s
J
惯性矩/转动惯量
kgm2
JW
移动物基于丝杠换算的惯性矩
kgm2
JS
丝杠轴惯性矩
kgm2
JA
丝杠轴侧齿轮惯性矩（无齿轮时取0）
kgm2
JB
电机侧齿轮惯性矩（无齿轮时取0）
kgm2
mW
移动物质量
kg
mS
丝杠质量
kg
l
导程
mm
d
丝杠轴外径
mm
L
丝杠轴长度
mm
ρ
丝杠密度
kg/m3
A
减速比（无减速器时取1）
N
电机最终加速完成时的转速
r/min
t
加速时间
s
（5.8）
（5.9）
P
丝杠轴向负载
N
l
导程
mm
A
减速比
（5.9）
Fa
预压负载
N
其他扭矩指除了上述扭矩之外产生的扭矩，例如支撑轴承的摩擦扭矩及油封滑动阻力扭矩等。
根据计算得到的T，可以选择电机。
2、滚珠丝杠驱动扭矩计算方法及相关伺服电机驱动功率计算方法
2.1丝杠正常运行负载扭矩计算
μ＝0.01～0.03
L=螺距（m）
F=推力或阻力
2.2丝杆电机端驱动惯量
L1螺距：
（mm）、L2螺距：
（m）、Z减速比
以上是我们在《滚珠丝杠选型计算》中总结的一些使用技巧，希望对大家所有帮助，如果大家需要更多的一些关于《滚珠丝杠选型计算》或其它《非标设备设计和标准件选型计算》的学习资料和视频教程，可以登录精攻开物教育官网（）进行相关资料下载和学习咨询。
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