滚珠丝杠副参数计算与选用Word文档格式.docx

1、按滚珠丝杠副预期运行距离Ls（千米）计算：有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负荷Fmax 计算：Cam=feFmax（N） 式中：9 页Ln-预期工作时间（小时，见表5） Ls-预期运行距离（km）,一般取250km。fa-精度系数。根据初定的精度等级（见表6）选。fc-可靠性系数。一般情况fc=1。在重要场合，要求一组同样的滚珠丝杠副在同样条件下使用寿命超过希望寿 命的90以上时fc 见表7选fw-负荷系数。根据负荷性质（见表8）选。fe-预加负荷系数。（见表9） 表5 各类机械预期工作时间Ln表6 精度系数fa机械类型Ln（小时）普通机械500010000 精度等级1.2.34.5710

2、 普通机床1000020000 数控机床20000 精密机床20000 测示机械15000 航空机械1000 fa1.00.90.80.7 表7 可靠性系数fc可靠性% 909596979899 fc10.62 0.53 0.44 0.330.21 表8 负荷性质系数fw负荷性质无冲击（很平稳）轻微冲击伴有冲击或振动fw11.21.21.51.52 表9 预加负荷系数fe预加负荷类型轻预载中预载重预载fe 6.7 4.5 3.4 以上三种计算结果中，取较大值为滚珠丝杠副的Camm。5、按精度要求确定允许的滚珠丝杠最小螺纹底d2ma. 滚珠丝杠副安装方式为一端固定，一端自由或游动时（见图-5）式

3、中：E-杨氏弹性模量21105N/mm2dm-估算的滚珠丝杠最大允许轴向变形量（mm）Fo-导轨静摩擦力（N）。Fomow（mo 为静摩擦系数）L-滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离（mm） L行程安全行程余程螺母长度一半支承长度的一半行程（24）Ph+4Ph+（46）Ph+（1/201/10）行程（1.051.1）行程（1014）Ph b. 滚珠丝杠副安装为两端支承或两端固定（见图-5）L-两个固定支承之间的距离（mm） L行程安全行程两个余程螺母长度一支承长度（1.11.2）行程（1014）Ph 其中 重复定位精度或 定位精度，上述两种方法估算出的小值为为系统刚性最小处刚度值，见下文1

4、2、13项计算） 滚珠丝杠副公称中径domd2m+Dw（钢球直径）一端固定，一端自由G-Z 一端固定，一端游动G-Y 二端支承J-J 二端固定G-G 图56、确定滚珠丝杠副规格代号按照计算出的Ph,Cam 及传动方式，使用情况，可在样本中先查出对应的滚珠丝杠公称直径do，应注意dodom, CaCam，但不宜过大，否则会使滚珠丝杠副转动惯量偏大，结构尺寸也偏大。接着确定循环圈数，滚珠螺母规格代号及相关的安装连接尺寸。7、确定预紧滚珠丝杠副预紧力Fp当选择预紧螺母型式的滚珠丝杠副时需确定预紧力Fp。当最大轴向工作载荷Fmax 能确定时Fp=1/3 Fmax 当最大轴向工作载荷不能确定时Fp= C

5、a 其中 值按表10选择，Ca 是额定动载荷，可在样本上查到。表10轻载荷中载荷重载荷0.05 0.075 0.1 8、计算行程补偿值C 和预拉伸力F1考虑到丝杠运转过程中温升对丝杠副导程精度的影响，在精级要求较高的场合，应对滚珠丝杠副适当的预拉 伸。对预拉伸的滚珠丝杠副规定目标行程值C,并计算预拉伸力。C-行程补偿值（mm） Dt-温度变化值23a-丝杆的线膨胀系数11.810-6度 Lu-滚珠丝杠副的有效行程（mm） Lu工作台行程螺母长度两个安全行程行程 （814）Ph F1-预位伸力（N） d2-滚珠丝杠螺纹底径（mm） E-杨氏弹性模量2.1105（N/mm2） Dt-滚珠丝杠温升2

6、3 d2do-Dw （Dw：钢球半径）9、确定滚珠丝杠副支承用轴承规格型号计算轴承所受的最大轴向载荷FBmax,有预拉伸的滚珠丝杠副应考虑到预拉伸力Ft。按滚珠丝杠副支承的要求选择轴承的型号。确定轴承内径：为便于丝杠加工，轴承内径最好不大于滚珠丝杠的大径。在选用内循环滚珠丝杠副时必须有 一端轴承内径略小于丝杠底径d2。其次轴承样本上规定的预紧力应大于轴承所承受最大载荷FBmax 的1/3。有关轴承的其它验算项目可查轴承样本。10、滚珠丝杠副工作图设计滚珠丝杠副的螺纹长度LS=Lu+2Le Le 余程见表-2 Lu=行程螺母长度滚珠丝杠副螺母的安装连接尺寸可查样本。滚珠螺母不应该承受径向载荷及颠

7、覆力矩，应使作用在螺母上的轴向合力通过丝杠轴心。可以用螺母的外圆柱面及法兰凸缘的内侧作安装基准，同时要求螺母座孔与丝杠轴承孔同心。螺母座孔端面 与螺母座孔轴线垂直。当所受载荷冲击力不大时，可仅用螺母法兰凸缘的内侧面作安装基准面，这时应保证螺 母座面与导轨垂直。装配时应找螺母外圆与丝杠支承轴承孔同心。插管式滚珠丝杠副水平放置时，为使滚珠的循环更加滚畅，应将插管置于滚珠丝杠轴线的上方。设计螺母座，轴承座及紧固螺钉时要注意保证足够的刚性。在承载方向设计加强筋。由工作图确定滚珠丝杠长度尺寸。11、电机的选择作用在滚珠丝杠副上各种转矩计算。外加载荷产生的摩擦力矩TF（N.m） 滚珠丝杠副预加载荷Fp 产

8、生的预紧力矩Tp（N.m） 式中Ph-滚珠丝杠副导程h - 未预紧的滚珠丝杠副效率1、2、3级精度的丝杠h =0.9 4级精度以下的丝杠h =0.85 F-作用在滚珠丝杠副上的外加轴向载荷，不同情况下取值不一样。若计算电机启动转矩时，机械是空载起动，F是导轨摩擦力（垂直运动F 还包括机构重量）；若计算电机工作转矩时，F 包括导轨摩擦力和工作载荷（垂向运动F 还包括机构重量）。其他计算，请查找电机样本及相关资料。12、传动系统刚度计算一般校核计算按： 式中KS - 滚珠丝杠副的拉压刚度。计算见下面说明Kb - 滚珠丝杠支承轴承的轴向刚度。可查轴承样本及有关资料。Kc - 滚珠丝杠副滚珠与滚道的接

9、触刚度可查样本。精确计算时，还需考虑伺服刚度，联接轴刚度，扭转刚度，螺母座、轴承座刚度等，详请查阅相关资料。 KS 的计算a. 丝杠支承形式为一端固定，一端游动或自由。Ks= 10-3 =1.65 102E -杨氏弹性模量2.1105 （N/mm2） d2 - 丝杠底径（mm） 当 a=L1（滚珠螺母至固定支承的最大距离）时刚度最小Ks min =1.65 当 a=Lo （靠固定端的行程起点处）时刚度最大Ks max =1.65 b. 支承形式为两端支承或两端固定。Ks = = 6.6 当a=L1/2时（即处在两支承的中点时）刚度最小Ks min = 6.6 L1-两支承间的距离当 a=Lo

10、时（螺母在行程两端处）刚度最大Ks max =6.6 13、传动系统刚度验算及滚珠丝杠副的精度选择将 Ksmax, Kb, Kc及其它有关值代入将 Ksmin 替换 Ksmax 代入得Kmin。由于数控机床精度在机床空载下验收，=2F/OKmin, 称摩擦死区误差。FO 是机床空载时导轨上的静摩擦力。 K=Fo（） 称为传动系数刚度变化引起的定位误差。按JB/GQ1140-89规定，数控机床反向差值主要取决于，而定位误差 主要取决于滚珠丝杠副的精度，其次是 K。传动系数刚度验算0.8反向差值，即Kmin1.6Fo/反向差值滚珠丝杠副的精度选择开环控制系统中使用的滚珠丝杠副ep+Vup0.8x（

11、定位精度- K） ep+V300p0.8x（300mm定位精度- K） 半闭环控制系统或可以行程补偿的开环系统: ep0.8x（定位精度- K） V300p0.8x（300mm定位精度- K） 先根据使用情况选择滚珠丝杠副的类型（P 类或 T 类），然后参照滚珠丝杠副的精度标准表（见表-1），按上述两式计算结果确定滚珠杠副的ep,Vup 或 V300p，从而确定滚珠丝杠副的精度等级。14、滚珠丝杠副临界压缩载荷F 的校验（验算压杆稳定性）d2-滚珠丝杠螺纹底径，d2do-Dw, do-公称中径，取样本数据。 Lc1-滚珠丝杠副的最大受压长度（mm）（见表11） Fmax- 滚珠丝杠副承受最大轴

12、向压缩载荷（N）。 若滚珠丝杠承受最大载荷不是压缩载荷时，Fmax不等于Fmax, 视工作情况进行计算K1- 安全系数。丝杠垂直安装K1=1/2 丝杠水平安装K1=1/3 K2- 支承系数。与支承方式有关（见表11） 表11支承方式简 图K2f 一端固定一端自由0.251.8753.4 一端固定一端游动23.92715.1 二端支承13.1429.7 二端固定44.73021.9 15、滚珠丝杠副极限转速nc 校验（避免高速运转时产生共振）nc-极限转速（r/min） Lc2-临界转速计算长度（mm） （见表11） E-杨氏弹性模量2.1105（N/mm2）,r-材料密度，钢密度I-丝杠的最小惯性矩I=A-丝杠的最小横截面积K1-安全系数。一般取0.8 f, -与支承形式有关的系数（见表-11） 16、Dn