摘要：滾珠絲杠選型范例1.設(shè)定螺距(L)根據(jù)馬達(dá)的更大轉(zhuǎn)速與快速進(jìn)給速度2.計(jì)算基本動(dòng)額定負(fù)載范例所需基本動(dòng)額定負(fù)載與容許轉(zhuǎn)速(DmN值)的各動(dòng)作模式下的軸向負(fù)載的計(jì)算A.加速時(shí)軸向負(fù)載（Pa）＝Wα＋μWg≈343（N）（g：重力加速度9.8m/s2）B.勻速時(shí)軸...
滾珠絲杠選型范例
1.設(shè)定螺距(L)
根據(jù)馬達(dá)的更大轉(zhuǎn)速與快速進(jìn)給速度
2.計(jì)算基本動(dòng)額定負(fù)載
范例所需基本動(dòng)額定負(fù)載與容許轉(zhuǎn)速(DmN值)的各動(dòng)作模式下的軸向負(fù)載的計(jì)算
A.加速時(shí)
軸向負(fù)載（Pa）＝Wα＋μWg≈343（N）
（g：重力加速度9.8m/s2）
B.勻速時(shí)
軸向負(fù)載（Pb）＝μWg≈10（N）
C.減速時(shí)
軸向負(fù)載（Pc）＝Wα－μWg≈324（N）
各動(dòng)作模式1次循環(huán)所需的時(shí)間（s）
動(dòng)作模式
A
B
C
總共所需時(shí)間
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使用時(shí)間 | 0.60 | 0.84 | 0.60 | 2.04 |
螺距為20時(shí)的負(fù)載條件
動(dòng)作模式
A
B
C
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軸向負(fù)載 | 343N | 10N | 324N |
轉(zhuǎn)速 | 1500min−1 | 3000min−1 | 1500min−1 |
所需時(shí)間比率 | 29.4% | 41.2% | 29.4% |
根據(jù)負(fù)載條件計(jì)算軸向平均負(fù)載（Pm）與平均轉(zhuǎn)速（Nm）（P.2800①、②）時(shí)，
Pm＝250（N） Nm＝2118（min－1）
計(jì)算所需基本動(dòng)額定負(fù)載(C)
根據(jù)預(yù)期壽命，扣除停機(jī)時(shí)間后的凈運(yùn)行使用壽命（Lho）為
將運(yùn)行系數(shù)fw＝1.2代入P.2800③的變形公式中，可得
根據(jù)P.554～的說(shuō)明，選擇合適的滾珠絲杠，結(jié)果為BSS1520。
接下來(lái)看作為容許轉(zhuǎn)速的DmN值(P.2800④)，
容許值DmN≤70000以下時(shí)，DmN=15.8×3000=47400，
處在容許值范圍內(nèi)，因此在該尺寸條件下繼續(xù)進(jìn)行下述研討。
3.容許屈曲載荷 危險(xiǎn)速度
研討絲杠軸全長(zhǎng)（L）與危險(xiǎn)速度（Nc）、屈曲載荷（Pk）
L＝更大行程+螺帽長(zhǎng)度+余量+兩個(gè)末端尺寸
＝720＋62＋60＋78＝920（mm）
下面就屈曲載荷(容許軸向負(fù)載)進(jìn)行研討，設(shè)負(fù)載作用點(diǎn)間距
ℓ1＝820，從P.2800⑥、⑦可得
Pk=7220（N）
充分滿足使用條件。
設(shè)支撐間距ℓ2＝790，根據(jù)
P.2800⑤（固定-支撐），計(jì)算危險(xiǎn)速度，可得
Pk=7220（N)
說(shuō)明危險(xiǎn)速度滿足使用條件。
設(shè)支撐間距ℓ2＝790，
根據(jù)P.2800⑤(固定-支撐)，計(jì)算危險(xiǎn)速度，可得
Nc=3024（min－1）
說(shuō)明危險(xiǎn)速度滿足使用條件。
4.精度設(shè)計(jì)
研討精度等級(jí)與軸向間隙
根據(jù)螺距精度的容許值（P.535），得出定位精度±0.1/720mm的等級(jí)為C5(累積代表螺距誤差=0.035變動(dòng)=0.025)。
根據(jù)重復(fù)定位精度±0.01，設(shè)軸向間隙為0.005以下。
5.滾珠絲杠與絲杠支座組件的選型結(jié)果
選型結(jié)果：適合的滾珠絲杠的型式為
BSS1520-950
另外，適合的絲杠支座組件的型式為BSW12。
參考計(jì)算公式
①軸向平均負(fù)載（Pm）②平均轉(zhuǎn)速（Nm）
軸向負(fù)載
轉(zhuǎn)速
使用時(shí)間比率
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P1N（更大） | N1 min−1 | t1% |
P2N（常用） | N2 min−1 | t2% |
P3N（更小） | N3 min−1 | t3% |
③壽命時(shí)間
如果要將使用壽命延長(zhǎng)到所需時(shí)間以上時(shí)，則不僅需要增大滾珠絲杠的尺寸，而且價(jià)格也會(huì)隨之提高。
一般以下面所示的使用壽命為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。
機(jī)床：20000小時(shí) 自動(dòng)控制設(shè)備：15000小時(shí)
工業(yè)機(jī)械：10000小時(shí) 計(jì)量裝置：15000小時(shí)
④容許轉(zhuǎn)速（DmN）
⑤壽命時(shí)間
⑥危險(xiǎn)速度（Nc）
⑦利用歐拉方程式計(jì)算的屈曲載荷（Pk）
⑧相對(duì)于屈曲的容許軸向載荷（P）
驅(qū)動(dòng)扭矩
滾珠絲杠的摩擦特性與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的選型
摩擦與效率
根據(jù)絲杠力學(xué)模型的數(shù)學(xué)分析，滾珠絲杠的效率η由下式表示，其中μ為摩擦系數(shù)，β為螺紋升角。
負(fù)載扭矩
驅(qū)動(dòng)源設(shè)計(jì)(馬達(dá)等)所需的負(fù)載扭矩(恒速驅(qū)動(dòng)扭矩)如下所示。
●正向動(dòng)作
將旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為軸向力時(shí)的扭矩
●反向動(dòng)作
將軸向力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力時(shí)的軸向外部負(fù)載
●預(yù)壓引起的摩擦扭矩
是指施加預(yù)壓時(shí)產(chǎn)生的扭矩，隨著外部負(fù)載的增大，螺母的預(yù)壓負(fù)載被釋放，預(yù)壓所產(chǎn)生的摩擦扭矩也隨之減小。
驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的選型
選擇驅(qū)動(dòng)馬達(dá)時(shí)，必須滿足下述條件。
1.相對(duì)于施加在馬達(dá)輸出軸上的負(fù)載應(yīng)有余量。
2.相對(duì)于施加在馬達(dá)輸出軸上的慣性矩應(yīng)能夠以所需的脈沖速度進(jìn)行起動(dòng)與停止。
3.相對(duì)于施加在馬達(dá)輸出軸上的慣性矩應(yīng)能夠達(dá)到所需的加速、減速時(shí)間常數(shù)。
 ●施加在馬達(dá)輸出軸上的勻速扭矩
抵抗外部負(fù)載以進(jìn)行勻速驅(qū)動(dòng)所需的扭矩
 ●施加在馬達(dá)輸出軸上的加速扭矩
抵抗外部負(fù)載以進(jìn)行加速驅(qū)動(dòng)所需的扭矩
（參考）
1daN=10N≈1.02kgf | ●施加在馬達(dá)輸出軸上的總扭矩
總扭矩由式⑥與⑦之和求出。
 另外，臨時(shí)選定馬達(dá)之后，
1.檢查有效扭矩值；
2.檢查加速時(shí)間常數(shù)；
3.檢查過(guò)載特性、重復(fù)起動(dòng)與停止時(shí)的馬達(dá)過(guò)熱容許值，馬達(dá)過(guò)熱容許值必須留有充分的余量。 |
容許轉(zhuǎn)速線圖
| 例1.容許轉(zhuǎn)速的求法
以2000mm支撐間距對(duì)絲杠軸外徑為40mm的滾珠絲杠進(jìn)行固定-鉸支時(shí)的容許轉(zhuǎn)速的求法
1.找出從2000mm支撐間距開(kāi)始的垂直線與40mm絲杠軸外徑直線的交點(diǎn)。
2.其交點(diǎn)的固定-支撐方式下的容許轉(zhuǎn)速刻度讀數(shù)1650min –1為容許更高轉(zhuǎn)速。 例2.軸徑的求法
以1500mm支撐間距進(jìn)行固定-支撐時(shí)，滿足更高轉(zhuǎn)速2000min –1的軸徑的求法
1.找出從1500mm支撐間距開(kāi)始的垂直線與從固定-支撐刻度之容許轉(zhuǎn)速2000min –1開(kāi)始的相對(duì)于支撐間距的水平線的交點(diǎn)。
2.位于其交點(diǎn)外側(cè)線的軸徑為32mm滿足更高轉(zhuǎn)速2000min –1。 |
容許軸向負(fù)載線圖
| 例3.軸徑的求法
向以2000mm負(fù)載作用點(diǎn)間距進(jìn)行固定-支撐的滾珠絲杠施加更大軸向負(fù)載2400daN(壓縮負(fù)載)時(shí)的軸徑的求法
1.找出從2000mm負(fù)載作用點(diǎn)間距開(kāi)始的垂直線與從固定-支撐刻度之更大軸向負(fù)載2400daN開(kāi)始的相對(duì)于負(fù)載作用點(diǎn)間距的水平線的交點(diǎn)。
2.選擇位于其交點(diǎn)外側(cè)的線的軸徑為40mm以上。 （注）
min–1＝r/min＝rpm
1daN＝10N≈1.02kgf |
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