滚珠丝杠选型计算经典版(2).doc

滚珠丝杠及电机选型
1.滚珠丝杠及电机选型计算
1.1 确定滚珠丝杠副的导程
根据电机额定转速和X向滑板最大速度，计算丝杠导程。X向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V，电机最高转速为4500rpm。电机与滚珠丝杆直连，传动比为1。X向最大运动速度25mm/s，即1500mm/min。则丝杠导程为

实际取，可满足速度要求。
1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算
滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004，静摩擦系数与摩擦系数差别不大，此处计算取静摩擦系数为0.006。则导轨静摩擦力：

式中：
——工件及工作台质量，经计算约为1500kg。
——导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力5N。
由于该设备主要用于检测，丝杠工作时不受切削力，检测运动接近匀速，其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。则有：
rpm

滚珠丝杠副的当量载荷：
≈=108.2N
滚珠丝杠副的当量转速：
rpm
1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷
1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算：

式中：
——当量转速，rpm
——预期工作时间，测试机床选择15000小时
——负荷系数，平稳无冲击选择=1
——精度系数，2级精度选择=1
——可靠性系数，一般选择=1
1.3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算：

式中：
——预期运行距离，一般选择
1.3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算：

式中：
——预加负荷系数，轻预载时，选择=6.7
——丝杠副最大载荷
1.4 估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量dm
重复定位精度
X向运动的重复定位精度要求为0.005mm，则
mm
1.5 估计算滚珠丝杠副的螺纹底X
1.5.1 根据X向运动行程为1200mm，可计算出两个固定支承的最大距离：

1.5.2 按丝杠安装方式为轴向两端固定，则有丝杠螺纹底X：

式中：
F0——导轨静摩擦力，F0=108.2N
L——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离，L=1580mm
则有

1.6 导程精度的选择
根据X向运动的定位精度要求达到0.005mm/1000mm，则任意300mm。长度的导程精度为0.0015mm。
1.7 确定滚珠丝杠副规格代号
按照丝杠Ph、d2m、Cam选择内循环双螺母式滚珠丝杆，型号为FYND6310-4，精度等级2级。丝杆基本导程Ph=10mm，丝杠底Xd2m=57mm＞14.42mm，外Xd=62mm，公称直Xd0=63mm，额定动载荷Ca =48740N ＞Cam，额定静载荷Cao=156912N。
1.8 电机选择
条件：选择伺服电机驱动，伺服电机选取松下NAS A4系列MDMA152P1V型大惯量电机，其功率：1.5KW, 额定转矩：7.15 N.m, 电机惯量JM：0.00123 Kg.m2
X向运动工件及工作台质量估计最大值约1500Kg。
1.8.1 外部负荷的转动惯量：
丝杆部分的转动惯量：

外部负荷的负荷转动惯量：

则有：

加在电机上的转动惯量：

1.8.2 外部负荷产生的摩擦扭矩：

式中：
——滚珠丝杆副的导程
——未预紧的滚珠丝杆副的效率（2级精度=0.9）
——外加轴向载荷，含导轨摩擦力，其中含切削力为0
1.8.3 预紧力产生的摩擦扭矩：

式中：
——滚珠丝杆副间的预紧力，
1.8.4 支承轴承产生的摩擦扭矩：
选择HRC轴承，型号：7603050TN，查轴承样本可得摩擦力矩：=0.23N.m。
1.8.5 加速度产生的负荷扭矩：
根据设计要求可知：X向工作台运动速度为v=25mm/s，对应电机转速=150rpm，最大加速度为a=40mm/s2,则工作台速度从0升至25mm/s所需时间：
s
当电机转速从=0升至=150rpm时，其负荷扭矩

1.8.6 电机总扭矩：

所选择电机额定扭矩为7.15N.m，大于计算电机总扭矩3倍以上。所选择电机扭矩符合要求。