滾珠絲杠計(jì)算

1、滾珠絲杠的設(shè)計(jì)步驟：一 確定精度等級(jí)不同精度等級(jí)表示一定長(zhǎng)度的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)程允許誤差。根據(jù)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)在具體使用場(chǎng)合所需要提供的定位精度及其具體長(zhǎng)度，來(lái)確定選擇軋制滾珠絲杠或磨制滾珠絲杠，以及其精度等級(jí)。 數(shù)字越大，精度等級(jí)越低。磨制絲杠的精度等級(jí)高于軋制絲杠。通用機(jī)械選擇C3或C5.二 確定導(dǎo)程 Nm=Vmax×103×60Pb×i Nm電機(jī)轉(zhuǎn)速；Vmax最大進(jìn)給速度；Pb滾珠絲杠導(dǎo)程；i電機(jī)至絲杠的減速比（電機(jī)與蝸桿之間無(wú)其他的減速機(jī)構(gòu)，故減速比i=1） 在蝸輪蝸桿的計(jì)算中，蝸輪轉(zhuǎn)速為n2=143.59r/min，齒輪齒條中小齒輪直徑為d3=20mm

2、，所以齒條推主缸的最大速度為：vb=d3n260000=0.15m/s此處，為達(dá)到相應(yīng)的響應(yīng)速度，設(shè)計(jì)最大速度Vmax=vb=0.15 m/s市面上一般的esp電機(jī)額定轉(zhuǎn)速在2000-3000r/min，根據(jù)之前選用的電機(jī)，設(shè)定其最高轉(zhuǎn)速為 Nm=2000r/min得出：導(dǎo)程Pb=4.5mm導(dǎo)程增大，會(huì)減小滾珠絲杠的剛度，位移精度，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（減小轉(zhuǎn)速），增大驅(qū)動(dòng)力矩，但是可以增加壽命。所以此處，圓整導(dǎo)程Pb=5mm三 選定支撐方式1) 一端固定，一端支承中等速度，剛度精度較高；2) 兩端固定高速回轉(zhuǎn)，高精度，絲杠長(zhǎng)度較大；3) 兩端支承中等速度，剛度精度一般；4) 一端固定，一端自由低轉(zhuǎn)速，低

3、精度。一般選用1,2的方式，支承軸承選用大接觸角（60°）的高剛度專用角接觸軸承。此處工作行程小，最大速度也不是很大，所以選擇一端固定一端支承的方式。四 選定絲杠外徑選定絲杠外徑時(shí)，需考慮三個(gè)因素。初選：1) 在按定位精度選定的滾珠絲杠系列中選定；2) 在相應(yīng)精度等級(jí)以及絲杠長(zhǎng)度下，絲杠外徑必須滿足所要求的軸向間隙；3) 在標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)程絲杠外徑組合中選定絲杠外徑。 初步選定絲桿外徑為40mm， 內(nèi)徑為20mm，推桿直徑為15mm 。此時(shí)，整個(gè)滾珠絲杠外徑大約為45-50mm（考慮到備份模式，滾珠絲杠制作成空心的，所以整個(gè)外徑選擇較大。 而整體徑向尺寸又有要求，所以又不能選的太大 ）1.

4、 軸向允許載荷的計(jì)算及校核已知:d1=22.2 mm p1=200 bar d1為主缸直徑，p1為制動(dòng)時(shí)主缸達(dá)到最大壓強(qiáng)的值。F1=d122××p17738 NF1為制動(dòng)主缸達(dá)到200bar所需的推力。所以，最大軸向載荷為7738N。按絲杠直徑的規(guī)格（直徑40mm，導(dǎo)程5mm）計(jì)算最大軸向允許載荷。彎曲強(qiáng)度：查閱制造商資料，得出絲杠溝槽的最小直徑為dr=17.5mm，根據(jù)滾珠軸承的安裝方式，其相關(guān)的系數(shù)為2=10.0，初定絲杠的安裝間距為L(zhǎng)=60mm。根據(jù)下式計(jì)算最大軸向允許載荷為：絲杠：P1=2dr4-d04L2×104=10×37.54-204602

5、×1045.04×107N推桿：P1=2dr4L2×104=4.44×106N計(jì)算結(jié)果：絲杠和推桿的最大軸向彎曲強(qiáng)度允許載荷遠(yuǎn)大于實(shí)際最大軸向載荷，安全。屈服強(qiáng)度：空心絲杠：P1=116×（dr2-d02）1.16×105N推桿： P2=116 ×152=26100N計(jì)算結(jié)果：絲杠和推桿的最大軸向屈服強(qiáng)度允許載荷遠(yuǎn)大于實(shí)際最大軸向載荷，安全。2. 螺母臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算及校核（此處應(yīng)該是絲杠的轉(zhuǎn)速校核，但我們的絲杠不轉(zhuǎn)，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，所以此處校核螺母轉(zhuǎn)速）絲杠轉(zhuǎn)速校核： 臨界轉(zhuǎn)速 DN轉(zhuǎn)速（ DN值為公稱直徑與轉(zhuǎn)速乘積，一般為7000

6、0100000， 以制造商數(shù)據(jù)為準(zhǔn)） 螺母轉(zhuǎn)速校核臨界轉(zhuǎn)速通過(guò)相關(guān)計(jì)算， 絲杠直徑為40mm時(shí)，螺母的大徑為44mm，小徑為42mm左右，與安裝方式相關(guān)的系數(shù)為f=15.1，求出臨界轉(zhuǎn)速：n1=f×d12+d22L2×107=15.1×442+422602×107=2.5×106r/min而實(shí)際的最高轉(zhuǎn)速為：n=2000r/min 實(shí)際轉(zhuǎn)速小于臨界轉(zhuǎn)速，所以符合要求。 五 選定螺母類型1. 螺母允許最大軸向載荷校核查閱制造商資料，旋轉(zhuǎn)的螺母類型為：C=29.1kn，Co=64.1kn（靜）根據(jù)靜安全系數(shù)fx=2.5，則螺母允許的最大軸向載荷為：

7、Fmax=64.12.5=25.64kn 所以實(shí)際的最大軸向載荷7738n小于允許的最大軸向載荷。2. 額定壽命急速及校核假設(shè)絲杠一直都工作在最大載荷之下。Lf=(CafwFm)3×106=(291001.2×7738)3×106=3.08×107r如果踩一次制動(dòng)（滾珠絲杠前進(jìn)回來(lái)）則絲杠的平均轉(zhuǎn)速為：Lf=2×lPb=2×345=13.6r/次得出：額定壽命為：Lh=3.08×10713.6=2.26×106次所以，制動(dòng)次數(shù)為2.26×106次，滿足160萬(wàn)次的制動(dòng)要求。六 剛度校核校核標(biāo)準(zhǔn)：實(shí)際軸向彈

8、性位移量應(yīng)小于系統(tǒng)允許的彈性位移量系統(tǒng)允許的彈性位移：根據(jù)精度、螺紋長(zhǎng)度等來(lái)確定。 實(shí)際位移： =Fa/K其中，絲杠系統(tǒng)的實(shí)際軸向位移量，umFa絲杠系統(tǒng)的最大軸向載荷，為7738N，K絲杠系統(tǒng)的軸向總剛度，N/um1K=1Ks+1KN+1KB絲杠剛度：固定一支承安裝時(shí)：螺母剛度：無(wú)軸向間隙軸承剛度： 與安裝相關(guān)的參數(shù)都不是很確定，所以此處沒(méi)辦法計(jì)算。但是我們的整體行程很短，所以應(yīng)該不會(huì)超過(guò)允許的彈性位移，而且很多絲杠的計(jì)算都不進(jìn)行剛度校核。 七 計(jì)算驅(qū)動(dòng)扭矩此處滾珠絲杠副沒(méi)有預(yù)壓，所以由外部負(fù)載產(chǎn)生的摩擦扭矩為零，計(jì)算出所需的電機(jī)扭矩為：TL=F×Pb2×××10-3=7738×52××0.9×10-3=6.845Nm這里再考慮一個(gè)安全系數(shù)，得出最大的驅(qū)動(dòng)扭矩?！敬颂帥](méi)有考慮加減