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滚珠丝杠选型和电机选型计算.doc
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滚珠丝杠选型和电机选型计算.doc
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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。电机与滚珠丝杆通过联轴器连接,传动比为
0.99。X 向最大运动速度 24m/min,即 24000mm/min。则丝杠导程为
max max
24000
/ 5.39
0.99 4500
h
P V i n= × = »
´
实际取
mmP
h
10�
,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:
0 0
0.006 500 9.8 4 5 49.4F M g f N
m
= × × + = ´ ´ + ´ =
式中:
M
——工件及工作台质量,
M
为 500kg。
f
——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:
max min
60 / 60 24 /10 144
h
n n v P rpm» = × = ´ =
max min 0
49.4F F F N» » =
滚珠丝杠副的当量载荷:
max min
0
2
49.4
3
m
F F
F F N
+
= » =
滚珠丝杠副的当量转速:
max min
144
3
m
n n
n 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:
3
3
49.4 1
60 60 144 15000 253.03
100 100 1 1
m w
am m h
a c
F f
C n L N
f f
´
= × = ´ ´ ´ =
´ ´
式中:
m
n
——当量转速,
max min
144
3
m
n n
n rpm
+
= =
h
L
——预期工作时间,测试机床选择 15000 小时
w
f
——负荷系数,平稳无冲击选择
w
f
=1
a
f
——精度系数,2 级精度选择
a
f
=1
c
f
——可靠性系数,一般选择
c
f
=1
1.3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算:
3
3
3
3
24 10 49.4 1
6784.04
10 10 1 1
s m w
am
h a c
L F f
C N
P f f
-
´ ´
= × = ´ =
´ ´
式中:
s
L
——预期运行距离,一般选择
3
24 10
s
L m= ´
1.3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算:
max
6.7 49.4 303.98
am
C f F N
e
= = ´ =
式中:
e
f
——预加负荷系数,轻预载时,选择
e
f
=6.7
max
F
——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�m
� �
�� 4/1~31
m
�
重复定位精度
X 向运动的重复定位精度要求为 0.03mm,则
1
0.03 0.0075
4
m
mm
d
£ ´ =
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 1000mm,可计算出两个固定支承的最大距离:
(1.1 1.2) (10 14) 1.2 1000 14 10 1340
h
L l P mm» × + × = ´ + ´ =: :
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:
m
o
m
LF
d
�
1000
039.0
2
�
式中:
F
0
——导轨静摩擦力,F
0
=49.4N
L——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离,L=1340mm
则有
2
49.4 1340
0.039 3.69
1000 0.0075
m
d mm
´
³ =
´
1.6 导程精度的选择
根据 X 向运动的定位精度要求达到 0.08mm/1000mm,则任意 300mm。长度的导程精度
为 0.024mm。
1.7 确定滚珠丝杠副规格代号
按照丝杠 Ph 、d2m 、Cam 选择 SFS6310 滚珠丝杆,精度等级 2 级。丝杆基本导程
P
h
=10mm,丝杠外 Xd=61mm,螺母外径 90mm,珠径 6.35mm,额定动载荷 Ca =48740N >
C
am
,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 MINAS A4 系列 MDMA152P1*型中惯量
电机,其功率:1.5KW, 额定转矩:7.15 N.m, 电机惯量 JM:0.00123 Kg.m
2
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:
222
1
0151996565.0031.0633.31
2
1
2
1
mkgrmJ �������
外部负荷的负荷转动惯量:
2
2
2
1
090.01899920
2
01.0
15000151996565.0)
2
( mkg
P
mJJ
h
L
��
�
�
�
�
�
�
������
��
则有:
45.15
00123.0
090.01899920
��
M
L
J
J
加在电机上的转动惯量:
2
090.0202292000123.0090.01899920 mkgJJJ
ML
������
1.8.2 外部负荷产生的摩擦扭矩:
3 3
49.4 10
10 10 0.0884
2 2 0.9
h
p
F P
T N m
p h p
- -
×
´
= ´ = ´ = ×
× ´
式中:
h
P
——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)
F
——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:
2 2
3 3
2 2
1 49.4 / 3 10 1
10 10 0.062
2 2
p h
D
F P
T N m
h h
p h p h
- -
×
- ´ -
= ´ ´ = ´ ´ = ×
式中:
p
F
——滚珠丝杆副间的预紧力,
max
/ 3 49.4 / 3 16.47
p
F F N= = =
1.8.4 支承轴承产生的摩擦扭矩:
选择深沟球轴承,轴承代号:6207,查轴承样本可得摩擦力矩:
1b
T
=0.23N.m。
1.8.5 加速度产生的负荷扭矩:
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资源评论
- 穹蓝今天学习了吗2023-05-08资源不错,对我启发很大,获得了新的灵感,受益匪浅。
- emochenran2023-09-03感谢大佬分享的资源,对我启发很大,给了我新的灵感。
- 2301_767913752023-03-30资源很受用,资源主总结的很全面,内容与描述一致,解决了我当下的问题。
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