滚珠丝杠选型和电机选型计算

2020-03-23 19:45:44

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

实际取Ph=10mm，可满足速度要求。
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：
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：

滚珠丝杠副的当量载荷：

滚珠丝杠副的当量转速：

3 、滚珠丝杠副预期额定动载荷
3.1、按滚珠丝杠副的预期工作时间计算：

式中：
nm — 当量转速，

Lh — 预期工作时间，测试机床选择15000小时
f W — 负荷系数，平稳无冲击选择 fW =1
fa — 精度系数，2级精度选择 f a =1
fc — 可靠性系数，一般选择 fc =1
3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算：
式中：
Ls — 预期运行距离，一般选择 Ls = 24X103m
3.3 、按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算：

式中：
fe — 预加负荷系数，轻预载时，选择fe = 6.7
fmax — 丝杠副最大载荷
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0.03mm，则

5 、估计算滚珠丝杠副的螺纹底X
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：
L? (1.1~1.2) ′l + (10~14) ′Ph= 1.2′1000+14′10 =1340mm
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=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

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。
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Ph=10mm，丝杠外X d=61mm，螺母外径90mm，珠径6.35mm，额定动载荷Ca =48740N ＞Cam，额定静载荷Cao=156912N。
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.m2
X向运动工件及工作台质量估计最大值约1500Kg。
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：

8.2 、外部负荷产生的摩擦扭矩：

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

式中：
Fp— 滚珠丝杆副间的预紧力，Fp = F max/3 = 49.4/31 = 6.47N
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：Tb1=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=24m/min，对应电机转速n2=144rpm，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：