滚珠丝杠选型和电机选型计算

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mmniVPh34.045001/1500/maxmax实际取mmPh10，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：NfgMF2.108548.91500006.000式中：M——工件及工作台质量，经计算M约为1500kg。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：15010/2560/60minmaxhPvnnrpmNFFF2.1080minmax滚珠丝杠副的当量载荷：32minmaxFFFm≈0F=108.2N滚珠丝杠副的当量转速：1502minmaxnnnmrpm1.3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：NfffFLnCcawmhmam06.5551110012.10815000150601006033式中：mn——当量转速，15010/2560/60hmPvnrpmhL——预期工作时间，测试机床选择15000小时wf——负荷系数，平稳无冲击选择wf=1af——精度系数，2级精度选择af=1cf——可靠性系数，一般选择cf=11.3.2按滚珠丝杠副的预期运行距离计算：NfffFPLCcawmhsam9993.146841112.108101010253333式中：sL——预期运行距离，一般选择mLs310251.3.3按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算：NFfCeam94.7292.1087.6max式中：ef——预加负荷系数，轻预载时，选择ef=6.7maxF——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4/1~31m重复定位精度X向运动的重复定位精度要求为0.005mm，则00125.01.041mmm1.5估计算滚珠丝杠副的螺纹底X1.5.1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：mmPlLh1580101412002.1)14~10()2.1~1.1(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：momLFd1000039.02式中：F0——导轨静摩擦力，F0=108.2NL——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离，L=1580mm则有mmdm42.1400125.0100015802.108039.02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NASA4系列MDMA152P1V型大惯量电机，其功率：1.5KW,额定转矩：7.15N.m,电机惯量JM：0.00123Kg.m2X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：22210151996565.0031.0633.312121mkgrmJ外部负荷的负荷转动惯量：2221090.01899920201.015000151996565.0)2(mkgPmJJhL则有：45.1500123.0090.01899920MLJJ加在电机上的转动惯量：2090.0202292000123.0090.01899920mkgJJJML1.8.2外部负荷产生的摩擦扭矩：mNPFThp940.19133960109.02102.10810233式中：hP——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01.8.3预紧力产生的摩擦扭矩：mNPFThpD360.01346588109.09.0121007.361012322322式中：pF——滚珠丝杆副间的预紧力，NFFp07.363/2.1083/max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：1bT=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2n=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：25.1402522avts当电机转速从1n=0升至2n=150rpm时，其负荷扭矩mNtnnJTj.560.2542076325.160)0150(2090.0202292060)(2121.8.6电机总扭矩：mNmNTTTTTbjDpm.15.7.850.68901312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。