滚珠丝杠丝杠导程的选择(伺服电机+滚珠丝杠机构水平使用电机转速选择旋转扭矩与惯量计算)

Posted 2023-06-01

篇首语：知识就像内裤，看不见但很重要。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了滚珠丝杠丝杠导程的选择(伺服电机+滚珠丝杠机构水平使用电机转速选择旋转扭矩与惯量计算)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

滚珠丝杠丝杠导程的选择(伺服电机+滚珠丝杠机构水平使用电机转速选择旋转扭矩与惯量计算)

自动化设备中，由伺服电机驱动滚珠丝杠机构应用非常广泛。所以，有必要非常熟练地掌握其相关元件的选型方法。在工程实践中，有两种常用的使用方式：竖直方向驱动负载和水平方向驱动负载。由于在两种不同的方向使用时，负载重力对于扭矩的影响差异大，所以，在下面对自动化设备伺服电机+减速机+滚珠丝杠机构水平方向使用时的选型计算方法介绍。

使用工况：

工作台质量 m1=80kg

重复定位精度 ±0.1mm

行程长度 ls=1000mm

匀速运行时最低速度 Vmax=400mm/s

驱动马达 AC 伺服马达

加速时间 t1=0.15s

减速时间 t3=0.15s

减速机 i=2

无效行程 0.15mm

直线导轨的摩擦系数 μ=0.003（滚动）

定位精度 ±0.3mm/1000mm

导向面的阻力 f=15N(空载时)

（从单方向进行定位）

需要选型确定的内容：

滚珠丝杠直径

导程

精度

轴向间隙（予压）

滚珠丝杠支撑方式

驱动马达

电机转速的选择：

根据前面的计算：当选择丝杠轴直径为 20mm，导程为 40mm 的丝杠时，设计最高转速 1200r/min 即可以达到指定的速度要求，而其危险转速为 2180r/min，所以，我们选择电机转速应该为：

n=1500r/min。

旋转扭矩的计算：

由外部负荷引起的摩擦扭矩

摩擦扭矩如下∶

由滚珠丝杠予压引起的扭矩

对滚珠丝杠没有施加予压。

加速时所需的扭矩

惯量：

每单位长度的丝杠轴惯量为：

1.23/1000kg•cm2/mm（根据选定的型号查参数表）,则丝杠轴全长1200mm（行程+螺母长度+轴端）的惯量如下∶

在这里，计算丝杠轴的惯量也可以自己使用圆柱体绕自身中心线旋转的转动惯量计算公式：

作用于减速机输出端的总体惯量为：

丝杠上的负载惯量计算公式为：

此公式是《理论力学》教材上没有的.另外，为方便记忆，在此顺便说一下：使用皮带驱动和齿轮驱动系统的负载惯量计算方法，与丝杠系统负载惯量计算类似。

A：皮带主动轮转一圈或者齿轮转一圈负载的行程，单位：cm；

注意：以上惯量计算公式中的长度单位都是cm，因为工程上的惯例是惯量单位使用kg·cm²。但也有部分资料上的单位是采用国际单位制的：kg·m²。

所以，在选择元器件的时候要注意看清楚供应商提供的资料上的惯量单位并自己进行换算。

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