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滚珠丝杠选型

用于由滚珠丝杠将旋转运动转为直线运动的场合。按 MISUMI 三件套方法:① 额定寿命校核;② 容许轴向负载(屈曲 P₁ + 拉伸压缩 P₂);③ 容许转速(临界转速 + DN 极限)。方法参考 MISUMI FA 技术资料(螺距精度/背隙)与单轴驱动器额定寿命范例。

① 额定寿命校核

N
等速/加速/减速各状态取最大等效轴向负载
N
取自 MISUMI 目录(例:LX26 系列 Ca=1712N)
一键填充
MISUMI 滚珠丝杠示例额定值(单螺母),精确值以型录为准;会同步填充几何页的牙底径 d₁ 与球中心径 D。
1.0~1.5
rpm
h
额定寿命 L
额定寿命 Lₕ
请输入参数

② 容许轴向负载 & ③ 容许转速

决定系数
mm
mm
N
mm
×10³
MISUMI 一般取 70000~130000,按系列
屈曲载荷 P₁ (Euler)
拉伸压缩容许 P₂
临界转速 Ncr
DN 容许转速
容许转速 Nmax
请输入参数
计算过程(MISUMI 滚珠丝杠校核法)

① 额定寿命 L = (C_a / (P · f_w))³ × 10⁶ [rev];Lₕ = L / (60 · n) [h]

② 屈曲载荷(欧拉) P₁ = n · π² · E · I / ℓₐ²,I = π·d₁⁴/64,E = 2.06×10⁵ N/mm²,n 由安装方式定(固定-固定 4 / 固定-支撑 2 / 支撑-支撑 1 / 固定-自由 0.25)

② 拉伸压缩容许 P₂ = δ · π · d₁² / 4,δ = 147 N/mm²(容许拉伸压缩应力)

③ 临界转速 N_cr = C · d₁ / ℓₐ² [rpm],C 由安装方式定(固定-固定 1.9×10⁷ / 固定-支撑 1.3×10⁷ / 支撑-支撑 0.85×10⁷ / 固定-自由 0.36×10⁷)

③ DN 极限 N_DN = (DN_极限) / D [rpm],容许转速 N_max = min(N_cr, N_DN)

注:屈曲与拉伸压缩应按 MISUMI 习惯再乘安全系数(屈曲约 0.5~0.8、拉伸压缩约 0.8)后与实际 Pₐ 比较;本工具列出理论极限值供校核。精度等级:MISUMI 滚珠丝杠按 JIS B 1192 分 C0(最高)~C10,常用 C7(一般传动)、C5(定位)、C3/C0(高精度定位);选用时按定位精度要求与导程误差校核。

计算公式与依据

额定寿命 L = (C_a / (P·f_w))³ × 10⁶ rev,Lₕ = L/(60·n) h

屈曲(欧拉) P₁ = n·π²·E·I/ℓₐ²,I=π·d₁⁴/64

拉伸压缩 P₂ = δ·π·d₁²/4(δ=147 N/mm²)

临界转速 / DN N_cr = C·d₁/ℓₐ²,N_DN = DN_极限/D,N_max=min(N_cr,N_DN)

设计依据与算例

算例(取 MISUMI 单轴驱动器范例几何)

寿命:P=500 N、Ca=1712 N、f_w=1.2、n=1450 rpm、目标 20000 h。强度/转速:固定-支撑、d₁=6.46 mm、ℓₐ=250 mm、Pₐ=1000 N、D=8.3 mm、DN 极限 70000。本工具输入相同值即得下列结果。

① 寿命 L = (1712/(500×1.2))³ ×10⁶ = 2.853³×10⁶ = 23.23×10⁶ rev;Lₕ = 23.23e6/(60×1450) = 267 h
② 屈曲 I=π·6.46⁴/64=85.47 mm⁴;P₁ = 2×π²×2.06e5×85.47/250² = 5562 N
② 拉伸压缩 P₂ = 147×π×6.46²/4 = 4818 N
③ 临界转速 N_cr = 1.3e7×6.46/250² = 1344 rpm;N_DN = 70000/8.3 = 8434 rpm;N_max = 1344 rpm
结论 Pₐ=1000 N 远低于 P₁、P₂(需结合安全系数);Nmax=1344 rpm 由临界转速控制;寿命 266 h 偏短,需更大 Ca 规格。
参考与引用(权威标准与厂商样本 · 点击展开 / 收起)

参考与引用

本工具公式与数据溯源如下;正式设计请以现行规范、厂商最新样本及专业校核为准。