螺杆螺母的传动计算示例.doc

行走机构计算说明

螺杆螺母的传动计算示例
说明：
1、垂直方向（Z方向）的升降机构可采用螺杆螺母传动机构，但不一定必须采用，如果采用，请详述其优点。
2、螺杆螺母的螺纹一般选用梯形螺纹，因其传动效率较高。本设计中螺杆螺母需要具有自锁的功能，这是使用螺杆螺母机构的最主要原因。
3、材料选择上，螺杆选用合金工具钢9Mn2V，此材料的耐磨性及尺寸稳定性均较好。螺母用钢或铸铁做外套，内部用离心铸造法浇注青铜，增加耐磨性。
4、下面的计算仅供参考，请务必代入自己的原始参数。

一、初选基本尺寸
计算项目
单位
计算公式和参数选定
说明
螺纹中径
mm

故初选
F为轴向载荷，N
[p]为许用比压，
查表12-1-9，
因为是整体式螺母，取
设计项目
单位
计算公式和参数选定
说明
螺纹升角
（°）

为当量摩擦角
F为摩擦系数
查表12-1-7一般
，取

但通常，故选
故自锁可靠。

P螺距，mm
S-导程，mm
螺母高度H
mm

旋合圈数n

基本牙型高度
mm

二、螺杆螺母的验算：
查梯形螺纹表可得螺杆的公称直径，大径，中径，小径，。下面进行螺杆螺母的验算和校核。
1.螺杆的耐磨性验算
由表12-1-4中式（3）得工作比压

考虑螺杆的升降速度0.5m/s,由表12-1-9取，可见
2.螺纹的强度校核
根据螺母的材料查表12-1-10，取
螺纹的剪切强度由表12-1-4进行验算：

式中 ，则

螺纹的弯曲应力由表12-1-4得

验算结果，螺纹强度足够。
3.螺杆的稳定性计算
设计螺杆的高度约为，由表12-1-4，，式中。按两端铰接从表12-1-5可得。
则临界载荷

，故稳定性条件满足。
4.螺杆螺母效率的计算
由表12-1-4中（17）式，
当垂直向上运动时，

三、电动机的选用
1.计算电动机的容量
螺杆螺母机构垂直方向的力F大约为2500N，螺杆螺母摩擦阻力大，自锁时低于0.5，常在0.3～0.4 。根据机械传动效率，螺杆螺母=0.40，滚子轴承=0.98，联轴器=0.99，则
=0.40×0.98×0.99=0.39
所以电动机所需工作功率为

2.确定电动机的转速

其中：v为螺母轴向移动速度，m/s；
为螺杆中径，mm。
则
3.选择电动机类型
本设计中使用的电动机经常有起动、制动和反转等情况，按工作要求和条件，选用步进电机。之所以选择步进电机，是因为它具有转速范围大，可无级调节，很容易获得低速，尤其在起停阶段和微升阶段，步进电机本身还有制动功能，不需设置减速器。

四、导轨的选用
导轨的功能是导向和承载。由于根据本设计的要求，螺杆螺母的运动情况为螺杆转动，螺母移动，因此要限制螺母的转动，需要有一个导向装置。此处可采用导向装置为双圆柱导轨。双圆柱导轨制造简单，内孔可研磨、外圆采用磨削可达配合精度。
进行必要的验算：…