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在現(xiàn)代機械設(shè)計中，絲桿作為將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、3D打印機、自動化設(shè)備等領(lǐng)域。但是對于很多剛進入機械設(shè)計領(lǐng)域的新人來說，如何選擇一根適合自己設(shè)計的設(shè)備的絲桿，是件很為難的事情，也可以說是毫無頭緒的事情，下面我將結(jié)合一個絲桿選型的樣本來給大家詳細介紹絲桿的計算方法與選型要點，幫助工程師們避開常見誤區(qū)，提高設(shè)計效率。

 

一、絲桿基礎(chǔ)知識：類型與特點

1. 常見絲桿類型

梯形絲桿：成本低，自鎖性好，但效率較低（約30-50%）

 

滾珠絲桿：效率高（90%以上），精度高，但成本較高

 

滾柱絲桿：承載能力最強，適用于重載場合

 

行星滾柱絲桿：超高負載能力，長壽命，價格昂貴

 

2. 關(guān)鍵參數(shù)解析

導程（Lead）：絲桿旋轉(zhuǎn)一周螺母移動的距離

 

公稱直徑：絲桿的外徑尺寸

 

精度等級：C0-C10（滾珠絲桿），IT級別（梯形絲桿）

 

軸向間隙：影響定位精度的關(guān)鍵因素

 

首先，我們需要知道，絲桿的作用，那就是傳遞電機扭矩，將電機的扭矩轉(zhuǎn)化為某個方向的推力，并實現(xiàn)某個方向的進給動作。我們一定要學會一下這些計算知識（本來我是想自己寫的，但是發(fā)現(xiàn)那些公式的輸入太麻煩，而且也太費力了，編寫公式真的不是我的強項，所以我就只能用某品牌的選型樣本的截圖來代替了，當然他們的這個計算要比我做得更專業(yè)和詳細，是很具有參考價值的）。

 

以上是計算推力和驅(qū)動電機扭矩的公式，這些公式是一個機械設(shè)計工程師必須要記住的，當然我也不是很記得住，但是我在需要用的時候，我永遠知道去哪里找，并很快的找到，因為從小到大我都討厭記公式，所以一直以來數(shù)學都不好，但是我也不糾結(jié)，夠用就行了，但是我還是推薦大家盡量記住這些公式這樣可以在你的日常工作中節(jié)省很多的時間。

 

下面就舉個例子來說明，到底如何計算，這個也是有樣本截圖的，現(xiàn)代科技真是方便，當然你也別認為做一篇這樣的文章很容易，我還是花了多時間來找資料和選擇資料的。

看到了嗎?就是上面這樣計算，是不是很簡單，但是有個問題上面是沒有說的，如果你設(shè)計的是加工類型的機床的話，除了要考慮推動質(zhì)量外，還要考慮刀具切削說產(chǎn)生的阻尼，把推動質(zhì)量和刀具切削阻尼加起來算就可以了，這樣就可以對電機選型了，用你技術(shù)出來的扭矩去選擇相應(yīng)的電機型號。

 

這個電機選型還是有講究的，比如你算出來的電機扭矩需要20N."，你是不能對應(yīng)的去選擇一個扭矩只有20N."的電機的，因為我們都必須要有扭矩設(shè)計余量而且這個余量要足夠大，通常我們要達到2倍以上，最理想的是3倍(我以前的師傅特地傳授給我的經(jīng)驗值)，也就是說你必須選擇扭矩為60N.M的電機，這個扭矩指的是額定扭矩(這一段就是你們所謂的精華，為什么你選的電機老是不夠用，秘訣就在這里)。

 

絲桿的選型步驟

 

絲桿的選型步驟，到底如何去選擇一根絲桿，那些參數(shù)要先選擇，那些參數(shù)可以放在后面，當然還是會有專業(yè)的截圖呈現(xiàn)給大家。

 

看起來是不是很復雜，不用擔心，有的參數(shù)和變量并不需要你真的都去核算 ，只要把幾個關(guān)鍵的參數(shù)選擇好了，其它的基本上也就沒有什么問題了，這個樣本是從理論上來指導大家的，實際操作的時候，還是要充分考慮效率的（以上這段話是根據(jù)實際經(jīng)驗說的）。

 

下面這張圖片，可以讓大家了解一下絲桿的一些使用條件和參數(shù)。

 

 

在設(shè)計的時候，你們尤其要注意的幾個參數(shù)是：運送方向，運送質(zhì)量（負重+切削力），工作臺導向方法，行程長度，操作速度，加速度，定位精度，反復定位精度，最小進給量等。這些參數(shù)都是需要你認真去確定的。當然以下每個參數(shù)都是有用的，我提的那幾個只是更要注意而已。

 

絲桿的精度選擇

 

絲桿的精度選擇，首先我們應(yīng)該知道絲桿到底有多少種精度，最高精度能做到多少，要有一個最基本的概念，否則你如何去選擇呢？  

 

 

 

 

以上這個絲桿精度選擇，是絲桿選型中的必選項，也是決定了你做的設(shè)備的傳動精度的關(guān)鍵所在，如果這個精度選擇不合適，那你設(shè)計的產(chǎn)品估計成功的幾率不大。這就叫先天不足。

絲桿除了其絲桿本身的精度外，還有相應(yīng)的安裝部位的精度，也就是支撐軸承位置的精度，這個精度也是需要你的來設(shè)計和定義的，當然也可以參考絲桿制造廠家的標準來選取，但是這個在和廠家確認圖紙的時候，是需要標準在絲桿圖紙上，同時絲桿支撐端的尺寸也是設(shè)計者自行定義，例如軸承段的直徑大小和長度等

 

預壓力的選擇

 

預壓力的選擇，這個東西在針對設(shè)備類型的時候是非常有用的，也是一個必須要充分考慮的參數(shù)。

 

 

 

 

絲桿預壓控制的是絲桿和絲桿螺母之間的間隙，這個對絲桿的使用壽命和使用穩(wěn)定性，使用精度都有一定的影響，當然價格上也是有浮動的，舉個例子，如果你設(shè)計的是磨削類的設(shè)備，預壓就要盡量選大一點，因為要抗振動，要足夠的穩(wěn)定性和剛性。

 

還有一個需要充分注意的地方，就是絲桿的隨著直徑的變化，其是有相應(yīng)的制造長度的。如果太長的話，一個是絲桿會因為剛性不足而產(chǎn)生彎曲變形，還有精度上也存在加工不足的問題。具體的選型可以參考一下這個參數(shù)表（根據(jù)不同廠家，能達到的精度不同，具體請參考你選用品牌的相關(guān)表格數(shù)據(jù)）。

 

 

 

 

看到了嗎？這里有兩個表格，是有區(qū)分的，一個是精密滾珠絲桿，這種滾珠絲桿的軌道通常是研磨的，精度較高，而還有一種滾珠絲桿叫軋制滾珠絲桿，這種絲桿的軌道不是研磨的，所以精度較低，他們還有一個很的區(qū)別，那就是交貨期非常的不同，為什么我要強調(diào)交貨期呢？因為在企業(yè)工作，研發(fā)和生產(chǎn)一個產(chǎn)品是有周期的，而外購件的周期你通常要有一個最基本的了解，否則就可能出現(xiàn)，什么都做好了，就是在等一根絲桿的尷尬局面，軋制絲桿的貨期一般在15天以內(nèi)就可以了，而滾珠絲桿至少要30天以上，當然具體還是要看代理商是否有備貨而言。

 

絲桿直接與導程的組合選項

 

下面介紹一個絲桿直接與導程的組合選項。

 

 

 

 

不同的絲桿直接對應(yīng)不同的導程，導程的可選范圍也是不一樣的，所以在選型的時候一定要看清楚在選，不要搞個沒有導程可選的絲桿來給別人去制造，那就是不專業(yè)的具體表現(xiàn)了，不要因為小細節(jié)而丟了大臉面，同時也要注意一下，軋制和精密級絲桿是有區(qū)別的，一定要有這個概念。

 

絲桿螺母的選擇

 

絲桿螺母的選擇，這個相對比較簡單一下，具體可以參考一下的介紹。

 

 

 

 

其實結(jié)構(gòu)什么的，說多了，對初學者也不是很現(xiàn)實，只要掌握一個要點就了，精度要求高的，螺母就選長一點，精度低的可以選短一點，這是一個基本原則，當然這里面不同的類型肯定是有區(qū)別的，你也可以和你說選擇的品牌技術(shù)工程師一起來定到底要選擇什么樣的類型。

 

最后放個大招給各位，這個是很多人都想要知道的資料，你們有福了。 

 

 

對應(yīng)你要設(shè)計的產(chǎn)品來選就行了，這樣是不是很清晰了呢？所謂師傅領(lǐng)進門，修行在個人，設(shè)計能力的強弱跟自己平時的積累和關(guān)鍵點的悟性都有很大的關(guān)系，但是我們依然要相信，努力的人總是會得到更多的回報，也許你的成功就在下一個轉(zhuǎn)角。

 （本文中的圖片資料摘自日本THK的產(chǎn)品樣本）