1. 已知條件

負(fù)載：100 kg（垂直升降）

行程：1000 mm

速度：0.3 m/s

定位精度：±0.05 mm

滾珠絲杠固定方式：一端固定，一端支撐

工作環(huán)境：常溫，無腐蝕

2. 計(jì)算加速度

加速度：

假設(shè)加速時(shí)間為0.2 s，則加速度為：

a = Δv / Δt = 0.3 m/s / 0.2 s = 1.5 m/s2

3. 計(jì)算軸向負(fù)載

重力負(fù)載：F? = m × g = 100 kg × 9.81 m/s2 = 981 N

加速度力：F? = m × a = 100 kg × 1.5 m/s2 = 150 N

總軸向負(fù)載：F = F? + F? = 981 N + 150 N = 1131 N

4. 選擇滾珠絲杠

導(dǎo)程選擇：

根據(jù)速度要求：v = 0.3 m/s

導(dǎo)程公式：P = v / n，假設(shè)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3000 rpm（50 rps）

P = 0.3 m/s / 50 rps = 0.006 m = 6 mm

選擇標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)程：10 mm（常用導(dǎo)程，易于匹配電機(jī)轉(zhuǎn)速）

直徑選擇：

根據(jù)負(fù)載和導(dǎo)程，初步選擇直徑為20 mm的滾珠絲杠。

查滾珠絲杠負(fù)載表，直徑20 mm的額定動(dòng)載荷（C?）通常大于5000 N，滿足要求。

精度選擇：

定位精度要求±0.05 mm，選擇C5級(jí)或更高精度的滾珠絲杠。

5. 計(jì)算所需扭矩

摩擦系數(shù)：μ = 0.01（滾珠絲杠效率高，摩擦系數(shù)?。?/span>

效率：η = 0.9

所需扭矩：

T = (F × P) / (2 × π × η) = (1131 N × 0.01 m) / (2 × π × 0.9) ≈ 2.0 Nm

6. 校核絲杠臨界轉(zhuǎn)速

絲杠長度：1000 mm

固定方式：一端固定，一端支撐

臨界轉(zhuǎn)速：

根據(jù)絲杠直徑和長度，查表得臨界轉(zhuǎn)速為2000 rpm。

實(shí)際轉(zhuǎn)速：

n = v / P = 0.3 m/s / 0.01 m = 30 rps = 1800 rpm

7. 選擇伺服電機(jī)

所需功率：

P = T × ω = 2.0 Nm × (2 × π × 1800 rpm / 60) ≈ 377 W

選擇電機(jī)：

選擇額定功率為400 W的伺服電機(jī)，確保有足夠余量。

額定扭矩：2.39 Nm（大于2.0 Nm，滿足要求）

額定轉(zhuǎn)速：3000 rpm（滿足1800 rpm需求）

8. 選擇導(dǎo)軌

負(fù)載要求：

垂直負(fù)載：100 kg

考慮安全系數(shù)，選擇額定動(dòng)載荷大于500 N的導(dǎo)軌。

行程：1000 mm

精度：

定位精度要求±0.05 mm，選擇高精度線性導(dǎo)軌（如H級(jí)或P級(jí)）。

型號(hào)選擇：

選擇15 mm或20 mm寬的線性導(dǎo)軌（如THK或HIWIN品牌）。

9. 最終選型

滾珠絲杠：

直徑：20 mm

導(dǎo)程：10 mm

精度：C5級(jí)

伺服電機(jī)：

功率：400 W

額定扭矩：2.39 Nm

額定轉(zhuǎn)速：3000 rpm

導(dǎo)軌：

型號(hào)：15 mm或20 mm寬高精度線性導(dǎo)軌

行程：1000 mm

10. 驗(yàn)證

定位精度：±0.05 mm，滿足要求。

速度和加速度：0.3 m/s和1.5 m/s2，滿足要求。

負(fù)載能力：1131 N，滿足要求。