機械設計（課程）——絲桿計算與選型

02-08

（註：本文採用了某品牌絲桿的選型手冊來輔助說明，樣本的編製非常專業，本人也結合了自己在設計過程中的一些經驗來介紹，沒有提某品牌的名字是不想大家誤會這是某品牌產品的宣傳軟文，我們在這裡只討論設計的思路和方法，如果牽涉到知識侵權，請通知本人刪除）

在機械設計中，特別是機械設備的設計過程中，絲桿作為最普遍和最有效的傳動方式被廣泛的使用，但是對於很多剛進入機械設計領域的新人來說，如何選擇一根適合自己設計的設備的絲桿，是件很為難的事情，也可以說是毫無頭緒的事情，下面我將結合一個絲桿選型的樣本來給大家介紹一下，到底如何選擇一根絲桿。

首先，我們需要知道，絲桿的作用，那就是傳遞電機扭矩，將電機的扭矩轉化為某個方向的推力，並實現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，但是發現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和詳細，是很具有參考價值的）。

以上是計算推力和驅動電機扭矩的公式，這些公式是一個機械設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，我永遠知道去哪裡找，並很快的找到，因為從小到大我都討厭記公式，所以一直以來數學都不好，但是我也不糾結，夠用就行了，但是我還是推薦大家盡量記住這些公式，因為當別人向你諮詢的時候，你討個手機出來按幾個鍵就搞定了別人的選型問題，是件很牛逼的事情。

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，現代科技真是方便（哈哈），當然你也別認為做一篇這樣的文章很容易，我還是花了蠻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，如果你設計的是加工類型的機床的話，除了要考慮推動質量外，還要考慮刀具切削說產生的阻尼，把推動質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，用你技術出來的扭矩去選擇相應的電機型號。

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.M，你是不能對應的去選擇一個扭矩只有20N.M的電機的，因為我們都必須要有扭矩設計餘量，而且這個餘量要足夠大，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，是那些老師傅不會傳授給你們的，為什麼你選的電機老師不夠用，秘訣就在這裡）。

下面介紹絲桿的選型步驟，到底如何去選擇一根絲桿，那些參數要先選擇，那些參數可以放在後面，當然還是會有專業的截圖呈現給大家。

看起來是不是很複雜，不用擔心，有的參數和變數並不需要你真的都去核算，只要把幾個關鍵的參數選擇好了，其它的基本上也就沒有什麼問題了，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（以上這段話是根據實際經驗說的）。

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。

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

下面介紹的是絲桿的精度選擇，首先我們應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，是絲桿選型種的必選項，也是決定了你做的設備的傳動精度的關鍵所在，如果這個精度選擇不合適，那你設計的產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計和定義的，當然也可以參考絲桿製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計者自行定義，例如軸承段的直徑大小和長度等。

同時還提供了檢測的方法，當然我們實際操作的時候，檢測是沒有必要的了，最多也就是絲桿購買回來後做個抽檢，而且對於很多高精度的絲桿而言，你也許根本就沒有檢測的手段和工具，所以我們很多時候只能選擇相信，相信製造廠家是有職業道德和市場操守的，當然選擇一些牛逼的品牌會更有保障，我們始終要堅信，好的東西肯定是貴的，因為成本就在那裡，當然也要有甄別能力，因為貴的東西不一定是好的，所以在這裡給大家一個建議：無論你想購買什麼東西（記住任何東西），一定要購買你能力範圍內最好的那一款）。

下面是介紹預壓力的選擇，這個東西在針對設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。

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，如果你設計的是磨削類的設備，預壓就要盡量選大一點，因為要抗振動，要足夠的穩定性和剛性。

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，其是有相應的製造長度的。如果太長的話，一個是絲桿會因為剛性不足而產生彎曲變形，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表（下面這個表格說推薦的只是他們公司能夠達到的長度，因為這是業內最牛逼的絲桿生產廠家之一，所以如果你購買的是一些雜牌子，那請自動把最長長度縮短，不要生硬的套這個參數表）。

看到了嗎？這裡有兩個表格，是有區分的，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別，那就是交貨期非常的不同，為什麼我要強調交貨期呢？因為在企業工作，研發和生產一個產品是有周期的，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，什麼都做好了，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。

下面介紹一個絲桿直接與導程的組合選項。