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标题: 开一贴，谈谈我对滚珠丝杠刚度的理解，也说说我对其的疑惑 [打印本页]

作者: Kai_CC 时间: 2023-11-3 05:04
标题: 开一贴，谈谈我对滚珠丝杠刚度的理解，也说说我对其的疑惑
之前就滚珠丝杠的计算谈了一下我的问题，所以现在拿出滚珠丝杠受径向力刚度计算的一例说一说，也谈谈我的见解和尚存在的问题

参考资料为上银丝杠的样本手册。

题外话，其实这个计算不是很经典，因为很少有丝杠承受径向力，不过最起码算是填补一下这个空白。

一个简单的问题及算例：
如图，丝杠相对自由，螺母固定。现有一径向力F施加于丝杠自由远端。现欲知，最大可以有多大的径向力，能使丝杠质量（寿命）受到影响最小（至少90%以上）？

(, 下载次数: 442)

作者: Kai_CC 时间: 2023-11-3 05:28
乍一看，这像个压杆稳定的问题。但是实际上，压弯时不止取决于丝杠的弯曲，还存在丝杠和螺母间的相对压力，导致之间的滚珠变形，甚至是螺母变形，抑或是支撑轴承的形变。所以此处，需要计算系统的刚度，来判断丝杠尖端的形变量大小。由图可知，系统总刚度由丝杠刚度和螺母刚度共同组成。
丝杠刚度可根据公式计算。
螺母刚度（在不考虑间隙时）取决于螺杆最低刚度值及动载荷大小。其值可以从表中和丝杠参数查得。

作者: Kai_CC 时间: 2023-11-3 05:56
计算出的刚度，即为对应轴向力下的丝杠螺母系统刚度。已知轴端力，及刚度，可由L=F/K计算出轴端微小位移量。
下一个问题：如何由位移量计算其对寿命的影响？

由位移量，及丝杠长度易知，其倾斜角度到底有多少。因为角度应该不大，所以可忽略丝杠弯曲造成的角度误差。此处可对照下图，得出丝杠寿命的变化。一般说来，寿命不应该低于90%（或80%）为宜。

作者: Kai_CC 时间: 2023-11-3 06:01
不过，此处尚有一缺陷，或者说情况没有完全考量到：丝杠和螺母间的预轴向间隙并未考虑。或者说，此情况更适用于有预压的螺母。如果没有预压，则形变量还需考虑其间隙（主要为径向间隙，轴向也可）。哪位大侠有更好的方法研究，欢迎不吝赐教。
如果对小弟的计算有什么疑惑或者发现问题，也请直接提出。感谢。

作者: 东海fyh126 时间: 2023-11-3 08:00
此贴膜拜，，，等大神展开。。。

作者: 刘大官人 时间: 2023-11-3 08:03
想说看不懂，知识储备没达到楼主的高度

作者: 机九零 时间: 2023-11-3 08:33
必须收藏一个，以备后用

作者: zxjcxx 时间: 2023-11-3 08:52
滚珠丝杠不允许承受径向力。因此，必须保证足够高的安装精度。

作者: 驱蚊器86 时间: 2023-11-3 08:57
什么场合要这样用丝杆？我比较感兴趣

作者: zxjcxx 时间: 2023-11-3 09:02
滚珠丝杠的径向力，一般来说，需要用导轨来承受。导轨实现导向功能，丝杠实现驱动功能。只有在载荷很小的情况小，可以考虑采用丝杠同时完成导向和驱动功能。

作者: 橙色保温杯 时间: 2023-11-3 09:02
我有一个问题，楼主说对丝杠只受径向力的计算是填补空白，那为什么会有这样的空白？
我认为丝杠的运用主要是受轴向力作用，而对径向的buckling计算也就是所谓的压杆稳定计算。
然后又回归到常规的问题上来，丝杠两端的支承形式。。。这些问题在丝杠的选型上应该都是有成熟的计算体系的
就算我上述的都是扯淡，回归到丝杠的运用
轴向力F的作用位置是哪里？是丝杠的螺母吗？如果不是丝杠的螺母，请大家告诉我一个具体的运用场景，最根本的问题就是这个F是怎么样的受力状态，

作者: hl90 时间: 2023-11-3 09:22
众所周知，丝杆是不能受径向力的，或者径向力是要尽可能避免的

作者: 资深菜鸟 时间: 2023-11-3 10:37
丝杆不配导轨？经验公式看细长比<60，径向负载看牙底算屈服，螺母的钢珠什么的不用考虑，因为丝杆它是有角度的轴向运动，这样没有意义

作者: zhangweikobb 时间: 2023-11-3 10:43
一端固定一端自由，仅建议使用在竖直方向驱动，上端固定工况。
非正常使用工况，分析可以，但是实际应用意义不大

作者: zxjcxx 时间: 2023-11-3 16:19

zhangweikobb 发表于 2023-11-3 10:43
一端固定一端自由，仅建议使用在竖直方向驱动，上端固定工况。
非正常使用工况，分析可以，但是实际应用意 ...

一端固定，一端自由在精度要求不高，转速不很高的场景大量使用，无论竖直还是水平布置。

作者: ytzhanggj007 时间: 2023-11-4 08:27
要考虑有支撑。。。丝杠的作用是用来推动丝母，这是主要矛盾。。如果有一个F力作用在丝杠上，那就要想办法抵消或减弱F的影响，至于影响寿命10%，这都不是问题，就算影响15%又怎么样。计算公式都是在理想化的状态下得到的，影响10%无需考虑。

作者: liuxiaoran 时间: 2023-11-4 09:05
本帖最后由 liuxiaoran 于 2023-11-4 09:13 编辑

我是杠精，我来给你挑毛病。

这么一点点阿猫阿狗的基本功，话都说不明白，表达一堆错误，基本词汇完全乱用，你还填补空白了，你搞笑，
疲劳问题的强度问题，不是刚度问题，当然，你解决强度问题工程上很多时候可以转换为刚度问题。就是不去计算强度，根据经验去计算刚度（变形）久可以了

致于刚度，悬臂梁就是3ei/（L^3），最简单最起嘛的

致于强度，你可以先根据悬臂梁去估算，但是这个非常不准确，但是可以用它的相对性解决一些工程问题。。专业的话就比较复杂了，需要大量的储备或者有限元这些工具，很难的，算准很难。

致于疲劳或者安全系数之类的，本质不过是应力的换算，不重要，但是从你发帖的用词来，你连这些的abc都不会的。

悬臂梁是非常非常弱的结构，长度是三次方的影响，所以不能长

作者: liuxiaoran 时间: 2023-11-4 09:09

ytzhanggj007 发表于 2023-11-4 08:27
要考虑有支撑。。。丝杠的作用是用来推动丝母，这是主要矛盾。。如果有一个F力作用在丝杠上，那就要想办法 ...

他这是影响寿命百分之10的问题吗？他这一瞄就是影响寿命几万倍几十万倍千万倍的问题。说千万倍一点不过分。

设计乱搞，负载大一点一上去就快坏了。。

作者: liuxiaoran 时间: 2023-11-4 09:11

橙色保温杯发表于 2023-11-3 09:02
我有一个问题，楼主说对丝杠只受径向力的计算是填补空白，那为什么会有这样的空白？
我认为丝杠的运用主要 ...

你嗯，幼儿园的不会写字的小朋友歪歪扭扭写了一个人a，哦，e就要填补世界世界文学史的空白

作者: liuxiaoran 时间: 2023-11-4 09:21

Kai_CC 发表于 2023-11-3 05:56
计算出的刚度，即为对应轴向力下的丝杠螺母系统刚度。已知轴端力，及刚度，可由L=F/K计算出轴端微小位移量 ...

寿命和位移完全是两个概念。你这个是大量的经验简化而不是计算，当然，也可以有大量计算结合起来。

一个是位移，一个是应力，两回事。

就好像跳楼，一个是你的高度，一个是你腿的应力。但是其实应力除了高度是关键，还和其它很多相关。

作者: Kai_CC 时间: 2023-11-4 23:28

liuxiaoran 发表于 2023-11-4 09:05
我是杠精，我来给你挑毛病。

这么一点点阿猫阿狗的基本功，话都说不明白，表达一堆错误，基本词汇完全乱 ...

感谢大侠教诲，不过容我先辩解一下。

所谓填补空白，并非小弟有意托大，实在是有这个需求，所以去查找相关资料，因为没找到，所以只能自己尝试研究相关问题。

阿猫阿狗的基本功，嗯，也许吧。

弯曲刚度靠悬臂梁算当然可以，但那不是只算了丝杠么？螺母刚度引起的形变可否或可应考虑？

而且我所加的径向力，也并非实际传导时所用力，而是径向受扰动力，并不大。理论上讲应有导轨承担，实际上导轨和丝杠安装时内应力即我所画扰动力（实为径向力，偶尔写的轴向力为笔误）。

如果阁下对于丝杠计算有什么独到见解，欢迎详细说明或单开一帖指点迷津。

作者: Kai_CC 时间: 2023-11-4 23:30

资深菜鸟发表于 2023-11-3 10:37
丝杆不配导轨？经验公式看细长比

导轨暂不在本问题讨论之列。
阁下的“径向负载看牙底算屈服”何解？有否计算公式可用？

作者: Kai_CC 时间: 2023-11-4 23:34

zxjcxx 发表于 2023-11-3 09:02
滚珠丝杠的径向力，一般来说，需要用导轨来承受。导轨实现导向功能，丝杠实现驱动功能。只有在载荷很小的情 ...

是的，大部分情况下导轨承担相对径向力或力矩。
但是导轨亦有其刚度，所以在导轨变形时，同样有径向力施加到丝杠上。
我此处想算的即为微小径向力对丝杠传动的影响。

作者: Kai_CC 时间: 2023-11-4 23:35
最近又详细读了一下资料，觉得我这个抄来的算法确实不能满足我的计算需求。还是没有跟径向力计算相关的公式或范例。
以上计算还是局限在轴向力范畴了。

作者: liuxiaoran 时间: 2023-11-5 08:28
本帖最后由 liuxiaoran 于 2023-11-5 08:29 编辑

Kai_CC 发表于 2023-11-4 23:34
是的，大部分情况下导轨承担相对径向力或力矩。
但是导轨亦有其刚度，所以在导轨变形时，同样有径向力施 ...

你这个要搞准难度就大了。得到一个趋势的话可以通过软件。但是软件也和建模水平直接关联。
这个微小的局部变形是复杂结构，不管是刚度还是强度估算应该都很难的。

你找个专业的仿真工程师先看看吧，一般的估计就给你乱捣鼓

作者: tanqizhong 时间: 2023-11-5 10:44
学习

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