重载提升整机机构中伺服电机、滚珠丝杠、导轨实例选型：

1. 已知条件

负载：100 kg（垂直升降）

行程：1000 mm

速度：0.3 m/s

定位精度：±0.05 mm

滚珠丝杠固定方式：一端固定，一端支撑

工作环境：常温，无腐蚀

2. 计算加速度

加速度：

假设加速时间为0.2 s，则加速度为：

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

3. 计算轴向负载

重力负载：F₁ = m × g = 100 kg × 9.81 m/s² = 981 N

加速度力：F₂ = m × a = 100 kg × 1.5 m/s² = 150 N

总轴向负载：F = F₁ + F₂ = 981 N + 150 N = 1131 N

4. 选择滚珠丝杠

导程选择：

根据速度要求：v = 0.3 m/s

导程公式：P = v / n，假设电机额定转速为3000 rpm（50 rps）

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

选择标准导程：10 mm（常用导程，易于匹配电机转速）

直径选择：

根据负载和导程，初步选择直径为20 mm的滚珠丝杠。

查滚珠丝杠负载表，直径20 mm的额定动载荷（Cₐ）通常大于5000 N，满足要求。

精度选择：

定位精度要求±0.05 mm，选择C5级或更高精度的滚珠丝杠。

5. 计算所需扭矩

摩擦系数：μ = 0.01（滚珠丝杠效率高，摩擦系数小）

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. 校核丝杠临界转速

丝杠长度：1000 mm

固定方式：一端固定，一端支撑

临界转速：

根据丝杠直径和长度，查表得临界转速为2000 rpm。

实际转速：

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

7. 选择伺服电机

所需功率：

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

选择电机：

选择额定功率为400 W的伺服电机，确保有足够余量。

额定扭矩：2.39 Nm（大于2.0 Nm，满足要求）

额定转速：3000 rpm（满足1800 rpm需求）

8. 选择导轨

负载要求：

垂直负载：100 kg

考虑安全系数，选择额定动载荷大于500 N的导轨。

行程：1000 mm

精度：

定位精度要求±0.05 mm，选择高精度线性导轨（如H级或P级）。

型号选择：

选择15 mm或20 mm宽的线性导轨（如THK或HIWIN品牌）。

9. 最终选型

滚珠丝杠：

直径：20 mm

导程：10 mm

精度：C5级

伺服电机：

功率：400 W

额定扭矩：2.39 Nm

额定转速：3000 rpm

导轨：

型号：15 mm或20 mm宽高精度线性导轨

行程：1000 mm

10. 验证

定位精度：±0.05 mm，满足要求。

速度和加速度：0.3 m/s和1.5 m/s²，满足要求。

负载能力：1131 N，满足要求。