产品概述
工程信息
丝杠
滚珠和滚柱丝杠是构建电动执行器的关键部件。它们将电机的旋转运动转换为线性运动。其效率及负载和加速能力对电动执行器的性能有非常大的
影响。
Emerson 制造的 AVENTICS 电动执行器采用精密螺杆解决方案，可在效率、精度、耐用性和价值方面满足最苛刻的应用要求。所有丝杠均由可承受
高载荷的材料制成，并经过特定的热处理。
丝杠 精密滚珠丝杠 滚柱丝杠
简介
这些丝杠通过直接滑动摩擦将扭矩转换为线
性运动。
典型组件由钢制丝杠和工程塑料螺母组成。
一些电动执行器配备了摩擦系数相对较高的
丝杠，因而非常适用于自锁应用。
丝杠执行器可承受大静力、过度振动、同时
运行平稳，安静。是具有成本效益的解决方案。
滚珠丝杠组件提供高性能解决方案，适用于
以高负载、精密驱动、耐用性和高品质为前
提条件的各种应用。
标准导程精度为 G9（依据 ISO 286-
2:1988）。对于公称直径从 20 mm 起的丝杠
轴，生产时满足 G7 导程精度要求。根据要求，
Emerson 可实现 G5 导程精度的滚珠丝杠（依
据 ISO 3408-3:2006），专为定位丝杠而定义，
可匹配 G5 磨削滚珠丝杠的导程精度。
样本
选择一个SPRA系列电动执行器，请单击此处或者扫描二维码获得样本。
OK
滚柱丝杠的性能水平远远超出滚珠丝杠的能
力。行星式滚柱丝杠非常适用于重载、高负荷、
高转速、高线性速度、高加速度和高刚性，并
适合在恶劣环境中运行。
对于非常高精度的应用，具有极细螺纹导程的
循环滚柱丝杠可实现高定位精度、可重复性和
出色的刚性。
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1
产品概述
简介
工程信息
AVENTICS MotionFinder 是一款免费的在线执行器和附件选择工具。此计算工具将根据应用数据给出选伺服电动执
行器系统的相关组件（电机, 线性执行器和附件）的建议。此程序根据用户的要求和运行条件，将其转化为性能参
数要求。
用户可输入有关运动周期的主要信息，将运动的每个步骤进行描述。 包含运动信息，重量，惯量等。在此基础
上，该程序将提供简单的图表，显示随着时间的推移所需的位置、速度和加速度。
由此，该程序会给出一系列可能的方案选项，用户可根据性能和使用寿命方面的需求进行参考、选择 对于每种解
决方案，图表都会相应更新以显示要求与选择的实际性能。
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2
工程信息
简化计算过程
计算
通过遵循所述流程（图 1），用 户 可 选 择 满 足 应 用 需 求 的 合 适
线性单元和电机。下面几页分别对这些步骤进行了说明，并介
绍了要使用的相关计算公式和实例。应用中要考虑的主要因
素包括作用于执行器的等效动态轴向负载、要达到的行程距
离以及工作周期内的所需速度。
图 1
计算应用 Fm 的等
效轴向动态负载
计算执行器的使用
寿命距离L
10di st
根据这些值，用户可依据扭矩和转速定义合适的执行器大小
和所需电机性能。最后，可定义所需电机适配器类型，以匹配
可能的尺寸约束，或者获取电机和线性单元之间的减速比。
如 需 进 一 步 帮 助 ，请 联 系 Emerson 以获得完整的技术支持。
在使用寿命图上绘制点L
Fm从最小的线性单元尺寸开始
该点位于曲线下吗？
选择齿轮箱和电机
10di st
;
基于下一个更大尺寸的线
性单元，并重复执行该步骤
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3
负载
行程
负载
行程
一般计算公式
计算
工程信息
如何计算应用的等效动态轴向负载F
m
在大多数应用中，负载的大小会随行进距离而波动。线性单
元的使用寿命取决于作用在其上的负载。为简化计算，我们
计算了整个运动周期内的等效动态轴向负载 Fm，该负载对
线性装置使用寿命的影响与实际波动负载相同。
3
3
F
x s1 + F
Fm= = 570 N
1
F
1
S
1
F
S
2
2
3
x s2 + F
2
s
+ s2 + s
1
3
3
3
F
3
S
3
x s3 + ...
计算等效轴向动负载的示例
F1 = 700 N, s1 = 200 mm
F2 = 500 N, s2 = 0 mm
F3 = 300 N, s3 = 200 mm
3
Fm= = 570 N
7003 x 200 + 5003 x 0 + 3003 x 200
200 + 0 + 200
或者:
300 + 1 400
Fm=
3
= 566 N
或者:
F
+ 2F
min
Fm=
其中：
F
min
Fm: 等 效 动 态 轴 向 负 载 ，以 N 计
F1, F2… Fn: 施加在一段行进距离 sn 的负载
S1, S2… Sn: 施加负载 Fn 的行进距离
max
3
F
max
4
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2 200
2 000
1 800
1 600
1 400
1 200
1 000
Fm [N]
工程信息
一般计算公式
计算
如何计算使用寿命距离L
使用寿命距离 L
定义为足够大的一组明显相同的执行器
10di st
10dist
中的90% 可 预 期 达 到 或 超 过 的 寿 命（ 单 位 为 km）。
x 3,6
S
=
= s
cycle ncycles
cycle tL
t
cycle
L
10di st
L
10dist
其中：
L
: 使用寿命距离，单位为 km
10di st
S
: 以 m 为单位的每个运动周期行进的距离
cycle
（两个方向）
t
: 每 运 动 周 期 的 时 间 ，单 位 为 s
cycle
（从一个运动周期到下一个运动周期）
tL: 所 需 使 用 寿 命 ，单 位 为 小 时
n
: 周 期 数（ 以 1000 计）
cycles
线性单元的选择
等效动态轴向负载 Fm = 570 N
使用寿命距离 L
800
600
400
200
0
0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000
= 1987 km
10di st
工作点在SPRA- BN-040
Operating point below
曲线 之下
the CASM-40-BN curve
预期使用寿命L
Expected service life
L
10dist
10dis t
使用寿命
Lifetime [km]
选择线性单元的示例
每个运动周期行进的总距离: s
每个运动周期的总时间: t
cycle
所需使用寿命:
tL = 5 年 × 230 天/年 × 24 小时/天 = 27600 小时
n
= 3 周期/分钟 × 60 分钟 × 24 小时 × 230 天 × 5 年 /
cycles
1000 = 4968 k
L
= = 1 987 km
10dist
L
= 0,4 × 4968 = 1987 km
10di st
cycles
0,4 x 27 000 x 3,6
20
cycle
= 20 s
= 0,4 m
CASM–40–BN CASM–40–BS
SPRA-BN-040
SPRA-BS-040
工作点在 SPRA-BN-040 曲线之下。此为符合要求的最小线
性 单 元 。预 期 使 用 寿 命 将 近 6500 km。
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负载
时间
电机选择
计算
工程信息
如何计算电机的热负载F
th
要计算平均电机扭矩，我们首先需要计算电机运行时间内的热
负载Fth。请注意，在暂停期间使用电机制动器会降低电机所需
的功率。
2
Fth=
F
1
2
x t1 + F
2
x t2 + F
2
t
+ t2 + t
1
2
3
3
x t3
Fth: 应用的等效热负载
F1 ,F2… Fn: 一段时间内施加的负载, 单位N
（完整运动周期时间t
的百分比)
cycle
t1 ,t2… tn: 施加负载 Fn 的时间, 单位S
F
1
F
2
F
max
F
m
示例
F1 = 700 N, t1 = 2 s
F2 = 500 N, t2 = 15 s (无 行 进 距 离 ，但 可 使 500 N 负载保 持就位)
F3 = 300 N, t3 = 3 s
当刹车功能为启用时
2
Fth= = 500 N
如果在 t2 期间接合锁紧装置以保持负载
(对于电机，F2 = 0 )
Fth= = 250 N
7002 x 2 + 5002 x 15 + 3002 x 3
1 + 15 + 3
2
7002 x 2 + (02 x 15) + 3002 x 3
1 + 15 + 3
F
3
t
1
t
2
t
3
6
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