【正文】 動(dòng)絲杠傳動(dòng)副是利用絲杠螺紋與螺母的直接的接觸的滑動(dòng)摩擦來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的。 滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)圖 圖 1— 5 滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)原理 滑動(dòng)絲杠副的傳動(dòng)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，由于滑動(dòng)絲杠副為一般的絲杠制造容易、螺母所組成，故其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、減速傳動(dòng)比大，摩 Fw 力大、螺母只移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，而導(dǎo)程可以杠副可以得到很大的減速比。傳動(dòng)效率低滑動(dòng)絲杠副的工作面為滑動(dòng)摩擦，故其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低。具有自鎖性，當(dāng)使其螺旋升角小于摩擦角時(shí)，鎖性。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，則可以使滑動(dòng)絲杠副具有自由于絲杠與螺母的嚙合是連續(xù)的，而且同時(shí)嗆金多。所以其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無(wú)噪聲。但低速或微調(diào)時(shí)可能出現(xiàn)爬行。 滑動(dòng)絲杠副在實(shí)際應(yīng)用的實(shí) 例圖片 圖 1— 6 普通絲杠 圖 1— 7 普通絲杠 2. 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的滾珠絲杠和滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)，雖然也能實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，但是它要實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)就必須要改變絲杠的轉(zhuǎn)向，而且不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。本文主要介紹一種靠摩擦力傳動(dòng)的光杠傳動(dòng)方案，它不僅能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，而且不用改變光杠的轉(zhuǎn)向就能實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 傳動(dòng)方案的總體結(jié)構(gòu) 本套傳動(dòng)方案主要這個(gè)部分組成：電機(jī)，減速器，一套新型的摩擦式光杠傳動(dòng)，只要有這幾個(gè)部分組成。其 中電機(jī)通過(guò) V帶傳動(dòng)到減速器，然后由減速器通過(guò)鏈傳動(dòng)到光杠軸。 圖 2— 1 傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部分的選擇 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的功率選擇合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選得過(guò)小不能保證工作機(jī)正常工作，或使用電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；功率選得過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高能力得不到充分發(fā)揮，而且因電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)都較低而造成能自的浪費(fèi)。對(duì)于載荷比較穩(wěn)定、長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，通常按照電動(dòng)機(jī)的額定功率選擇 電動(dòng)機(jī) 所需輸出的功率 P0(kW)由下式計(jì)算 式 2— 1 式中， 為工作機(jī)所需的功率；η為從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的總效率 。 工作機(jī)所需的功率 由工作機(jī)的工作阻力 F(N)和運(yùn)行速度 v(m/s)或工作轉(zhuǎn)矩T(N m)和轉(zhuǎn)速 n(r/min)確定 =Fv/1000 式 2—2 或 = Tn/9550 式 2— 3 由光杠的傳動(dòng)直徑 D，以及收線盤的直徑 D1 及轉(zhuǎn)速 30r/min，得： n=π D1 n／π d =（ 600 30）／（ 60） =300r/min 其中 Tn = 105 查表得齒輪嚙合效率η 1=， V帶傳動(dòng)效率η 2=，滾動(dòng)軸承效率η 3=，鏈傳動(dòng)效率η 4=?？傂师? η =η 1*η 1*η 2*η 3 *η 3 *η 3*η 4 = = 由以上計(jì)算的，電機(jī)的有效功率 Pω Pω = Tn /9550 式 2— 4 = 由以上可得，電機(jī)的輸出功率為 P0： 式 2— 5 = = 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pe應(yīng)略大于所需功率 P0。查電動(dòng) 機(jī)產(chǎn)品樣本，取 Pe=。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定： 其中帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比ι =1，齒輪的傳動(dòng)比ι =6 因此得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n0 n0 =300 6 =1800r 在上述轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的常用同步轉(zhuǎn)速有 1500r／ min。查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本取，選取Y132s一 4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率 Pe=，滿載轉(zhuǎn)速 nm=1440r／ min。 減速 器傳動(dòng)比的分配 在機(jī)械行業(yè)中，減速器是一種常用可靠地機(jī)械傳動(dòng)裝置。它廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)，而雙級(jí)圓柱齒輪減速器是減速器中最常有的一種類型，在本文當(dāng)中減速器采用的就是雙級(jí)圓柱齒輪減速器。 ，重量輕。 ，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免干涉和碰撞。 ，即保證兩級(jí)傳動(dòng)的被動(dòng)齒輪浸油 深度應(yīng)近于相等；對(duì)于各軸線在同一水平面的減速器，其兩級(jí)傳動(dòng)的被動(dòng)齒輪 直徑應(yīng)近于相等。這樣就可得到同時(shí)滿足等強(qiáng)度原則和潤(rùn)滑原則 綜合以上幾點(diǎn)及傳動(dòng)比的計(jì)算式得出兩級(jí)減速器傳動(dòng)比ι分別為： ι =2 ι =3 光杠傳動(dòng)部分的整體結(jié)構(gòu) 圖 2— 2 光杠傳動(dòng)部分外觀結(jié)構(gòu) 圖 2— 3 光杠傳動(dòng)部分內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3. 光杠傳動(dòng)原理、實(shí)際工作過(guò)程及校核計(jì)算 本文主要研究的是光杠傳動(dòng)部分，因此在傳動(dòng)原理及校核計(jì)算方面主要談?wù)摰氖枪飧懿糠值膫鲃?dòng)原理及校核計(jì)算。 光杠部分的工作原理 圖 3— 1 光杠傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)主要 有光杠，軸承，以及簡(jiǎn)單的箱體組成。 光杠表面上橢圓曲線沿軸向移動(dòng)分析 圖 3— 2 軸向移動(dòng)分析 當(dāng)表面刻有螺旋線的絲杠其位置軸向固定，而做周向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其螺旋線會(huì)沿軸向移動(dòng)（這使得與其配合的螺母被推動(dòng)沿軸向移動(dòng)），上圖中，某時(shí)刻，軸前表面上有一橢圓曲線在正垂面 a 位置處。 a 與軸心線交點(diǎn)坐標(biāo)為χ 0，當(dāng)軸轉(zhuǎn)過(guò)一角度如 45度時(shí)，該曲線在軸的新錢表面上的部分處于正垂面 a’位置。 a’與軸心線交點(diǎn)坐標(biāo)為χ 1，則對(duì)新，舊前表面說(shuō)，新前表面上的曲線位置（ a’）較原前表面上曲線位置（在 a），沿軸向前移了一段距離 |χ — χ 0 |。 從圖上可以看到，新前表面上的曲線已不再是平面曲線。這是因?yàn)闄E圓不是螺旋線，所以新前表面上曲線已不再是平行于原前表面上曲線的橢圓。此處 a’位置只是移動(dòng)后曲線的近似位置。但這并不影響橢圓隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)軸向移動(dòng)的作用。 機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系與傳動(dòng)原理 根據(jù)上面分析把內(nèi)環(huán)內(nèi)徑比光杠直徑稍大些的滾珠軸承（軸承內(nèi)孔是 V 字型）。其母線與軸線傾斜一定角度α =74 度，然后傾斜安裝在與光杠配合，傾斜角也為 74 度，當(dāng)在這種裝置的對(duì)稱一側(cè)施加壓力則內(nèi)環(huán)內(nèi)孔受壓一側(cè)與光杠表面緊密接觸。由于內(nèi)環(huán)的彈性變形，使得受壓內(nèi)側(cè)錐面表 面的交線圓變成橢圓，而內(nèi)環(huán)另一側(cè)面則與軸不接觸。 圖 3— 3 光杠與軸承機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系 當(dāng)軸傳動(dòng)時(shí)，由 p力產(chǎn)生摩擦力帶動(dòng)內(nèi)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上橢圓帶動(dòng)內(nèi)錐面交線橢圓沿軸向移動(dòng)。與此同時(shí)，內(nèi)環(huán)相對(duì)外環(huán)在滾道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，由滾珠推動(dòng)外環(huán)沿光杠軸線作軸向移動(dòng)。由于外環(huán)通過(guò)軸承套與螺母座連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)了螺母座的軸向移動(dòng)。 被壓力 P作用與軸表面緊密接觸，并被軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)和軸向移動(dòng)受壓部分的內(nèi)環(huán)，有著絲杠表面螺旋線能推動(dòng)螺母前進(jìn)的相同的功能，所以我們可以形象地稱其為“工作螺旋線”。 這里需要說(shuō)明的是，只能在對(duì)稱方向的一側(cè)施加壓 力，而不是在傾斜軸承的上下方施加壓力，以在軸表面形成單一方面的“工作螺旋線”。否則如對(duì)稱兩側(cè)同時(shí)接觸，在同軸承在一側(cè)受力，而兩端的軸承則應(yīng)在另一側(cè)受力。內(nèi)環(huán)非受壓一側(cè)不與相應(yīng)軸表面接觸螺旋，只是被受壓側(cè)帶動(dòng)被動(dòng)地隨其移動(dòng)。當(dāng)受壓側(cè)內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)到不受壓側(cè)時(shí)，不再成為“工作螺旋線”，只是在該側(cè)做“螺旋換向”當(dāng)其再轉(zhuǎn)到受壓一側(cè)時(shí)，由于軸承的軸向移動(dòng)，又稱為下一位置的“工作螺旋線”。如此周而復(fù)始，使得一個(gè)軸承移動(dòng)到任何位置時(shí)，總會(huì)形成新位置的“工作螺旋線”，實(shí)現(xiàn)了在所需軸向范圍內(nèi)移動(dòng)。這種性質(zhì)與單圈內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠的傳動(dòng)原理是一樣的。 還需要說(shuō)明的是，如前所述，由于表面橢圓的移動(dòng)，氣新位置不再是與原位置平行的橢圓，所以其帶動(dòng)內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)并將其軸向送進(jìn)時(shí)，軸表面與內(nèi)環(huán)接觸表面產(chǎn)生了一定程度的相對(duì)滑動(dòng)。在下圖中可以看到，橢圓由弧 AB移動(dòng)到弧 A’ B’ 時(shí)，軸向移動(dòng)最大距離處事橢圓中部個(gè)點(diǎn)，為越靠近軸上、下處則移動(dòng)較短。 圖 3— 4 軸承內(nèi)環(huán)沿光杠表面軸向移動(dòng)分析 （弧 AB為軸表面上與受壓內(nèi)環(huán)接觸的橢圓，其中 1— 4點(diǎn)隨軸轉(zhuǎn)過(guò) 45度時(shí)，成為弧 A’ B’的 1’ — 4’點(diǎn)?；?A1B1 為內(nèi)環(huán)表面上原先處于弧 AB 位置上的內(nèi)錐面交線，當(dāng)軸轉(zhuǎn)過(guò) 45度時(shí)，軸向移動(dòng)至新位置。） 由于內(nèi)環(huán)是不可分離的，且外環(huán)被螺母座固定在其中，所以軸承的移動(dòng)是平行的。于是軸表面的橢圓，相對(duì)于內(nèi)環(huán)錐面交線，在帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生圓周方向的相對(duì)滑動(dòng)，這種滑動(dòng)有超前，也有滯后。綜合結(jié)果，使內(nèi)環(huán)的軸向移動(dòng)量小于軸表面上最大移動(dòng)處的軸向位移量。 這也就說(shuō)明了，為何光杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，實(shí)際移動(dòng)距離小于按螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺距的計(jì)算值π Dtgα的原因（此處 D為光杠直徑）。不過(guò)這種誤差屬于原理性誤差，其值是確定的。如果壓力 P足夠大，被傳動(dòng)的阻力在一定范圍內(nèi)時(shí)，除了這種相對(duì)滑動(dòng)量外，光杠與軸承內(nèi)環(huán) 之間不會(huì)再有其他打滑現(xiàn)象了。因此這種機(jī)構(gòu)是可以實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)的。 為了增加傳動(dòng)力，用多只軸承傳動(dòng)。每只軸承傾斜方向在軸表面上形成的“工作螺旋線”方向必須是同向的。當(dāng)軸正轉(zhuǎn)時(shí)，所以軸承同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)方向的傳動(dòng)力，反轉(zhuǎn)時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生另一個(gè)方向的傳動(dòng)力。