【正文】 絲杠螺母機(jī)構(gòu)差動(dòng)傳動(dòng)的工作原理 滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu) （ 1） 滾珠絲杠副的工作原理及特點(diǎn) 滾珠絲杠副是一種新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動(dòng)件，以減少摩擦，如圖所示。圖中絲杠和螺母上都磨有圓弧形的螺旋槽，這兩個(gè)圓弧形的螺旋槽對(duì)合起來就形成螺旋線滾道，在滾道內(nèi)裝有滾珠。當(dāng)絲杠回轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠相對(duì)于螺母上的滾道滾動(dòng)，因此絲杠與螺母之間基本上為滾動(dòng)摩擦。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能循環(huán)流動(dòng)。 圖713 滾 珠絲杠螺母內(nèi)滾道外滾道2） 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的基本條件： 應(yīng)有足夠的潤(rùn)滑儲(chǔ)油空間和熱脹冷縮彈性補(bǔ)償能力，可實(shí)現(xiàn)無間隙工作；因而，存在一定的表面應(yīng)力；為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，需一滾珠的回珠裝置（內(nèi)或外）。 滾珠絲杠副的特點(diǎn) 1） 傳動(dòng)效率高 ， 摩擦損失小 。 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 η＝ ～ ， 比常規(guī)的絲杠螺 母副提高 3～ 4倍 。 因此 ， 功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)的絲杠螺母副的 1/4～ 1/3。 2） 給予適當(dāng)預(yù)緊 ， 可消除絲杠和螺母的螺紋間隙 ， 反向時(shí)就可以消除空行程死區(qū) ， 定位精度高 ， 剛度好 。 3） 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) ， 無爬行現(xiàn)象 ， 傳動(dòng)精度高 。 4） 運(yùn)動(dòng)具有可逆性 ， 可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng) ， 也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ， 即絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件 。 5） 磨損小 ， 使用壽命長(zhǎng) 。 6） 制造工藝復(fù)雜 。 滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高 ， 表面粗糙度也要求高 ， 故制造成本高 。 7） 不能自鎖 。特別是對(duì)于垂直絲杠，由于自重慣力的作用，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立刻停止運(yùn)動(dòng)，故常需添加制動(dòng)裝置。 bba) 單 圓弧型滾道bb) 雙 圓弧型滾道b（ 3） 滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型 主要按螺紋滾道截面形狀、滾珠的循環(huán)方式、消除軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式三種形式進(jìn)行分類。 1） 按螺紋滾道截面形狀分類： 分單圓弧型和雙圓弧型兩類。 單圓弧滾道和雙圓弧滾道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 單圓弧滾道 ：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞精度由加工質(zhì)量保證，軸向間隙小，無軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊能力，加工困難，加工精度要求高，成本高，一般在輕載條件下工作。 雙圓弧滾道 ：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，存在軸向間隙，加工質(zhì)量易于保證，在使用雙螺母結(jié)構(gòu)的條件下，具有軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊能力，傳遞精度高。 2）按滾珠的循環(huán)方式分類： 內(nèi)循環(huán)方式和外循環(huán)方式兩類。 a）內(nèi)循環(huán)方式 浮動(dòng)式反向器內(nèi)循環(huán)方式 24 31 5b） 外循環(huán)方式 端蓋式外循環(huán) 插管式外循環(huán) 14 3 2 43）消除軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式 無論是滑動(dòng)絲杠還是滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)，由于在結(jié)構(gòu)上均存在一定的軸向間隙，以及磨損間隙的存在，為了保證運(yùn)動(dòng)傳遞的連續(xù)性和可靠性，消除軸向間隙并實(shí)施一定預(yù)緊，有利于提高絲杠的傳遞精度和一定的承載能力。 消除和減小絲杠軸向間隙的主要方法： 主要分為 雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整、雙螺母墊片式預(yù)緊調(diào)整、雙螺母齒差式預(yù)緊調(diào)整、彈簧式自動(dòng)預(yù)緊調(diào)整、單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊調(diào)整 四種方式。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠、調(diào)整方便，但無法定量調(diào)整。a) 雙 螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、剛性好、預(yù)緊可靠、c) 雙 螺母齒差預(yù)緊調(diào)整但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度較差、適合清載場(chǎng)合。可定量調(diào)整（），精度高、方便。d) 彈 簧式自動(dòng)預(yù)緊調(diào)整使用調(diào)整不方便，但無法定量調(diào)整。b) 雙 螺母墊片預(yù)緊調(diào)整特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠、滾珠絲杠的間隙調(diào)整與預(yù)緊 滾珠絲杠副的潤(rùn)滑與密封 潤(rùn)滑： 主要有脂潤(rùn)滑和滴油潤(rùn)滑。 密封： 接觸式密封（動(dòng)或靜密封）和非接觸式密封（ 迷宮式密封）。 防塵與防護(hù)： 折疊式防塵套、伸縮式防塵套、伸縮擋板防塵裝置等。 （ 6） 滾珠絲杠副的選擇方法 1） 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)形式確定 依據(jù)預(yù)緊條件和防塵條件決定滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式。 單圓弧螺紋滾道的單螺母絲杠副 ——以動(dòng)力傳動(dòng)為主 ， 允許傳動(dòng)存在一定間隙 ， 且垂直安裝 。 常用在高精度壓力設(shè)備上 （ 導(dǎo)向精度由導(dǎo)軌保證） 。 單圓弧螺紋滾道的雙螺母絲杠副 ——主要用在傳遞輕載荷 、 對(duì)傳遞動(dòng)力的平穩(wěn)性和絲桿剛度要求比高 （ 預(yù)緊力較小 ） 的小型設(shè)備上 。 滾珠絲杠副基本結(jié)構(gòu)尺寸的選擇 主要依據(jù)滾珠絲杠副傳遞的最大載荷、運(yùn)動(dòng)特性（傳遞速度）和范圍（有效行程）、傳遞精度要求，選定滾珠絲杠副的公稱直徑、基本導(dǎo)程以及傳遞精度等級(jí)。 滾珠絲杠副的標(biāo)注方法 — — 循環(huán)方式 預(yù)緊方式 公稱直徑 基本導(dǎo)程 負(fù)荷滾珠總?cè)?shù) 精度等級(jí) 螺紋旋向 浮動(dòng)式 F 雙螺母齒差預(yù)緊 C 內(nèi)循環(huán) 雙螺母墊片預(yù)緊 D 固定式 G 預(yù)緊方式 雙螺母螺紋預(yù)緊 L 單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊 B 插管式 C 外循環(huán) 螺旋槽式 L 螺旋旋向?yàn)樽?、右旋，只?biāo)左旋代號(hào)為 LH，右旋不標(biāo)。 例 CTC63 10— — 1600 表示為插管突出式外循環(huán) （ CT） ， 雙螺母齒差預(yù)緊 （ C） 的滾珠絲杠副 ， 公稱直徑63mm， 基本導(dǎo)程 10mm， 負(fù)荷滾珠總?cè)?shù) ， 精度等級(jí) ， 螺紋旋向?yàn)橛倚?，絲杠全長(zhǎng)為 2022mm， 螺紋長(zhǎng)度為 1600mm。 滾珠絲杠副的選擇設(shè)計(jì)驗(yàn)算步驟 依據(jù)最大工作載荷 (N)或平均工作載荷 (N)作用下的使用壽命 T(h)、絲桿有效工作行程 (mm)、絲杠轉(zhuǎn)速(r/min)或平均轉(zhuǎn)速 (r/min)、滾道硬度 HRC以及工況等實(shí)際工作條件，進(jìn)行一系列的驗(yàn)算。 承載能力計(jì)算與滾珠絲杠副型號(hào)選擇 在最大靜載荷和動(dòng)載荷條件下，進(jìn)行彎曲強(qiáng)度、接觸應(yīng)力強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度等驗(yàn)算，綜合決定選擇滾珠絲杠副型號(hào)。 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算或校核 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算或校的基本要求是不影響滾珠絲杠副的精度和變形附加載荷產(chǎn)生的摩擦阻力超過極限值。 剛度驗(yàn)算 結(jié)構(gòu)剛度（支承方式相關(guān)）和接觸剛度（導(dǎo)軌滾道）。 **由此才能完成滾珠絲杠副的選擇設(shè)計(jì)工作 。 3） 諧波齒輪傳動(dòng) 工作原理 主要組成元件 工作過程 實(shí)用產(chǎn)品 諧波齒輪傳動(dòng)過程 諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比 同步齒形帶傳動(dòng) 同步帶是一種兼有鏈、齒輪、三角膠帶優(yōu)點(diǎn)的傳動(dòng)零件。由于同步帶是一種兼有鏈、齒輪、三角膠帶優(yōu)點(diǎn)的傳動(dòng)零件。 同步帶傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)： ? 工作時(shí)無滑動(dòng)，有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比 ? 傳動(dòng)效率高，節(jié)能效果好 ? 傳動(dòng)比范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊 ? 維護(hù)保養(yǎng)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低 ? 惡劣環(huán)境條件下仍能正常工作 同步帶傳動(dòng)與類型 導(dǎo)向支承部件的選擇與設(shè)計(jì) 導(dǎo)軌支承部件的作用 ： 支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求和規(guī)定運(yùn)動(dòng)方向作直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 1 導(dǎo)軌副的組成、種類及應(yīng)滿足要求 組成：主要由 定導(dǎo)軌、動(dòng)導(dǎo)軌、輔助導(dǎo)軌、間隙調(diào)整元件以及工作介質(zhì) /元件 等組成。 （ 1）導(dǎo)軌副的種類 按運(yùn)動(dòng)方式可分為：直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。 按接觸表面的摩擦性質(zhì)可分為：滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等。 （ 2） 常見導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，依據(jù)不同的要求可設(shè)計(jì)或選用不同形式的導(dǎo)軌副。常見導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)形式如下。 （ 3） 導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求 基本要求 ： 導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好，熱溫變形小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。 在高精度導(dǎo)軌副中，可采用卸荷裝置等方法減小導(dǎo)軌面的承載載荷，提高導(dǎo)向精度。 1）導(dǎo)向精度要求及影響因素 導(dǎo)向精度（要求）： 指動(dòng)導(dǎo)軌沿給定方向作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)保證的準(zhǔn)確程度，主要是指動(dòng)導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的直線度或圓度。 因此，在設(shè)計(jì)或選用導(dǎo)軌副時(shí)，重點(diǎn)考慮影響導(dǎo)向精度的主要因素有： 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)類型。 導(dǎo)向精度（直線度）和接觸精度（平面度和接觸面積）。 導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)配合精度（間隙）。 油膜厚度和油膜剛度。 導(dǎo)軌和機(jī)架的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度。 導(dǎo)軌和機(jī)架的熱變形（熱敏感性）。 裝配質(zhì)量以及液體動(dòng)壓和靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度、油膜剛度等。 2）導(dǎo)軌的剛度要求 導(dǎo)軌的剛度（要求） ： 導(dǎo)軌抵抗外載荷的能力，從而不影響導(dǎo)向部件的導(dǎo)向精度（運(yùn)動(dòng)精度）。 通常分為：靜剛度 —— 抵抗恒定載荷的能力。 動(dòng)剛度 —— 抵抗交變載荷的能力。 每一類剛度都包括：結(jié)構(gòu)剛度、接觸剛度、局部剛度。 在一般情況下，為減輕或平衡外力的影響，可采用加大導(dǎo)軌尺寸或添加輔助導(dǎo)軌的方法提高剛度。 3）精度保持性要求（耐磨性） 精度保持性要求： 指導(dǎo)軌副表面的耐磨性（耐磨能力）應(yīng)達(dá)到導(dǎo)軌面的使用壽命要求。 主要包括： 初期耐磨性 和 耐磨精度保持性 兩部分，以及 耐磨精度失效特性 。 初期耐磨性 ——摩擦副初期磨損階段特性。 耐磨精度保持性 ——摩擦副正常磨損階段特性。 耐磨精度失效特性 ——摩擦副劇烈磨損階段特性。 4）導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)靈活性和低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求 主要包括： 靈活性 和 低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 靈活性 —— 指對(duì)系統(tǒng)控制指令的反映能力。 低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 —— 指平穩(wěn)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件的波動(dòng)誤差（低速“爬行現(xiàn)象”）。 5）溫度敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性要求 溫度敏感性 —— 指導(dǎo)軌在環(huán)境溫度和導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)摩擦發(fā)熱的影響下，導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)靈活性、平穩(wěn)性、導(dǎo)向精度產(chǎn)生變化的反映程度。 工藝性要求 —— 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、裝配調(diào)整、維修維護(hù)、檢測(cè)方便，生產(chǎn)成本低。 注意：以上這些導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副應(yīng)達(dá)到的要求僅是導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中最基本的要求，在導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中，還應(yīng)依據(jù)導(dǎo)軌應(yīng)用的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施，盡可能的滿足。 （ 3） 導(dǎo)軌副的設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟 1） 依據(jù)導(dǎo)軌副使用的工作條件，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式。 2） 選擇導(dǎo)軌副的截面形狀，保證導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。 3） 依據(jù)導(dǎo)軌的載荷和工作溫度范圍，選擇導(dǎo)軌的具體結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)，保證具有足夠的剛度、良好的耐磨性、運(yùn)動(dòng)靈活性、平穩(wěn)性。 4） 具有合理的誤差自動(dòng)補(bǔ)償或調(diào)整裝置，在導(dǎo)軌長(zhǎng)期使用后（超過導(dǎo)軌規(guī)定的平均無故障工作時(shí)間 ——MTBF可靠性指標(biāo)），通過調(diào)整進(jìn)一步的保持導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。 5） 選用合理的耐磨材料、潤(rùn)滑方法以及防護(hù)裝置，使導(dǎo)軌盡可能的處于良好工作狀態(tài)，減少導(dǎo)軌副的磨損。 6） 制定必要的技術(shù)條件（關(guān)重件的制造工藝規(guī)范、裝配調(diào)整技術(shù)條件、檢測(cè)驗(yàn)收技術(shù)條件、使用維護(hù)操作規(guī)范、維修維護(hù)工藝流程與規(guī)范等）。 2 滑動(dòng)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇 （ 1） 滑動(dòng)導(dǎo)軌副的截面形狀和特點(diǎn) 常見滑動(dòng)導(dǎo)軌副的截面形狀 abab對(duì)稱三角形 非對(duì)稱三角形 矩 形 燕尾形 圓 形凸形形凹1） 三角形導(dǎo)軌的特點(diǎn) 分 對(duì)稱型 和 非對(duì)稱型 三角形導(dǎo)軌。 特點(diǎn)： 在垂直載荷作用下，具有磨損量自動(dòng)補(bǔ)償功能，無間隙工作，導(dǎo)向精度高。為防止因振動(dòng)或傾翻載荷引起兩導(dǎo)向面較長(zhǎng)時(shí)間脫離接觸，應(yīng)有輔助導(dǎo)向面并具備間隙調(diào)整能力。但存在導(dǎo)軌水平與垂直誤差的相互影響，為保證高的導(dǎo)向精度（直線度），導(dǎo)軌面加工、檢驗(yàn)、維修困難。 對(duì)稱型導(dǎo)軌 —— 隨頂角增大，導(dǎo)軌承載能力增大，但導(dǎo)向精度降低。 非對(duì)稱導(dǎo)軌 —— 主要用在載荷不對(duì)稱的時(shí)候，通過調(diào)整不對(duì)稱角度，使導(dǎo)軌左右面水平分力相互抵消，提高導(dǎo)軌剛度。 2）矩形導(dǎo)軌的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、檢驗(yàn)、維修方便，導(dǎo)軌面寬、承載能力大，剛度高，但無磨損量自動(dòng)補(bǔ)償功能。由于導(dǎo)軌在水平和垂直面位置互不影響，因而在水平和垂直兩方向均須間隙調(diào)整裝置，安裝調(diào)整方便。 3） 燕尾形導(dǎo)軌的特點(diǎn) 特點(diǎn)： 無磨損量自動(dòng)補(bǔ)償功能，須間隙調(diào)整裝置，燕尾起壓板作用，鑲條可調(diào)整水平垂直兩方向的間隙，可承受顛覆載荷，結(jié)