【文章內(nèi)容簡介】 ，剛性好。 （ 3）啟動力矩小，運(yùn)動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高，同步性好。 （ 4）有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，也可以從直 線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即絲桿和螺母都可以作為主動件。 （ 5）磨損小，使用壽命長，精度保持性好。 （ 6）制造工藝復(fù)雜。滾珠絲桿和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度值特別小，制造成本高。 （ 7）不能自鎖。特別是對于垂直絲杠，由于重力作用，下降時當(dāng)傳動切斷后，不能立刻停止運(yùn)動，故常需添加制動裝置 [11]。 典型滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu) 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 共 45 頁 圖 單螺母外循環(huán)滾動螺旋副 1－螺母 2－套 3－鋼球 4－螺旋槽返回通道 5－擋球器 6－絲杠 圖 雙螺母外循環(huán)螺紋調(diào)整式滾動螺旋副 1－螺母 2－擋球器 3－鋼球 4－絲杠 5－墊圈 6－圓螺母 圖 雙螺母內(nèi)循環(huán)墊片調(diào)整式滾動螺旋副 1－螺母 2－調(diào)整墊片 3－返向器 4－鋼球 5－絲杠 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 共 45 頁 圖 雙螺母內(nèi)循環(huán)齒差調(diào)整式滾動螺旋副 1－螺母 2－內(nèi)齒圈 3－返向器 4－鋼球 5－絲杠 軸向間隙的消除 軸向間隙通常是指絲杠和螺母之間無現(xiàn)對轉(zhuǎn)動時，絲桿螺母之間的最大軸向竄動。除了結(jié)構(gòu)本身的游隙之外，在施加軸向載荷以后，還包括了彈性變形所造成的竄動。 滾珠絲桿副通過預(yù)緊的方法消除間隙時應(yīng)考慮下列情況：預(yù)緊載荷能夠有效的 減少嘆息功能變形所到來的軸向移動，但是過大的預(yù)緊載荷將增加摩擦阻力，降低傳動效率，并使壽命大為縮短。所以，一般要經(jīng)過幾次調(diào)整才能保證機(jī)床在最大軸向載荷下，既消除了間隙，又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。減少間隙常采用雙螺母消隙。常有以下幾種： （ 1）雙螺母尺差預(yù)緊（圖 ），在這個結(jié)構(gòu)上兩個滾珠絲杠螺母上切有內(nèi)齒輪，齒數(shù)分別為 1z 和 2z ，且 12zz? ，雙聯(lián)齒輪上齒數(shù)也分別為 1z 和 2z 。齒數(shù)相同的齒輪相嚙合。調(diào)整預(yù)緊力時，需將滾珠螺母從滾珠絲杠上擰下。將滾珠螺母體與雙聯(lián)齒輪脫開，然后兩個滾珠螺母體向相同方向各轉(zhuǎn)動一個齒，再與雙聯(lián)齒輪嚙合，這樣兩個滾珠螺母在圓周方向有了相對旋轉(zhuǎn)。滾珠螺母體與滾珠絲杠的接觸點(diǎn)就產(chǎn)生了軸向位移 hp? 。1211hhppzz??? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ???。當(dāng) 211zz??時 ， 12hhp p z z?? 。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，調(diào)整預(yù)緊力不方便，因此使用不廣泛。但調(diào)整精度高，適用于要獲得準(zhǔn)確預(yù)緊力的傳動。 （ 2）雙螺母對旋預(yù)緊（圖 ）。調(diào)整預(yù)緊力的原理與雙螺母齒差相同。有兩個滾珠螺母體相反方向的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致兩個滾珠絲桿的接觸點(diǎn)產(chǎn)生軸向位移 hp?? 。預(yù)緊力調(diào)整好之后，在中間隔圈上需打防松定位銷。這種結(jié)構(gòu)在雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)中軸向尺寸最小，但防松不夠可靠，調(diào)整也不夠方便。僅適用于輕載荷、預(yù)緊力不大的傳動。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 共 45 頁 (a) (b) 圖 雙螺母齒差預(yù)緊（ ） （ 3） 雙螺母墊片預(yù)緊（圖 ）。其中圖 a 屬于拉伸預(yù)緊，預(yù)緊力對滾珠絲桿產(chǎn)生拉應(yīng)力。圖 b 屬于壓縮預(yù)緊，預(yù)緊力對滾珠絲桿產(chǎn)生壓應(yīng)力。 圖 雙螺母墊片預(yù)緊 （ 4）雙螺母螺紋預(yù)緊（圖 ）。導(dǎo)向平鍵限制兩個滾珠螺母的相對運(yùn)動。右邊一個滾珠螺母上裝有調(diào)整螺母，調(diào)整預(yù)緊力時，不需將滾珠螺母從滾珠絲桿上擰下來，只需旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母使右邊滾珠螺母的軸向位置改變到maxmaxniV? 即可。預(yù)緊力調(diào)整方便，但預(yù)緊 力較難精確控制。這種結(jié)構(gòu)徑向尺寸大、軸向尺寸長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。有時為減小徑向尺寸，不用襯套，直接將兩個滾珠螺母裝入有鍵槽的螺母座中 [12]。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 45 頁 圖 雙螺母螺紋預(yù)緊 比較以上的四種結(jié)構(gòu)方式，我們采用雙螺母螺紋預(yù)緊結(jié)構(gòu)。 滾珠絲杠的安裝與支承 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給要獲得較高的傳動剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母副本身的剛度外，滾珠絲杠正確安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座絲杠端部的軸承及其加工的不精確性和它們在受力之后的過量都會給進(jìn)給系統(tǒng)的傳動剛度帶來影響。因此，螺母座的孔與螺母之間必須保持 良好的配合，并應(yīng)保證孔對端面的垂直度。螺母座應(yīng)增加適當(dāng)?shù)慕畎?，并加大螺母座和機(jī)床結(jié)合部件的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。滾珠絲杠的不正確安裝以及支承機(jī)構(gòu)的剛度不足會使?jié)L珠絲杠的壽命大為下降。 滾珠絲桿常用推力軸承支承，以提高軸向剛度（當(dāng)軸向負(fù)載很小時，也可用角接觸軸承），滾珠絲杠在機(jī)床上的安裝支承方式有以下幾種： 圖 支承方式 （ 1）一端裝推力軸承如圖 a，這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低。只適用于短絲桿，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)或升降臺式數(shù)控銑床的立向（垂直）坐標(biāo)中 。 （ 2）一端裝推力軸承，另一端裝向心球軸承如圖 b，此種方式可用于絲杠較長的情中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁 共 45 頁 況。應(yīng)將止推軸承遠(yuǎn)離液壓馬達(dá)熱源及絲杠上的常用段，以減少絲杠熱變形的影響。 （ 3）兩端裝推力軸承如圖 c，把推力軸承裝在滾珠絲桿的兩端，并施加預(yù)緊拉力，這樣有助于提高剛度，但這種安裝方式對絲杠的熱變形較為敏感，軸承的壽命較兩端裝推力軸承及向心球軸承方式低。 （ 4）兩端裝推力軸承及向心球軸承如圖 d，為使絲桿具有最大的剛度，它的兩端可用雙重支承，即推力軸承加向心軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式不能精確地預(yù)先預(yù)定預(yù)緊力，預(yù)緊力地大小是由 絲杠地溫度表形轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的。但設(shè)計(jì)時要求提高推力軸承的承載能力和支架剛度 [13]。 綜合分析后，在本次設(shè)計(jì)改造中，橫向絲杠支承形式我們采用第（ 2）種形式。縱向絲杠支承形式采用第（ 4）種形式，使支承可靠，承載能力大，同時可以在溫升時使熱變形轉(zhuǎn)化為預(yù)緊力。 運(yùn)動支架滾珠絲杠副副的選型計(jì)算 已知：工作臺重量 W1=1000N，工作臺最大行程 LK=1000mm，工作臺導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)：動摩擦系數(shù) μ=，靜摩擦系數(shù) μ0=，快速進(jìn)給速度 Vmax=，定位精度20μm/300mm，全行程 25μm，重復(fù)定位精度 10μm，要求壽命 20xx0 小時（兩班制工作十年）。 表 工作參數(shù) 加工方式 進(jìn)給速度 Vi(m/min) 工時百分比 % 絲杠軸向載荷 (N) 絲杠轉(zhuǎn)速 r/min 一般加工 1 70 1000 100 最高加工速度 3 20 1000 300 快速進(jìn)退 10 1000 750 確定滾珠絲杠的導(dǎo)程 Ph = maxmaxniV? 式中： Ph ：滾珠絲杠副的導(dǎo)程 mm Vmax ：最大行程 3m/min nmax ： 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 1500r/min 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 45 頁 i ： 傳動比 齒輪一級減速 i= 代入得 ， Ph = 4 mm 圓整為 Ph = 5 mm 滾動螺旋結(jié)構(gòu)形式定為內(nèi)循環(huán)式（見圖 ）。在結(jié)構(gòu)上在螺母上開有側(cè)孔，孔內(nèi)鑲有反向器，將相鄰兩螺紋滾道聯(lián)接起來，剛球從螺紋滾道進(jìn)入返向器，越過螺桿牙頂進(jìn)入相鄰螺紋滾道，形成循環(huán)通道。這樣的結(jié)構(gòu)螺母的外型尺寸小和滑動螺旋副大致相同。剛球循環(huán)通道短，有利于減少剛球數(shù)量減小摩擦損失，提高傳動效率。但返 向器回行槽加工要求高且不適于重載傳動 [18]。消除間隙和調(diào)整預(yù)緊的結(jié)構(gòu)形式為齒差式（見圖 所示）。螺母 2 的凸緣上有外齒，分別與緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈 4（或滑塊）嚙合，其齒數(shù)分別為 Z1 和 Z2，且 Z2=Z1+1。兩個螺母向相同方向同時轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個齒，調(diào)整的軸向位移量為△ S=21zzp （ p 是螺距）。此形式能夠精確地調(diào)整預(yù)緊力，易用于高精度的傳動機(jī)構(gòu)。 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷 （ 1）各進(jìn)給速度下絲杠轉(zhuǎn)速 ni = hiPV ni ：絲杠轉(zhuǎn)速 r/min i=1,2,? ,n Vi ：進(jìn)給速度 m/min i=1,2,? ,n 由表 22 得 V1 = 1 m/min V2 = 3 m/min V3 = m/min Ph = 5 mm 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為噴丸機(jī)床，且靶距保持在 30mm 左右，故認(rèn)為絲杠軸向載荷不變，即工作臺重量 W1= 100 Kg 則 F1=F2=F3=1000N （ 2）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 共 45 頁 由表 22 查得 t1 = 70 t2 = 20 t3 = 10 代入得： nm =410 r/min 代入得： Fm =743 N 預(yù)期額定動載荷 （ 1）按預(yù)期工作時間估算 式中： Cam : 預(yù)期額定動載荷 N Lh : 預(yù)期工作時間 取 Lh = 20xx0 h fw : 載荷系數(shù) 取 fw = （無沖擊） fa : 速度系數(shù) 根據(jù)初定精度等級 T傳動滾珠絲杠，通常選用精度等級 5 級 取 fa = fc : 可靠性系數(shù) 取可靠性為 90% 則 fc = 1 已知： nm =410 r/min 代入得： Cam = 7819N 按滾珠絲杠的預(yù)期運(yùn)行距離 LS（ Km） 估算 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 45 頁 Cam = cawkmhS fffFPL 1003 ? 式中 : LS : 預(yù)期運(yùn)行距離 LS（ Km）， 一般取 250Km 其它代號意義同上。 代入得 : Cam = （ 2）擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大負(fù)載 Fmax計(jì)算： 式中 : fe : 預(yù)加載荷系數(shù)，取 fe = 代入得 : Cam = 4977N 取以上兩種結(jié)果的最大值 Cam = 7819N 按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋直徑 （ 1）估算絲杠允許的最大軸向變形量 δm ①按規(guī)定 δm = min0KF ≈（ 31 ～ 41 ）重復(fù)定位精度 ②按規(guī)定 δm ≈（ 41 ～ 51 ）定位精度 已知：重復(fù)定位精度為 10μm、定位精度為 25μm 則 ① δm = 3μm ② δm = 6μm 取兩種結(jié)果最小值 δm = 3μm （ 2）估算滾珠絲杠副的最小螺紋底徑 d2m 取絲杠安裝方式為兩端固定形式如圖 所示 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 共 45 頁 圖 滾珠絲杠安裝方式示意圖 式中： E : 楊式彈性模量 105MP δm : 估算的滾珠絲杠最大允許軸向變形量 μm F0 : 導(dǎo)軌靜摩擦力 N 。 F0 = μ0ω(μ0 為靜摩擦因數(shù)） F0 = 200N L : 滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支撐的最大距離 mm L 按下式計(jì)算： L=行程 +安全行程 +兩個余程 +螺母長度 +1 個支撐長度 =（ ～ ）行程 +（ 10～ 14） Ph =1270 代入得： d2m = 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號 （ 1）根據(jù)傳動方式及使用情況，按照樣本選為內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭。雙螺母墊片預(yù)緊形式，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，壓縮預(yù)緊可用螺釘，圓柱防止兩個滾珠螺母相對轉(zhuǎn)動。預(yù)緊力調(diào)整方便，調(diào)整后不易松動，剛度高。 （ 2）由計(jì)算出的 Ph ， Cam ， d2m 在樣本中取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副， Ph = 5mm Cam = 7819N d2m = 查絲杠產(chǎn)品確定本設(shè)計(jì)選型為： FFZD25053，其技術(shù)參數(shù)如下： Ph = 5mm Ca = 9KN≥ Cam = 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁 共 45 頁 d2 = ≥ d2m = 螺母長度 L=83mm，額定動載 C0a=17KN，剛度 R=536N﹒ μm1 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 3 卷查得， Ph = 5mm 時，剛球直徑 Dω=（ ?81 ），公稱直徑dω=25mm， 螺紋升角λ =3186。39180。，圈數(shù)列數(shù) 2 1。 滾珠螺母連接形式如圖 所示，尺寸為： dω =25mm Ph w= 5mm D1=40mm D=66mm D4=53mm B=11mm D5= D6=10mm h=。 對預(yù)緊絲杠副，確定其預(yù)緊力 FP 由于選擇 FFZD