【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，剛性好。 （ 3）啟動(dòng)力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高，同步性好。 （ 4）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)，即絲桿和螺母都可以作為主動(dòng)件。 （ 5）磨損小，使用壽命長(zhǎng)，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(duì)于垂直絲杠，由于重力作用，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 [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(shuō)明書(shū) 第 9 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 單螺母外循環(huán)滾動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 雙螺母內(nèi)循環(huán)齒差調(diào)整式滾動(dòng)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(wú)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲桿螺母之間的最大軸向竄動(dòng)。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(dòng)。 滾珠絲桿副通過(guò)預(yù)緊的方法消除間隙時(shí)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(lái)的軸向移動(dòng)，但是過(guò)大的預(yù)緊載荷將增加摩擦阻力，降低傳動(dòng)效率，并使壽命大為縮短。所以，一般要經(jīng)過(guò)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(gè)結(jié)構(gòu)上兩個(gè)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(shí)，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(kāi)，然后兩個(gè)滾珠螺母體向相同方向各轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，再與雙聯(lián)齒輪嚙合，這樣兩個(gè)滾珠螺母在圓周方向有了相對(duì)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(shí) ， 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(dòng)。 （ 2）雙螺母對(duì)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(gè)滾珠螺母體相反方向的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致兩個(gè)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(dòng)。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 45 頁(yè) (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(duì)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(duì)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(gè)滾珠螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。右邊一個(gè)滾珠螺母上裝有調(diào)整螺母，調(diào)整預(yù)緊力時(shí)，不需將滾珠螺母從滾珠絲桿上擰下來(lái)，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(zhǎng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。有時(shí)為減小徑向尺寸，不用襯套，直接將兩個(gè)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(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 45 頁(yè) 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(dòng)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?cè)谑芰χ蟮倪^(guò)量都會(huì)給進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度帶來(lái)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(duì)端面的垂直度。螺母座應(yīng)增加適當(dāng)?shù)慕畎澹⒓哟舐菽缸蜋C(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(huì)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(shí)，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(tái)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(zhǎng)的情中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) 共 45 頁(yè) 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(duì)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(shí)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(shí)可以在溫升時(shí)使熱變形轉(zhuǎn)化為預(yù)緊力。 運(yùn)動(dòng)支架滾珠絲杠副副的選型計(jì)算 已知：工作臺(tái)重量 W1=1000N，工作臺(tái)最大行程 LK=1000mm，工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)：動(dòng)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(shí)（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(shí)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(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 45 頁(yè) i ： 傳動(dòng)比 齒輪一級(jí)減速 i= 代入得 ， Ph = 4 mm 圓整為 Ph = 5 mm 滾動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)形式定為內(nèi)循環(huán)式（見(jiàn)圖 ）。在結(jié)構(gòu)上在螺母上開(kāi)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(lái)，剛球從螺紋滾道進(jìn)入返向器，越過(guò)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(dòng)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(dòng)效率。但返 向器回行槽加工要求高且不適于重載傳動(dòng) [18]。消除間隙和調(diào)整預(yù)緊的結(jié)構(gòu)形式為齒差式（見(jiàn)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(gè)螺母向相同方向同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)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(dòng)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(tái)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(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 45 頁(yè) 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(dòng)載荷 （ 1）按預(yù)期工作時(shí)間估算 式中： Cam : 預(yù)期額定動(dòng)載荷 N Lh : 預(yù)期工作時(shí)間 取 Lh = 20xx0 h fw : 載荷系數(shù) 取 fw = （無(wú)沖擊） fa : 速度系數(shù) 根據(jù)初定精度等級(jí) T傳動(dòng)滾珠絲杠，通常選用精度等級(jí) 5 級(jí) 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(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè) 共 45 頁(yè) 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(hào)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(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 共 45 頁(yè) 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(gè)余程 +螺母長(zhǎng)度 +1 個(gè)支撐長(zhǎng)度 =（ ～ ）行程 +（ 10～ 14） Ph =1270 代入得： d2m = 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) （ 1）根據(jù)傳動(dòng)方式及使用情況，按照樣本選為內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式法蘭。雙螺母墊片預(yù)緊形式，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓縮預(yù)緊可用螺釘，圓柱防止兩個(gè)滾珠螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。預(yù)緊力調(diào)整方便，調(diào)整后不易松動(dòng)，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(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè) 共 45 頁(yè) d2 = ≥ d2m = 螺母長(zhǎng)度 L=83mm，額定動(dòng)載 C0a=17KN，剛度 R=536N﹒ μm1 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 卷查得， Ph = 5mm 時(shí)，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(duì)預(yù)緊絲杠副，確定其預(yù)緊力 FP 由于選擇 FFZD