【文章內(nèi)容簡介】 0。n 滾珠螺旋傳動與滑動螺旋傳動或其它直線運(yùn)動副相比，有下列特點(diǎn)：n （ 1）傳動效率高 一般滾珠絲杠副的傳動效率達(dá)90％ ~95％，耗費(fèi)能量僅為滑動絲桿的 1/3。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動56n （ 2）運(yùn)動平穩(wěn) 滾動摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動與工作摩擦力矩差別很小。啟動時(shí)無沖擊，預(yù)緊后可消除間隙產(chǎn)生過盈，提高接觸剛度和傳動精度。n （ 3）工作壽命長 滾珠絲杠螺母副的摩擦表面為高硬度 (HRC58—62) 、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動絲桿副的4~10倍以上。n （ 4）定位精度和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲桿副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預(yù)緊進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱膨脹。因此可達(dá)到較高的定位精度和重復(fù)定位精度。n 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動57n （ 5）同步性好 用幾套相同的滾珠絲桿副同時(shí)傳動幾個(gè)相同的運(yùn)動部件，可得到較好的同步運(yùn)動。n （ 6）可靠性高 潤滑密封裝置結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。n （ 7）不能自鎖 用于垂直傳動時(shí)，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。n （ 8）制造工藝復(fù)雜 滾珠絲桿和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，故制造成本較高。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動58n 1.工作原理與結(jié)構(gòu)四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動滾珠絲桿副結(jié)構(gòu)滾珠絲桿副結(jié)構(gòu)端蓋循環(huán)端蓋循環(huán) 插管循環(huán)插管循環(huán)59n 絲杠和螺母的螺紋滾道間裝有承載滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動時(shí)，滾珠沿螺紋滾道滾動，則絲杠與螺母之間相對運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生滾動摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，它們與螺紋滾道形成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。n 滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有 內(nèi)循環(huán) 和 外循環(huán) 二種。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動60n 2.滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力的方法n 滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴(yán)格要求，以保證其 反向傳動精度 。滾珠絲杠副的軸向間隙是承載時(shí)在滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。n 通常采用 雙螺母預(yù)緊 或 單螺母（大滾珠、大導(dǎo)程）的方法 ，把彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可以提高滾珠絲杠副的剛度。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動61n (1)雙螺母預(yù)緊原理n 根據(jù)墊片厚度不同分成兩種形式，當(dāng)墊片厚度較厚時(shí)即產(chǎn)生 “預(yù)拉應(yīng)力 ”，而當(dāng)墊片厚度較薄時(shí)即產(chǎn)生 “預(yù)壓應(yīng)力 ”以消除軸向間隙。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動62n (2)單螺母預(yù)緊原理（增大滾珠直徑法）n 為了補(bǔ)償滾道的間隙，設(shè)計(jì)時(shí)將滾珠的尺寸適當(dāng)增大，使其 4點(diǎn)接觸，產(chǎn)生預(yù)緊力，為了提高工作性能，可以在承載滾珠之間加入間隔鋼球。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動63n (3)單螺母預(yù)緊原理（偏置導(dǎo)程法）n n 偏置導(dǎo)程法原理如上圖所示，僅僅是在螺母中部將其導(dǎo)程增加一個(gè)預(yù)壓量 Δ，以達(dá)到預(yù)緊的目的。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動64n 3.滾珠絲杠副的軸向彈性變形n 滾珠絲杠受軸向載荷后，滾珠和滾道面將產(chǎn)生彈性變形，軸向彈性變形量 與軸向載荷 之間的關(guān)系與滾動軸承的計(jì)算相同，根據(jù) Herz的點(diǎn)接觸理論，滿足下式： n (1)單螺母預(yù)緊（無預(yù)緊）的軸向彈性變形 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動65n 式中： — 鋼球和滾道的接觸角（ 45176。）；n — 鋼球直徑（ mm）；n — 單個(gè)鋼球所受載荷（ N）；n — 鋼球數(shù)；n — 和精度、結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動66n (2)雙螺母預(yù)緊時(shí)的軸向變形量n 對兩個(gè)螺母 A和 B施加預(yù)緊力 后，螺母 A、 B均變形至 X點(diǎn)。如果這時(shí)作用有外力 ，則螺母 A從 X點(diǎn)向 X1點(diǎn)、螺母 B從 X點(diǎn)向 X2點(diǎn)移動由于和成正比關(guān)系，假設(shè)其比例系數(shù)為 k，則有 ，并且螺母 A和 B的變形量分別為： n 由于在外力作用下螺母 A和 B的變形量相同（方向相反），所以 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動67n 而且，當(dāng)僅有外力 作用時(shí)，n 隨著 的增加使 接近零時(shí)，則外力幾乎全被螺母 A吸收。n 當(dāng) 時(shí) n 又因?yàn)閚 n 所以 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動68n 目前制造的單螺母式滾珠絲杠副的軸向間隙達(dá)，而雙螺母式的經(jīng)加預(yù)緊力調(diào)整后基本上能消除軸向間隙。應(yīng)用該方法消除軸向間隙時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：n （ 1）預(yù)緊力大小必須合適，過小不能保證無隙傳動；過大將使驅(qū)動力矩增大，效率降低，壽命縮短。預(yù)緊力應(yīng)不超過最大軸向負(fù)載的 1/3。n （ 2）要特別注意減小絲杠安裝部分和驅(qū)動部分的間隙，這些間隙用預(yù)緊的方法是無法消除的，而它對傳動精度有直接影響。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動69n 4.滾珠絲杠副的主要尺寸、精度等級和標(biāo)注方法n (1)．主要尺寸 標(biāo)稱直徑、導(dǎo)程、螺旋升角等。n (2).精度等級 —82 《滾珠絲杠副精度》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分為六個(gè)等級： C、 D、 E、 F、 G、 H。 C級最高， H級最低。n (3).標(biāo)注方法四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動70n 5.滾珠絲杠副的安裝n 絲杠的軸承組合及軸承座、螺母座以及其它零件的連接剛性，對滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的剛度和精度都有很大影響，需在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)認(rèn)真考慮。為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合，僅當(dāng)軸向載荷很小時(shí)，才用向心推力軸承。以下列出了四種典型支承方式及其特點(diǎn)。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動71四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動單推單推 —— 單推單推1．軸向剛度較高；2．預(yù)拉伸安裝時(shí)，須加載荷較大，軸承壽命比方案 2低；3．適宜中速、精度高，并可用雙推 — 單推組合。 72n 雙推 — 雙推四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動1．軸向剛度最高；2．預(yù)拉伸安裝時(shí)，須加載荷較小，軸承壽命較高3．適宜高速、高剛度、高精度。73n 雙推 — 簡支四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動1．軸向剛度不高，與螺母位置有關(guān)；．軸向剛度不高，與螺母位置有關(guān)；2．雙推端可預(yù)拉伸安裝；．雙推端可預(yù)拉伸安裝；3．適宜中速、精度較高的長絲杠。．適宜中速、精度較高的長絲杠。 74n 雙推 — 自由四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動1．軸向剛度低，與螺母位置有關(guān)；2．雙推端可預(yù)拉伸安裝；3．適宜中小載荷與低速，更適宜垂直安裝，短絲杠。 75n 6.滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算n 設(shè)計(jì)滾珠絲杠副的已知條件：n 工作載荷 F(N)或平均工作載荷 Fm(N)，使用壽命 (h)，絲杠的工作長度 (或螺母的有效行程 )L(m)，絲杠的轉(zhuǎn)速 n（平均轉(zhuǎn)速 nm或最大轉(zhuǎn)速 nmax)(r／ min)，以及滾道硬度 HRC和運(yùn)轉(zhuǎn)情況。n 一般的設(shè)計(jì)步驟及方法如下：n (1)．絲杠副的計(jì)算載荷 Fc(N) 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動76n — 載荷系數(shù)，按表 1選??；n — 硬度系數(shù)，按表 2選?。籲 — 精度系數(shù)，按表 3選?。籲 — 平均工作載荷（ N）。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動載載 荷荷 性性 質(zhì)質(zhì)無沖無沖 擊擊 平平 穩(wěn)穩(wěn)運(yùn)運(yùn) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 一般運(yùn)一般運(yùn) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)有沖有沖 擊擊 和振和振動動 運(yùn)運(yùn) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1~ ~ ~滾滾 道道 實(shí)際實(shí)際 硬度硬度HRC ≥58 55 50 45 40 精度系數(shù)精度系數(shù) C、 D E、 F G H 77—— 絲絲 杠副的平均杠副的平均 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速（速（ r/min）；）； n (2)．計(jì)算額定動載荷 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動式中：式中：—— 運(yùn)運(yùn) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 壽命（壽命（ h）；）； —— 計(jì)計(jì) 算算 載載 荷（荷（ N）。）。78n 3．根據(jù)在滾珠絲杠系列中選擇所需要的規(guī)格，使所選規(guī)格的絲杠副的額定動載荷。n 4．驗(yàn)算傳動效率、剛度及工作穩(wěn)定性，如不滿足要求則應(yīng)另選其它型號并重新驗(yàn)算。n 5．對于低速（ ）傳動，只按額定靜載荷計(jì)算即可。 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動79n 例 61試設(shè)計(jì)一數(shù)控銑床工作臺進(jìn)給用滾珠絲杠副。已知平均工作載荷 Fm＝ 3800N，絲杠工作長度 l＝ ，平均轉(zhuǎn)速 nm＝ 100r/min，最大轉(zhuǎn)速 nmax＝ 10000r/min，使用壽命＝15000h左右，絲杠材料為 CrWMn鋼，滾道硬度為 58~62HRC，傳動精度要求 n 解： (1)求計(jì)算載荷 Fc四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動80n (2)根據(jù)壽命條件計(jì)算額定動載荷n (3)根據(jù)必須的額定動載荷選擇絲杠副尺寸，由查表 613，得如下規(guī)格：四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動規(guī)格型號規(guī)格型號公稱導(dǎo)公稱導(dǎo)程程p絲杠外絲杠外徑徑d鋼球直鋼球直徑徑dW絲杠底絲杠底徑徑d1循環(huán)圈循環(huán)圈數(shù)數(shù)動負(fù)荷動負(fù)荷Ca(KN)FFZD32103 32 10 3 FFZD50065 50 6 4 5 n 考慮各