【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) (1) 雙螺母預(yù)緊原理 根據(jù)墊片厚度不同分成兩種形式，當(dāng)墊片厚度較厚時即產(chǎn)生“預(yù)拉應(yīng)力”，而當(dāng)墊片厚度較薄時即產(chǎn)生“預(yù)壓應(yīng)力”以消除軸向間隙。 四、滾珠螺旋傳動 絲杠側(cè)螺母A 螺母 B調(diào)整墊片預(yù)拉方向 預(yù)拉方向預(yù)緊方向墊片預(yù)緊方向 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) (2) 單螺母預(yù)緊原理（增大滾珠直徑法） 為了補(bǔ)償滾道的間隙，設(shè)計時將滾珠的尺寸適當(dāng)增大，使其 4點接觸，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 絲杠側(cè)螺母側(cè)絲杠側(cè)螺母側(cè)承載滾珠 間隔鋼球 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) (3) 單螺母預(yù)緊原理（偏置導(dǎo)程法） 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)程增加一個預(yù)壓量 Δ，以達(dá)到預(yù)緊的目的。 四、滾珠螺旋傳動 導(dǎo)程 導(dǎo)程+ Δ 導(dǎo)程絲杠側(cè)螺母側(cè)預(yù)拉方向 預(yù)拉方向 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 3. 滾珠絲杠副的軸向彈性變形 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)系與滾動軸承的計算相同，根據(jù) Herz的點接觸理論，滿足下式： (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 )(sin 31mDQaa ??? ????????? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 式中： — 鋼球和滾道的接觸角（ 45176。）； — 鋼球直徑（ mm）； — 單個鋼球所受載荷（ N）； — 鋼球數(shù)； — 和精度、結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)。 四、滾珠螺旋傳動 ?aDQ ?sin/10 ZFQa??Z? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) (2) 雙螺母預(yù)緊時的軸向變形量 對兩個螺母 A和 B施加預(yù)緊力 后，螺母 A、 B均變形至 X點。如果這時作用有外力 ，則螺母 A從 X點向 X1點、螺母 B從 X點向 X2點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： 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 aoF 3/2aoao kF??3/2AA kF?? 3/2BB kF?? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 而且，當(dāng)僅有外力 作用時， 隨著 的增加使 接近零時，則外力幾乎全被螺母 A吸收。 當(dāng) 時 又因為 所以 四、滾珠螺旋傳動 aF bF 0?B? 3/23/23/2 aoaoA kFkFkF ?? 3/23/2 2 aoA FF ?aoaoA ??? ?? Aao ?? 21? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 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應(yīng)注意以下兩點： （ 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。 （ 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 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 4. 滾珠絲杠副的主要尺寸、精度等級和標(biāo)注方法 (1)．主要尺寸 標(biāo)稱直徑、導(dǎo)程、螺旋升角等。 (2). 精度等級 — 82《滾珠絲杠副精度》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分為六個等級： C、 D、 E、 F、 G、 H。 C級最高， H級最低。 (3). 標(biāo)注方法 四、滾珠螺旋傳動 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 5. 滾珠絲杠副的安裝 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、安裝時認(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，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。 四、滾珠螺旋傳動 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 四、滾珠螺旋傳動 單推 — 單推 1．軸向剛度較高； 2．預(yù)拉伸安裝時，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。 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) ? 雙推 — 雙推 四、滾珠螺旋傳動 1．軸向剛度最高； 2．預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較小，軸承壽命較高 3．適宜高速、高剛度、高精度。 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) ? 雙推 — 簡支 四、滾珠螺旋傳動 1．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； 3．適宜中速、精度較高的長絲杠。 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) ? 雙推 — 自由 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。 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 6. 滾珠絲杠副的設(shè)計計算 設(shè)計滾珠絲杠副的已知條件： 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。 一般的設(shè)計步驟及方法如下： (1)．絲杠副的計算載荷 Fc(N) 四、滾珠螺旋傳動 39。hLmAHFC FKKK? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) — 載荷系數(shù)，按表 1選取； — 硬度系數(shù)，按表 2選取； — 精度系數(shù)，按表 3選?。? — 平均工作載荷（ N）。 四、滾珠螺旋傳動 FKHAKmF載 荷 性 質(zhì) 無沖擊平穩(wěn) 運(yùn)轉(zhuǎn) 一般運(yùn)轉(zhuǎn) 有沖擊和振 動運(yùn)轉(zhuǎn) 1~ ~ ~ FKHK滾道實際硬度 HRC ≥58 55 50 45 40 AK精度系數(shù) C、 D E、 F G H 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) — 絲杠副的平均轉(zhuǎn)速（ r/min）； (2)．計算額定動載荷 四、滾珠螺旋傳動 439。39。 ?? hmCaLnFCmn39。hLCF式中： — 運(yùn)轉(zhuǎn)壽命（ h）； — 計算載荷（ N）。 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 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。 4．驗算傳動效率、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算。 5．對于低速（ ）傳動，只按額定靜載荷計算即可。 四、滾珠螺旋傳動 39。aa CC ? min/10 rn ? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 例 61 試設(shè)計一數(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 解： (1) 求計算載荷 Fc 四、滾珠螺旋傳動 ???NFKKKF mAHFC ?????? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) (2) 根據(jù)壽命條件計算額定動載荷 (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 NLnFC hmCa 204 22150 001004560 4439。39。 ???????39。aC0D規(guī)格型號 公稱導(dǎo)程 p 絲杠外徑 d 鋼球直徑 dW 絲杠底徑 d1 循環(huán)圈數(shù) 動負(fù)荷 Ca(KN) FFZD32103 32 10 3 FFZD50065 50 6 4 5 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 考慮各種因素，選 FFZD50065，其中： 公稱直徑： D0=50mm 導(dǎo)程： p=6mm 螺旋角：λ=arctan(6/(50π))=2176。 11′ 滾珠直徑： d0=4mm 滾道半徑： R == 4= 偏心距：絲杠內(nèi)徑： d1= 四、滾珠螺旋傳動 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) (4) 穩(wěn)定性驗算： ① 假設(shè)為雙推 — 簡支（ F— S），因為絲杠較長，所以用壓桿穩(wěn)定性來求臨界載荷 式中： E— 絲杠的彈性模量，對鋼 — 絲杠危險截面的軸慣性矩 — 長度系數(shù)，兩端用鉸接時， m 四、滾珠螺旋傳動 crF 22) ( lEIF acr ???GPaE 206?aI4744a 64dI ?????? ??? 3/2?? 機(jī)電