【文章內(nèi)容簡介】 小空隙，可使?jié)L道底部與滾珠不接觸，并能儲存一定的潤滑油以減少摩擦磨損。由于加工其型面的砂輪修整和加工、檢驗均比較困難，故加工成本較高。 滾珠絲杠副中的滾珠循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種，區(qū)別見表 31。 表 31滾珠的循環(huán)方式 類別 形式 特點 內(nèi)循環(huán) 優(yōu)點 :返回通道短 ,一個循環(huán)只有一圈鋼球 ,流暢性好 ,摩擦損失小 ,效率高 ,徑向尺寸小 ,剛性好 缺點 :返向器鋼球返回通道的曲面加工復(fù)雜 外循環(huán) 端蓋式 優(yōu)點 :結(jié)構(gòu)緊湊 ,工藝性好 缺點 :循環(huán)回路長 ,流暢性差 ,鋼球通過短槽時易卡住 螺旋槽式 優(yōu)點 :結(jié)構(gòu)簡單 ,制造方便 ,承載能力大 缺點 :鋼球流暢性較差 ,擋珠器較易磨損 插管式 優(yōu)點 :結(jié)構(gòu)簡單 ,工藝性好 ,鋼球的流暢性好 ,應(yīng)用較廣 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 缺點 :凸出式的插管凸出于螺母外部 ,徑向尺寸較大 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊 滾珠絲杠副在負載時，其滾 珠與滾道面接觸點處將產(chǎn)生彈性變形。換向時，其軸向間隙會引起空回。這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。單螺母絲桿螺母副的間隙消除相當(dāng)困難。實際應(yīng)用中，常采用以下幾種調(diào)整預(yù)緊方法見表 32。 表 32常用的調(diào)整預(yù)緊方法 調(diào)整預(yù)緊方式 特點 雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式 結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、預(yù)緊可調(diào)，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量地進行調(diào)整。 雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式 可實現(xiàn)定量調(diào)整即可進行精密微調(diào)，使用中調(diào)整方便。 雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡單剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。 彈簧式自動調(diào) 整預(yù)緊式 能消除使用過程中因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度低，適合用于輕載場合。 單螺母變位倒程自頂預(yù)緊式和單螺母滾珠過贏預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但在使用中不能調(diào)整，且制造困難 。 根據(jù)防塵防護條件以及對調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。例如，當(dāng)允許有間隙存在時可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；當(dāng)必需有預(yù)緊或在使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需要在裝配時調(diào)整間隙及預(yù)緊力時，可采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊 式結(jié)構(gòu)。 考慮到設(shè)計的所設(shè)計的工作臺有良好的防塵條件且只需要在裝配時調(diào)整間隙及預(yù)緊力，故采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式。 滾珠絲杠副的密封與潤滑 滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護套來防止灰塵及雜質(zhì)進入滾珠絲杠副，使用潤滑劑來提高其耐磨性及傳動效率，從而維持其傳動精度、延長其使用壽命。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母兩端即可。非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其內(nèi)孔螺紋表面與絲杠螺紋之間略有間隙，故又稱迷宮式密封圈。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓 力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。常用的潤滑劑有潤滑油和潤徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 滑脂兩類。潤滑脂一般在裝配是放進滾珠螺母滾道內(nèi)定期潤滑，而使用潤滑油時應(yīng)注意經(jīng)常通過注油孔注油。防護套的形式有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板。其材料有耐油塑料、人造革等。 初選滾珠絲杠副數(shù)據(jù)見下表： 公稱直徑 /mm 導(dǎo)程 /mm 余量 /mm 節(jié)距 /mm 25 5 20 8 根據(jù)絲杠的工作行程初選絲杠的工作長度： 初選 X方向絲杠的工作長度為 410mm 初選 Y方向絲杠的工作長度為 460mm 滾珠絲杠的工作載荷計算公式為： MAHFC KKKKF ? 式（ ） 由條件，查《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》取 FK =，取 HK =， 取 D 精度，取 AK =， X方向絲杠工作載荷： XF = 600=864N Y方向絲杠工作載荷： YF = 600=864N 額定動載荷值 Ca? 計算： 導(dǎo)程初選為 5mm，則 m in/r2020/1 0 0 0n m ?? m in/r2 0 0 05/1 0 0 0 0n m a x ?? Ca? = 34hmC nF ?L=864 ???? 3 16000200 5011N 根據(jù) Ca? 值選擇滾珠絲杠副 ， 假設(shè)選用按滾珠絲杠副的額定動載荷 Ca 等于或稍大于 Ca? 的原則，查表選以下型號規(guī)格： Ca=5011N 公稱直徑 D=25mm 導(dǎo)程 P=5mm 螺旋角 833 ?? 。? 滾珠直徑 ? 計算可得： 滾道半徑 R= 0 ???? dR 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 偏心距0 ( ) ( ) R mm? ? ? ? ? 絲杠內(nèi)徑10 22 mm?????? ??? 1）由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn) ,所以在設(shè)計時應(yīng)驗算其安全系數(shù) S，其值應(yīng)大于絲杠副傳動結(jié)構(gòu)允許安全系數(shù)。 絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷22()acr EIF l??? 其中 E=206Gpa L= 44 841 1064 64a dIm?? ?? ? ? ? 取23? ? 則2 9 8 52206 10 10 102( )3crFN? ?? ? ?? ? ?? 安全系數(shù)5 1 10crmFS F ?? ? ?? 查表可得 [S]= S[S] 絲杠是安全的 ,不會失穩(wěn) 2） 速 長絲杠工作時可能發(fā)生共振，因此需驗算其不會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速— 臨界轉(zhuǎn)速 crn ，要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速 crn?maxn ? ? m i n/32uldf5011n22212ccr ??????? ????? 所以 crn?maxn 所以絲杠不會發(fā)生共振 3） 此外滾珠絲杠副還受 Dn 值的限制，通常要求： Dn 4107?? mm/min Dn=25 m i n/mm105m i n/mm200 3??? min/mm107 4? 4)滾珠絲杠在工作負載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T(N?m)共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量為： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 20 2 CpF pTL EA GJ?? ?? ? 式（ ） 式中， A 為絲 杠 截面 積 ， A ? ?；221 md41?? CJ為 絲 杠 的 極 慣性 矩 ， ? ?；441 md321 ??CJ G 為絲杠切變模量，對鋼 G= a。T(N ? m)為轉(zhuǎn)矩，0 tan( )2mDTF ???? 式中 ? 為摩擦角 ，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)； mF 為平均工作載荷 .取摩擦系數(shù)為 tan ??,則得84? ? ?? ? ? mNmNT ??????????? 3 。 按最不利的情況取 (F= mF ) umG TE FGJTEAFLC241222120 pp ???????? ??? 3 20 ?? ?????? LL 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差小于其傳動精度的 1/2,即 11 1022 mm m??? ? ? ? 該絲杠的 滿足上式，所以其剛度可滿足要求 。 5)效率驗算： 39。39。tan tan338 ( ) tan(338 840)?? ?? ?? ? ?? ??? ? ? 要求在 90%95%之間，所以該絲杠副合格 . 經(jīng)上述計算驗證， 各項性能均符合題目要求，可選。 支承方式的選擇 滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷來自于絲杠的自重。因此，滾珠絲杠的軸向剛度和位移精度要求很高。滾珠絲杠的支承方式有以下幾種： 1） 固定 — 固定，適用于高轉(zhuǎn)速、高精度的絲杠； 2） 固定 — 游動，適用于中轉(zhuǎn)速、高精度的絲杠； 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 3） 固定 — 自由適用于低轉(zhuǎn)速、中精度、短軸向的絲杠。 考慮到設(shè)計要求中轉(zhuǎn)速、高精度，這里我們選擇固定 — 游動的支承方式。固定斷采用軸承連接。 軸承的選擇 軸承的分類 軸承可以分為標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承、非標(biāo)滾動軸承、靜壓軸承和磁懸浮軸承。滾珠絲杠一般配用標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承。 滾動軸承已標(biāo)準(zhǔn)化系列化，有向心軸承、向心推力軸承和推力軸承，共十種類型。滾動軸承一般 由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架（俗稱四大件）組成。 在軸承設(shè)計中應(yīng)根據(jù)承載的大小、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、轉(zhuǎn)速等要求選用合 適的軸承類型。舉例如下： 1） 深溝球軸承。軸系用球軸承有單列向心球軸承和角接觸軸承。前者一般不能承受軸向力，且間隙不能調(diào)整，常用于旋轉(zhuǎn)精度和剛度要求不夠的場合。后者既能承受徑向載荷也能承受軸向載荷；并可以通過內(nèi)外圍之間的相對位移來調(diào)整其大小。因此在輕載時應(yīng)用廣泛。 2） 雙列向心短圓柱滾子軸承。此類軸承一般分為兩種一種是滾道開在內(nèi)圈上，一種是滾道開在外圈上。這兩種軸承的圓柱滾子數(shù)目多、密度大，分兩列交叉排列，旋轉(zhuǎn)時支承剛度變化小，內(nèi)圈上均有 1:12 的錐孔與帶錐度 的軸頸配合，內(nèi)圈相對于軸頸作軸向移動時，內(nèi)圈被漲大，從 而可調(diào)整軸承的徑向間隙或?qū)崿F(xiàn)預(yù)緊；因此，其承載能力大、支承剛度高，但只能承受徑向載荷，與其他推力軸承組合使用，可用于較大載荷、較高轉(zhuǎn)速場合。 3） 圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承由內(nèi)圈、外圈、格圈和圓錐滾子組成。該軸承能承受較大載荷，用其代替短圓柱滾子軸承和推力軸承，則剛度提高，雖極限轉(zhuǎn)速有所降低，但仍能達到高精度的要求。 4） 推力軸承。推力軸承一般軸向承載能力很強，支承剛度很大，但極限轉(zhuǎn)速較低，運動造勢較大。 軸承的選擇 考慮到輕載初選 。60 接觸角推力角接觸軸承代號 7202AC 型數(shù)據(jù)見下表： 表 33角接觸軸承的數(shù)據(jù) d(mm) D(mm) B(mm) minad(mm) maxaD(mm) maxar(mm) 2d (mm) 2D (mm) minr (mm) rC (kN) orC (kN) 15 32 9 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 該軸承是與滾珠絲杠專配的軸承其主要特點是：既能承受軸向載荷又能承受徑向載荷，接觸角大、鋼球多、剛度高。 軸承的校核 基本額定動載荷： NCC rr 9 9 8 06 2 5 022 ????? 取滾動軸承當(dāng)量動載荷 X的值： X=1， Y= 則當(dāng)量動載荷為： NYFXFfP ard 1 2 5 7)2 0 6 41()( ???????? 軸承壽命的計算： hPCnL rh )12579980(25016670)(16670 310 ??? ? 軸承的預(yù)期壽命取 hL =25000h 額定動載荷的計算： 89 6016 670 25025 00012 8716 670n 33 hr ???? LPC N9980N 所以選擇的的軸承可以滿足壽命和強度的的要求。 軸承的潤滑與配合 滾動軸承的潤滑目的是減少軸承內(nèi)部摩擦及摩損，防止燒粘、其潤滑效用如下 ： 1） 減少摩擦及摩損。 在構(gòu)成軸承的套圈、滾動體及保持器的相互接觸部分， 防止金屬接觸，減少摩擦、磨損。 2） 延長疲勞壽命。 軸承的滾動疲勞壽命，在旋轉(zhuǎn)中，滾動接觸面潤滑良好，則延長。相反地，油粘度低，潤滑油膜厚度不好，則縮短。 3） 排出摩擦熱、冷卻。 循環(huán)給油法等可以用油排出由摩擦發(fā)生的熱，或由外部傳來的熱，冷卻。防止軸承過熱，防止?jié)櫥妥陨砝匣? 4） 其他 也有防止異物侵入軸承內(nèi)部，或防止生銹、腐蝕之效果。 軸承的潤滑方法，分為脂潤滑和油潤滑。為了使軸承很好地發(fā)揮機能，首先，徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 要選擇適合使用條件、使用目的的潤滑方法。若只考慮潤滑，油潤滑的潤滑性占優(yōu)勢 。但是，脂潤滑有可以簡化軸承周圍結(jié)構(gòu)的特長，將脂潤滑和油潤滑的利弊比較。 滾動軸承的套圈與軸和座孔之間應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)呐浜希员ＷC軸的旋轉(zhuǎn)精度和 軸承的周向固定。滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)零件，因此，軸承內(nèi)圈與軸頸的配合采用基孔 制，軸承外圈與座孔的配合采用基軸制。為了防止軸頸與內(nèi)圈在旋轉(zhuǎn)時有相對運 動，軸承內(nèi)圈與軸頸一般選用 m m n p r js5 等較緊的配合。軸承外圈 與座孔一般選用 J K M H7 等較松的配合。配合選擇取決于載荷大小、方向和性質(zhì)；軸承類型、尺寸和精度；軸承游隙以及其他因素。具體 選用可參考機械設(shè)計手冊。 軸承使用注意事項 與一般的機械零件相比，滾動軸承的精度較高，因此使用時也相應(yīng)地應(yīng)小心謹慎。 1）保持軸承及其周邊的清潔 2）使用時仔細認真 3）若使用