机械系统设计_(滚珠丝杠)ppt培训课件

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1、第二章机械系统部件选择与设计第二节机械传动部件的选择与设计滚珠丝杠副齿轮传动挠性传动间歇传动机械传动部件及其功能要求常用的机械传动部件有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动部件等。其主要功能是传递转矩和转速，因此，它实质上是一种转矩、转速变换器，其目的是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。应设计和选择传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大的传动部件又称螺旋传动机构。以传递能量为主的有螺旋压力机、千斤顶等以传递运动为主的有工作台的进给丝杠，还有调整零件之间相对

2、位置的螺旋传动机构等。一、丝杠螺母机构基本传动形式（1）丝杠螺母机构的主要构成丝杠、丝杠螺母和减摩介质或滚动体（回珠装置）。功能：实现旋转运动与直线运动之间相互转换或调整。作用：用于机构之间能量的传递和运动形式的传递。分类：滑动和滚动丝杠螺母机构。（2）丝杠螺母机构传递运动的基本条件1）滑动丝杠螺母机构传递运动基本条件：应有足够的滑移间隙和充分地润滑，热胀冷缩补偿空间；因而，存在一定的空回间隙。2）滚珠丝杠螺母机构传递运动的基本条件：应有足够的润滑储油空间和热胀冷缩弹性补偿能力，可实现无间隙工作；因而，存在一定

3、的表面应力；为了实现连续运转，需一滚珠的回珠装置（内或外）。（3）丝杠螺母机构的特点滑动丝杠螺母机构：结构简单、加工方便、成本低，且有自锁功能，但摩擦阻力较大、传动效率低(30%~40%)。滚动丝杠螺母机构：结构复杂、成本高、无自锁功能，但摩擦阻力小、传动效率高（92%~98%）、传动精度高。（4）丝杠螺母传动的类型与特点丝杠螺母机构差动传动的工作原理S＝π(l01-l02)1反向器2螺母3丝杆4滚珠由带螺旋槽的丝杆、螺母、滚动元件滚珠/滚柱、回珠装置等组成。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置

4、预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和密封件。滚珠丝杠副传动部件滚珠丝杠副的特点传动效率高运动平稳工作寿命长定位精度和重复定位精度高同步性好可靠性高不能自锁制造工艺复杂滚珠丝杠副的典型结构类型从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴向间隙的调整方法进行区别。(1)螺纹滚道型面(法向)的形状及主要尺寸单圆弧滚道和双圆弧滚道的结构特点单圆弧滚道：结构简单，传递精度由加工质量保证，轴向间隙小，无轴向间隙调整和预紧能力，加工困难，加工精度要求高，成本高，一般在轻载条件下工作。双圆弧滚道：结构简单，存在轴向间隙，加

5、工质量易于保证，在使用双螺母结构的条件下，具有轴向间隙调整和预紧能力，传递精度高。双圆弧滚道单圆弧滚道(2)滚珠的循环方式内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杆表面保持接触优点是滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小。缺点是反向器加工困难、装配调整也不方便。浮动式反向器内循环方式外循环：滚珠在循环返向时，离开丝杆螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。可分螺旋帽式、插管式、端盖式。优点是结构简单、工艺性好。缺点是滚道吻接和弯曲处四角不易准确制作而影响其性能，故应用较少。常以单螺母形式用作升降传动机构

6、。2)插管循环3)端盖循环滚珠丝杠副的主要尺寸参数滚珠丝杠的精度等级及标注方法主要尺寸标称直径、导程、螺旋升角等。精度等级根据JB316.2-91《滚珠丝杠副精度》标准规定分为5个等级：1、2、3、4、5级（有的参考书称7个等级，另外有7、10级），1级最高，5级最低。一般动力传动选4、5级。数控机床、精密机械或仪器选1、2、3级。标注方法不同厂家不同。滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧原理滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。当丝杠改变转动方向时，间隙会

7、使运动产生空回，从而影响机构的传动精度和系统稳定性。通常采用双螺母预紧或单螺母（大滚珠、大导程）的方法，减小或消除轴向间隙，提高滚珠丝杠副的刚度。(1)双螺母预紧原理根据垫片厚度不同分成两种形式，当垫片厚度较厚时即产生“预拉应力”，而当垫片厚度较薄时即产生“预压应力”以消除轴向间隙。(2)单螺母预紧原理（增大滚珠直径法）为了补偿滚道的间隙，设计时将滚珠的尺寸适当增大，使其4点接触，产生预紧力，为了提高工作性能，可以在承载滚珠之间加入间隔钢球。(3)单螺母预紧原理（偏置导程法）偏置导程法原理如图所示，仅仅是在螺母

8、中部将其导程增加一个预压量Δ，以达到预紧的目的。目前制造的单螺母式滚珠丝杠副的轴向间隙达0.05mm，而双螺母式的经加预紧力调整后基本上能消除轴向间隙。应用该方法消除轴向间隙时应注意以下两点：1.预紧力大小必须合适，过小不能保证无隙传动；过大将使驱动力矩增大，效率降低，寿命缩短。预紧力应不超过最大轴向负载的1/3。2.要特别注意减小丝杠安装部分和驱动部分的间隙，这些间隙用预紧的方法是无