滚珠丝杠副滚动体滑动特性分析.pdf

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1、2011年12月机床与液压Dec．2011第39卷第23期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01．39No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．23．022滚珠丝杠副滚动体滑动特性分析陈曼龙(陕西理工学院，陕西汉中723003)摘要：具有很高理论传动效率的滚珠丝杠副在实际使用过程中传动效率却会经常低于90％。产生这种情况的原因在于滚珠丝杠传动中滚动体始终与滚道存在滑动。这种滑动会伴随丝杠参数和装配条件不同而表现出很大差异。在理论分析滚珠丝杠结构基础

2、上，给出滚珠丝杠滚动体滑动产生的原因和发生的条件，为进一步试验论证提供了理论依据。关键词：滚珠丝杠副；滑移；特性分析；滑动摩擦中图分类号：TH132．1文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)23—077—3SlidingPropertyAnalysisofBallforBallScrewAssemblyCHENManlong(ShaanxiUniversityofTechnology，HanzhongShaanxi723003，China)Abstract：Correspondi

3、ngtohighertheoreticaltransmissionefficiencyofballscrew．thepracticaleficiencyisbelow90％—quentlyinservice．Thecauseliesinslidingbetweenballandraceway．Thisslidingcanvarywithscrew'sstructureparametersoras—semblingstatusgreatly．Withtheoreticallyanalyzingth

4、estructureofballscrew．producedreasonandconditionsofballslidingweregiven．Itprovidestheorybasefortest．Keywords：Ballscrewassembly；Sliding；Propertyanalysis；Slidingfriction尽管滚珠丝杠以其传动效率高而得到广泛应用，略螺旋升角的影响，滚珠在螺母滚道上滚过的路径会但其实际传动效率较理论计算值却有较大的差异。究大于在丝杠滚道上滚过的路径。如令

5、r为滚动体半其原因，是因为理论计算值一般是按照滚动摩擦因数径，O0=R。则：或者当量摩擦因数计算出来的，而滚珠丝杠传动中滚BB=R—r·siAA=R+r·si动体在滚动的同时也伴随着滑动，这种滑动会随着丝杠副导程、滚珠直径和结构的不同而不同。另外，该滑动发生比例还受具体装配情况的影响而改变。对于滚珠丝杠副滚珠的滑动问题，文献[1—2]只进行文字性定性分析，在丝杠设计计算时一般采用当量摩擦因数(该当量摩擦因数一般由试验获得)。由于滑动摩擦因数远大于滚动摩擦因数，不同参数或工况的滚珠丝杠副滑动摩擦发

6、生情况和比例也不尽相同，因而分析和探讨滑动摩擦发生条件和影响因素，不仅可图1滚珠丝杠副滚动体工作状态示意图以优化滚珠丝杠结构，更对提高滚珠丝杠传动效率具有重大意义。滚珠在丝杠和螺母滚道上路径差为：1滚珠丝杠滚动体滑动原因2ar(AA一BB、=4,rrr·sire1．1滚动体的差动滑动对于滚珠丝杠而言接触角不可能为0，显然该路按照滚珠丝杠的设计要求，滚动体工作时保持接径差必然存在，且只能由滚珠差动滑动来实现。触角为(一般为45。)，见图1。1．2滚动体间滑动滚动体与丝杠和螺母接触点为A、B，滚动体

7、沿如图2所示，当丝杠以逆时针to。转动时，滚动垂直于00”直线且包含O0的平面作回转运动，瞬体1、2、3在摩擦力作用下分别以∞，、∞：、to顺时时回转轴线为00”。当滚动体沿以O0为半径的圆针转动。如果方向不改变，无论to，、tO、to大小如周转一周时(滚动体自转瞬时回转中心为O0”)，忽何改变，在其接触点c、D处都会分别产生(∞+∞)收稿日期：2010—11—23作者简介：陈曼龙，男，硕士，副教授，从事精密测量技术研究和教学工作。E—mail：hz202053@126．corn。·78·机床与

8、液压第39卷与(∞+∞)的相对滑动速度。后基本不再发生。如2图5，在轴向力F作用下，当丝杠以图示箭头方向旋转时，螺母沿方向移动，滚珠与滚道接触点A、受到摩擦力、作图2滚珠丝杠副滚动体间的滑动情况用，其各自分力／，、尸同时指向螺母滚道1．3滚动体自旋引起的滑动侧。受此摩擦分力作由于滚动体与滚道存在接触角，见图1。在一用，滚珠向螺母滚道定载荷作用下，作为弹性体的滚动体与同样为弹性体图5楔紧效应产生侧移动，即图中Js的丝杠和螺母滚道的接触点、会分别变成一个小滑移受力分析方向；反之，则向丝平面，这个接触