精密机械滚珠丝杠结构.ppt

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1、1.螺纹传动基础知识●螺纹类型●参数●传动特性2.滑动丝杠螺母结构设计●丝杠精度：减少误差措施、除隙机构●丝杠传动副主要参数设计：牙形（角）、螺距、直径、螺母长度、螺纹长度、公差等级●丝杠工艺：材料、工艺、热处理上次课程主要内容26/0126/02§5.2滚珠丝杠螺母机构滑动螺旋传动中，各类螺纹牙型加工困难,存在的误差难以通过调整机构修正；且动力传动中存在较大的摩擦，应用中传动精度受限。物场分析原理：两个相互作用的物体之间加入中间介质（作用场），改变胡提高原功能。设想：丝杠机构中滚动副取代滑动副●改变丝杠牙形，使之与球面吻合●螺母、丝杠接触面充满滚珠作中间传

2、动●滚珠在螺母内闭合的回路中循环26/031.滚珠丝杠的组成如图所示，滚珠丝杠传动副由螺杠、螺母、滚珠、循环装置组成。滚动丝杠螺母内含滚珠返回通道，保持滚珠循环工作。螺母丝杠滚珠循环装置26/042.滚珠丝杠机构的特点除滑动丝杠传动的一般特点外，滚珠丝杠副还具有如下特点：（1）传动效率高（0.96），启动力矩小（2）传动精度高（微米级）（3）具有传动的可逆性，不能自锁（4）寿命长，维护简单（5）制造工艺复杂，成本高内循环外循环3.滚珠丝杠副结构滚珠丝杠副结构特点：●螺纹滚道型面的形状●滚珠的循环方式●轴向间隙和调整预紧机构根据丝杠传动不同的使用条件，其结构特

3、点存在一定差异，设计与选用时应予以注意。关键问题：滚道形状、滚珠循环方式、调整机构26/05（1）螺纹滚道法向截型综合考虑精度、结构、工艺等问题，目前滚珠丝杠副常用两种滚道型面：26/06单圆弧滚道双圆弧滚道1）单圆弧型滚道工艺简单，单螺母结构运行特性不够稳定；采用的双螺母结构复杂，调试相对困难。2）双圆弧型滚道制造工艺复杂。接触刚性好，摩擦小，承载能力较大，预紧或承载后接触角基本保持不变。采用双圆弧截面滚道传动效率高，系统轴向刚度稳定，可实现较小（无）的间隙传动，能获得更高的传动精度。26/073）滚道形状参数①接触角β与径向间隙在螺纹滚道法向剖面内，滚珠

4、球心与滚道接触点连线与螺纹轴线的铅垂线之间的夹角。标准接触角：β=45°丝杠副的径向间隙Δd直接影响功能，无负荷时，滚珠直径db、滚道半径R、接触角β的关系：承载后上述关系将发生变化。26/08接触角β法向剖面过轴线铅垂线②滚道与滚珠尺寸差滚道半径理论上应略大于滚子半径，控制滚道半径有利于提高丝杠承载能力。推荐设计参数：该参数取值过大，导致滚道、滚子截面形状接触（面小）刚性差，承载能力小，传动精度低；反之滚珠与滚道几乎完全接触，存在较大摩擦，且对制造精度要求很高。单圆弧型两种取值标准：26/09③偏心距e承载传动状态下，滚道圆弧中心与滚珠中心的偏移距离，如图

5、所示。偏心距与直径比、接触角相关。理论计算公式：26/10单圆弧滚道e双圆弧滚道e（2）滚珠循环方式1）内循环式内循环采用单圈循环，为保证承载刚性一套滚动丝杠副应采用多圈结构。内循环方式滚珠流畅性好，丝杠副总体径向尺寸相对较小。26/11内循环式借助反向器使滚珠越过滚道槽顶进入下一圈循环。反向器设计、加工困难。2）外循环式螺母上设计滚珠回流通道，有插管式和端盖式两种。外循环式滚珠丝杆传动工艺性好，但循环路径长，整体径向尺寸大。26/12外循环式外循环传动示意图：26/13螺母运动方向外循环通道螺杆旋转方向（3）消除轴向间隙与预紧机构目的：提高滚珠丝杠承载、精

6、度和工作可靠性。双螺母预紧机构：目前各类滚珠丝杠副普遍应用的调节方式，调节原理与滑动丝杠双螺母相同。26/14垫片式螺纹式弹簧式齿差式常用结构：双螺母安装示意图：26/15两侧螺母垫片双螺母调隙示意图：26/16两螺母侧向紧逼（4）滚珠数量、圈数和列数螺母内第1圈滚珠承担轴向载荷约30-45％，第5圈以后分担的荷载已很小，因此设计时多于5圈的结构弊大于利。为提高滚珠的流畅性，经验表明，在同一列循环回路内，滚珠数少于150，圈数小于3.5。滚珠数近似计算如下：26/17每圈数量：总数量：工作台运动（5）滚珠丝杠精度、代号和标记1）精度评价指标滚珠螺旋副的传动精

7、度评价是对螺母的运动准确性，主要包括两项：●行程误差丝杠转角与螺母位移之间比值相对理论比值的偏差。●空回误差螺纹副间隙造成的反向误差。26/182）代号和标记方法国家标准规定，滚珠螺旋副的代号和标记方法如下：26/19循环方式例：CDM5010□－3－P3精度等级负荷钢珠圈数公称直径预紧方式类型（P或T）公称导程结构特征旋向，右旋省略5.滚珠丝杠副主要参数设计（1）方案（结构）选择影响结构设计因素包括上述三个方面。1）螺纹滚道型面的形状；2）滚珠的循环方式；3）轴向间隙和调整预紧机构。主要考虑问题（依据）：●承载和精度需求●润滑及防尘保护●预紧和调隙●加工工

8、艺条件原理性问题：●防逆转●防脱落限位26/20（2