《机电装备设计》PPT课件.ppt

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1、3.4滚珠螺旋传动3.4.1工作原理及特点3.4.2结构形式3.4.3尺寸参数、型号及精度3.4.4滚珠丝杠副支承与联接3.4.5滚珠丝杠副的选择与计算本节课内容△1874年美国专利记载有滚珠螺旋传动的螺旋压力机；△1879年德国和1906年英国专利，都介绍过滚珠螺旋传动设计方法；△100年前，我国已有滚珠螺旋传动记载，其结构形式和现在的基本相似，但限于技术原因，未能造出实用的滚珠螺旋副；△1940年美国首先将滚珠螺旋副用于汽车转向机构上；△至1943年，精密滚珠螺旋传动用于航空机械；△滚珠螺旋传动是由滚动轴承演化而来的，在汽车航空工业中最先应用。例如日本的“NSK”、“TSUBAK

2、I”公司，意大利的“SKF”公司，都是有名的轴承制造厂，年产滚珠螺旋副均在万套以上；△英国“Botax”公司，Lucas”航空公司的分厂，美国的“Saglnaw”公司(GM)通用汽车分公司，年产滚珠螺旋副竞达数万之多。发展概况发展目标“高速、高效”成为各厂家追求的目标。●直线电动机用于加工中心,快进给速度达160m/min以上,加速度达4g以上,向滚珠丝杠副提出严峻的挑战。●但直线电动机价格昂贵、控制系统复杂、磁铁吸引金属切屑、强磁对人身危害以及发热等缺点,在近一段时间很难得到普及。●滚珠丝杠副仍是现在高速驱动的最优选择,国外大部分高速加工中心仍使用滚珠丝杠副。●为达到高速驱动目的,

3、提高电动机转速(转速达4000r/min)●使用大导程（导程32mm）滚珠丝杠副,如日本马扎克公司在FF660机床上使用滚珠丝杠副,机床快速移动速度达90m/min,加速度达1.5g。采用引进韩国生产技术由天津海特生产的滚珠丝杠螺母副。大导程滚珠丝杠副在高速驱动时主要问题:噪声、温升、精度。◇噪声产生的主要原因:滚珠在循环回路中的流畅性、滚珠之间的碰撞、滚道的粗糙度、丝杠的弯曲等。◇温升产生的主要原因：由滚珠与丝杠、螺母、反向器之间的摩擦及滚珠之间的摩擦产生的。采取的措施：◇通过合理的工艺流程,提高产品的内在质量;◇选取适当的滚珠丝杠副预紧转矩;◇减小滚珠丝杠副的预紧转矩的变动量,使

4、滚珠丝杠副适应高速驱动的要求。3.4滚珠螺旋传动在“数控加工技术”课程介绍了“滚珠丝杠的结构”，本节重点介绍滚珠螺旋传动的特点、预紧方式、型号和精度等级、滚珠丝杠的支承与联接、丝杠副的选择等。3.4.1特点滚珠丝杠副可以获得精确、高效、灵敏、可靠、耐用的效果，在高温、低温、高压、真空、强磁场、无润滑等工作条件下可实现可逆运动，在机床工业、航空航天、军工产品等各个领域得到广泛应用。特点：（1）传动效率高，达85％～98％；（2）运动平稳，低速时无爬行；（3）传动可逆和不自锁性；（4）预紧后可消除滚珠丝杠副的间隙，提高轴向接触刚度；（5）定位精度和重复定位精度高；（6）同步性好；（7）寿

5、命长，使用可靠、润滑简单、维修方便，但成本高。3.4.2结构形式滚珠螺旋传动的结构形式很多，主要区别在于滚道截面形状，滚珠的循环方式和消除轴向间隙和调整预紧力方法等三方面分类。1、按滚道法向截面形状分螺纹滚道法向截面形状：矩形、单圆弧型面和双圆弧型。矩形型面：易于制造，接触应力高，承载能力低，只用在轴向载荷小、要求不高的传动；单圆弧滚道型面：成形比较简单，而且易于得到较高的加工精度。但接触角α不易控制，它随初始间隙和轴向力大小而变化，因而其传动效率、承载能力和轴向刚度均不稳定；双圆弧滚道型面：接触角α能保持一定，传动效率、承载能力和轴向刚度较稳定，但成形较复杂，难获得较高的精度。单圆

6、弧型要有一定的径向间隙，实际接触角α≈45。双圆弧型的理论接触角α≈38°～45°，实际接触角随径向间隙和载荷而变。2、按滚珠循环方式分按滚珠循环过程中与丝杆表面的接触情况，可分内循环与外循环两种。1）内循环滚珠在循环过程中始终与丝杆表面保持接触。按反向器结构不同，内循环可分为固定式和浮动式。固定式：螺母1上开有侧孔，孔内镶有接通相邻滚道的反向器3，滚珠2从螺纹滚道进入反向器，反向器引导滚珠，越过丝杠4的螺纹外径进入相邻滚道，形成一个循环回路。特点：为圆形带凸键，不能浮动，一个螺母上装有2～4个均匀分布的反向器(2～4列)，反向器沿螺母圆周方向均匀分布。浮动式：即反向器为浮动式，槽内

7、拱形片簧，外有弹簧片，弹簧的弹力始终给反向器一个径向推力，使回珠槽内的滚珠始终与丝杆表面保持一定的压力，使槽内滚珠对反向器起到自定心的作用，浮动式反向器可以做到无间隙有预紧，刚度较高，通道流畅，摩擦特性好，制造成本较高。（1）回路短，滚珠的数量少，摩擦损失小，传动效率和传动灵敏度高；（2）螺母径向和轴向尺寸较小，反向器刚性高；（3）工作可靠；（4）精度要求高；（5）反向器加工、装配、调试较困难，吸振性能差，适用于高精度的精密进给和轻载系统。内循环的特点：2