滚珠丝杠的设计与计算.pdf

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1、一、滚珠丝杠的特长1、1驱动扭矩仅为滑动丝杠的1/3滚珠丝杠是滚珠丝杠与螺母间的螺纹沟槽做滚动运动，因此可获得高效率，与过去的滑动丝杠相比，驱动扭矩仅为1/3以下（图1与2）。从而，不仅可将旋转运动变为直线运动，而且可以容易地将直线运动变成旋转运动。图1：正效率（旋转→直线）图2：反效率（直线→旋转）1、1、1导程角的计算法……………………………………（1）β：导程角（度）dp：滚珠中心直径（mm）ρh：进给丝杠的导程（mm）1、12推力与扭矩的关系当施加推力或扭矩时，所产生的扭矩或推力可用（2）~（4）式计算。（1）获得所

2、需推力的驱动扭矩T：驱动扭矩Fa：导向面的摩擦阻力Fa=μ×mgμ：导向面的摩擦系数2g：重力加速度（9.8m/s）m：运送物的质量（kg）ρh：进给丝杠的导程（mm）η：进给丝杠的正效率（图1）（2）施加扭矩时产生的推力Fa：产生的推力（N）T：驱动扭矩（Nmm）ρh：进给丝杠的导程（mm）η：进给丝杠的正效率（图1）（3）施加推力时产生的扭矩T：驱动扭矩（Nmm）Fa：产生的推力（N）ρh：进给丝杠的导程（mm）η：进给丝杠的正效率（图2）1、1、3驱动扭矩的计算例O用有效直径是：32mm，导程：10mm（导程角：541

3、’的丝杠，运送质量为500Kg的物体，其所需的扭矩如下（1）滚动导向（μ=0.003）滚珠丝杠及（μ=0.003，效率η=0.96）导向面的摩擦阻力Fa=0.003×500×9.8=14.7N驱动扭矩（2）滚动导向（μ=0.003）滚珠丝杠及（μ=0.2，效率η=0.32）导向面的摩擦阻力Fa=0.003×500×9.8=14.7N驱动扭矩1、2保证高精度雄联滚珠丝杠，在被恒温控制的工场里，用最高水平的机械设备进行研磨，直到组装，检查，实行彻底的品质管理体系，以保证其精度。万能工具显微仪图3导程精度测试数据1、3能微量进给滚

4、珠丝杠由于滚动运动，起动扭矩极小，不产生如滑动运动中晚出现的蠕动现象，所以能进行正确的微量进给。图4是让滚珠丝杠每1行进给0.1μm时的移动量。（导向面使用的是LM导轨）图4进给0.1μm的移动量数据1、4无游隙高刚性因对滚珠丝杠施加预压，使轴向间隙为0以下，从而获得高刚性。在图5中，如往（+）方向上施加轴向负荷，工作台（+）侧位移。反之，往（—）方向上施加轴向负荷，工作台向（—）侧位移。轴向负荷与轴向位移量的关系如图6所示。由图6可知，如果改变轴向负荷的方向，位移量中就会包括轴向间隙。另外，如果对轴向间隙为0的滚珠丝杠施加

5、预压，则刚性变大，轴向位移量变小。1、5能高速进给因滚珠丝杠效率高，发热低，从而能进行高速进给。高速例）图7表示使用大导程滚珠丝杠以2m/s速度使用时的速度线图。图7速度线图-1最高速度：2m/s(滚珠丝杠转速度：2000min)滚珠丝杠大导程滚珠丝杠D-CZT3260（轴径32mm，导程60mm）导向面LM导轴：GGB25A发热例）按图8的动作模式使用滚珠丝杠时，丝杠轴发热数据如图9所示图8动作模式图9滚珠丝杠的发热数据滚珠丝杠：双螺母精密滚珠丝杠CDM4010-5：（轴径40mm，导程10mm）预压负荷2700N）-1最

6、高速度0.217m/s（13m/min）：（滚珠丝杠转速：1300min）-1低速度：0.0042m/s（0.25m/min）：（滚珠丝杠转速度：25min导向面：LM导轴：GGB35A润滑：锂基润滑脂（2号）二、滚珠丝杠副的参数计算与选用2、1滚珠丝杠的选择程序2．2滚珠丝杠的使用条件选择滚珠丝杠时，必须考虑以下条件：三、刚性的计算为提高NC机床及精密机械进给丝杠的定位精度，以及减少因切削力所引起的位移，有必要综合考虑各个组成元件的刚性来进行设计。3、1进给丝杠系统的轴向刚性进给丝杠系统的轴由刚性用K表示，轴向弹性位移量由

7、（5）式求出。………………………………（5）δ：进给丝杠系统的轴向弹性位移量（μm）Fa：轴向负荷（N）进给丝杠的系统的轴向刚性（K）由6式求出。…………………………（6）K：进给丝杠系统的轴向刚性（N/μm）KS：丝杠轴的轴向刚性（N/μm）KN：螺母的轴向刚性（N/μm）KB：支撑轴承的轴向刚性（N/μm）KH：螺母支座及轴承座的刚性（N/μm）3、1、1丝杠轴的轴向刚性丝杠轴的轴向刚性，因丝杠轴的安装方法不同会有差异。（1）当安装方法是固定一支撑（自由）时………………………………（7）2A：丝杠轴断面的面积（mm）d1

8、：丝杠轴沟槽谷径（mm）2E：杨氏模量（2.06×105N/mm）L：安装间距（mm）（2）当安装方法是固定一固定时……………………………………（8）此时丝杠的轴向刚性曲线如图12所示。3、1、2螺母的轴向刚性根据预压的不同，螺母的轴向刚愎自用性会有很大的差别。（1）无预压型式在施加基本额