四、滾珠螺旋傳動

1、第六章第六章 機械技術(shù)機械技術(shù) 6.1 概述概述 6.2 機械傳動機械傳動 6.3 支撐部件支撐部件6.1 概述概述 為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，通為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，通常對機電一體化系統(tǒng)提出以下要求：常對機電一體化系統(tǒng)提出以下要求： (1)(1)高精度高精度 精度直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是機電一體精度直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是機電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)性能、工藝水平和功能比普通的化產(chǎn)品，其技術(shù)性能、工藝水平和功能比普通的機械產(chǎn)品都有很大的提高，因此機電一體化機械機械產(chǎn)品都有很大的提高，因此機電一體化機械系統(tǒng)的高精度是其首要的要求。如果機械系統(tǒng)的系統(tǒng)的高精度是其首要的要

2、求。如果機械系統(tǒng)的精度不能滿足要求，則無論機電一體化產(chǎn)品其它精度不能滿足要求，則無論機電一體化產(chǎn)品其它系統(tǒng)工作怎樣精確，也無法完成其預(yù)定的機械操系統(tǒng)工作怎樣精確，也無法完成其預(yù)定的機械操作。作。 (2) (2) 快速響應(yīng)性快速響應(yīng)性 即要求機械系統(tǒng)從接到指令到開始執(zhí)行指令即要求機械系統(tǒng)從接到指令到開始執(zhí)行指令指定的任務(wù)之間的時間間隔短，這樣控制系統(tǒng)才指定的任務(wù)之間的時間間隔短，這樣控制系統(tǒng)才能及時根據(jù)機械系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，下達指令，能及時根據(jù)機械系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，下達指令，使其準確地完成任務(wù)。使其準確地完成任務(wù)。 (3) (3) 良好的穩(wěn)定性良好的穩(wěn)定性 即要求機械系統(tǒng)的工作性能不受外界環(huán)

3、境的即要求機械系統(tǒng)的工作性能不受外界環(huán)境的影響，抗干擾能力強。影響，抗干擾能力強。6.1 概述概述6.2 機械傳動機械傳動 一、同步帶傳動一、同步帶傳動 二、齒輪傳動二、齒輪傳動 三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動 四、滾珠絲杠傳動四、滾珠絲杠傳動 同步帶是一種兼有鏈、同步帶是一種兼有鏈、齒輪、三角膠帶優(yōu)點齒輪、三角膠帶優(yōu)點的傳動零件。由于同的傳動零件。由于同步帶是一種兼有鏈、步帶是一種兼有鏈、齒輪、三角膠帶優(yōu)點齒輪、三角膠帶優(yōu)點的傳動零件，于的傳動零件，于1940年由美國尤尼羅爾年由美國尤尼羅爾(Unirayal)橡膠公司橡膠公司首先加以開發(fā)。首先加以開發(fā)。1946年辛加公司把同步帶年辛加公司

4、把同步帶用于縫紉機針和纏線用于縫紉機針和纏線管的同步傳動上，取管的同步傳動上，取得顯著效益，并被逐得顯著效益，并被逐漸引用到其他機械傳漸引用到其他機械傳動上。動上。一、同步帶傳動一、同步帶傳動 1. 分類分類 2. 同步帶的優(yōu)缺點同步帶的優(yōu)缺點 3. 同步帶的結(jié)構(gòu)和尺寸結(jié)構(gòu)同步帶的結(jié)構(gòu)和尺寸結(jié)構(gòu) 4. 同步帶的設(shè)計計算同步帶的設(shè)計計算一、同步帶傳動一、同步帶傳動 1. 分類分類 (1)按用途分按用途分 (a) 一般工業(yè)用同步帶傳動一般工業(yè)用同步帶傳動 即梯形齒同步帶傳即梯形齒同步帶傳動（圖動（圖6-1）。它主要用于中、小功率的同步帶傳）。它主要用于中、小功率的同步帶傳動，如各種儀器、計算機、輕

5、工機械中均采用這動，如各種儀器、計算機、輕工機械中均采用這種同步帶傳動。種同步帶傳動。 (b) 高轉(zhuǎn)矩同步帶傳動高轉(zhuǎn)矩同步帶傳動 又稱又稱HTD帶帶(High Torque Drive)或或STPD帶傳動帶傳動(Super Torque Positive Drive)。由于其齒形呈圓弧狀。由于其齒形呈圓弧狀(圖圖6-2)，在我國通稱為圓弧齒同步帶傳動。它主要用于重在我國通稱為圓弧齒同步帶傳動。它主要用于重型機械的傳動中，如運輸機械型機械的傳動中，如運輸機械(飛機、汽車飛機、汽車)、石、石油機械和機床、發(fā)電機等的傳動。油機械和機床、發(fā)電機等的傳動。 一、同步帶傳動一、同步帶傳動 (3) 特種規(guī)格

6、的同步帶傳動特種規(guī)格的同步帶傳動 這是根據(jù)某種機器這是根據(jù)某種機器特殊需要而采用的特種規(guī)格同步帶傳動，如工業(yè)特殊需要而采用的特種規(guī)格同步帶傳動，如工業(yè)縫紉機用的、汽車發(fā)動機用的同步帶傳動?？p紉機用的、汽車發(fā)動機用的同步帶傳動。 (4) 特殊用途的同步帶傳動特殊用途的同步帶傳動 即為適應(yīng)特殊工作即為適應(yīng)特殊工作環(huán)境制造的同步帶。環(huán)境制造的同步帶。 一、同步帶傳動一、同步帶傳動 (2). 按規(guī)格制度分按規(guī)格制度分 (a) 模數(shù)制模數(shù)制 同步帶主要參數(shù)是模數(shù)同步帶主要參數(shù)是模數(shù)m(與齒輪相與齒輪相同同)，根據(jù)不同的模數(shù)數(shù)值來確定帶的型號及結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的模數(shù)數(shù)值來確定帶的型號及結(jié)構(gòu)參數(shù)。在參數(shù)。在6

7、0年代該種規(guī)格制度曾應(yīng)用于日、意、年代該種規(guī)格制度曾應(yīng)用于日、意、蘇等國，后隨國際交流的需要，各國同步帶規(guī)格蘇等國，后隨國際交流的需要，各國同步帶規(guī)格制度逐漸統(tǒng)一到節(jié)距制。目前僅前蘇聯(lián)及東歐各制度逐漸統(tǒng)一到節(jié)距制。目前僅前蘇聯(lián)及東歐各國仍采用模數(shù)制。國仍采用模數(shù)制。一、同步帶傳動一、同步帶傳動 (2) 節(jié)距制節(jié)距制 即同步帶的主要參數(shù)是帶齒節(jié)距，即同步帶的主要參數(shù)是帶齒節(jié)距，按節(jié)距大小不同，相應(yīng)帶、輪有不同的結(jié)構(gòu)尺寸。按節(jié)距大小不同，相應(yīng)帶、輪有不同的結(jié)構(gòu)尺寸。該種規(guī)格制度目前被列為國際標準。該種規(guī)格制度目前被列為國際標準。 由于節(jié)距制來源于英、美，其計量單位為英制由于節(jié)距制來源于英、美，其計

8、量單位為英制或經(jīng)換算的公制單位?；蚪?jīng)換算的公制單位。 (3) DIN米制節(jié)距米制節(jié)距 DIN米制節(jié)距是德國同步帶米制節(jié)距是德國同步帶傳動國家標準制定的規(guī)格制度。其主要參數(shù)為齒傳動國家標準制定的規(guī)格制度。其主要參數(shù)為齒節(jié)距，但標準節(jié)距數(shù)值不同于節(jié)距，但標準節(jié)距數(shù)值不同于ISO節(jié)距制，計量節(jié)距制，計量單位為公制。在我國，由于德國進口設(shè)備較多，單位為公制。在我國，由于德國進口設(shè)備較多，故故DIN米制節(jié)距同步帶在我國也有應(yīng)用。米制節(jié)距同步帶在我國也有應(yīng)用。一、同步帶傳動一、同步帶傳動 2. 同步帶傳動的優(yōu)缺點同步帶傳動的優(yōu)缺點 (1)工作時無滑動，有準確的傳動比工作時無滑動，有準確的傳動比 (2)傳動

9、效率高，節(jié)能效果好傳動效率高，節(jié)能效果好 (3)傳動比范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊傳動比范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊 (4)維護保養(yǎng)方便，運轉(zhuǎn)費用低維護保養(yǎng)方便，運轉(zhuǎn)費用低 (5)惡劣環(huán)境條件下仍能正常工作惡劣環(huán)境條件下仍能正常工作一、同步帶傳動一、同步帶傳動 3. 同步帶的結(jié)構(gòu)和尺寸規(guī)格同步帶的結(jié)構(gòu)和尺寸規(guī)格 (1)同步帶結(jié)構(gòu)同步帶結(jié)構(gòu) 如下左圖所示，同步帶一般由承載繩、帶齒、帶背和如下左圖所示，同步帶一般由承載繩、帶齒、帶背和包布層組成。包布層組成。 工業(yè)用同步帶帶輪形狀如下右圖所示。工業(yè)用同步帶帶輪形狀如下右圖所示。一、同步帶傳動一、同步帶傳動 4. 同步帶的設(shè)計計算同步帶的設(shè)計計算 (1)失效形式和計算準則失

10、效形式和計算準則 同步帶傳動主要失效形式有：同步帶傳動主要失效形式有： (a) 承載繩斷裂承載繩斷裂 原因是帶型號過小和小帶輪直徑過小等。原因是帶型號過小和小帶輪直徑過小等。 (b) 爬齒和跳齒爬齒和跳齒 原因是同步帶傳遞的圓周力過大、帶原因是同步帶傳遞的圓周力過大、帶與帶輪間的節(jié)距差值過大、帶的初拉力過小等。與帶輪間的節(jié)距差值過大、帶的初拉力過小等。 (c) 帶齒的磨損帶齒的磨損 原因是帶齒與輪齒的嚙合干涉、帶的張原因是帶齒與輪齒的嚙合干涉、帶的張緊力過大等。緊力過大等。 (d) 其他失效方式其他失效方式 帶和帶輪的制造安裝誤差引起的帶帶和帶輪的制造安裝誤差引起的帶輪棱邊磨損、帶與帶輪的節(jié)距

11、差值太大和嚙合齒數(shù)過少引輪棱邊磨損、帶與帶輪的節(jié)距差值太大和嚙合齒數(shù)過少引起的帶齒剪切破壞、同步帶背的龜裂、承載繩抽出和包布起的帶齒剪切破壞、同步帶背的龜裂、承載繩抽出和包布層脫落等。層脫落等。 在正常的工作條件下，同步帶傳動的設(shè)計準則是在不打在正常的工作條件下，同步帶傳動的設(shè)計準則是在不打滑的條件下，保證同步帶的抗拉強度。在灰塵雜質(zhì)較多的滑的條件下，保證同步帶的抗拉強度。在灰塵雜質(zhì)較多的條件下，則應(yīng)保證帶齒的一定耐磨性。條件下，則應(yīng)保證帶齒的一定耐磨性。一、同步帶傳動一、同步帶傳動 (2)同步帶傳動的設(shè)計計算步驟同步帶傳動的設(shè)計計算步驟 設(shè)計同步帶傳動的已知條件為：設(shè)計同步帶傳動的已知條件為

12、： Pm 需要傳遞的名義功率；需要傳遞的名義功率； n1、n2 主從動輪的轉(zhuǎn)速或傳動比；主從動輪的轉(zhuǎn)速或傳動比； (a) 確定帶的設(shè)計功率；確定帶的設(shè)計功率； (b) 選擇帶型和節(jié)距；選擇帶型和節(jié)距； (c) 確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑；確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑； (d) 確定同步帶的節(jié)線長度、齒數(shù)及傳動中心距；確定同步帶的節(jié)線長度、齒數(shù)及傳動中心距； (e) 校驗同步帶和小帶輪的嚙合齒數(shù)；校驗同步帶和小帶輪的嚙合齒數(shù)； (f) 確定實際所需同步帶寬度；確定實際所需同步帶寬度； (g) 帶的工作能力驗算。帶的工作能力驗算。一、同步帶傳動一、同步帶傳動 1. 齒輪傳動系統(tǒng)的總傳動比及其分配齒輪傳動系統(tǒng)

13、的總傳動比及其分配 設(shè)計機電一體化齒輪傳動系統(tǒng)，主要是研究它設(shè)計機電一體化齒輪傳動系統(tǒng)，主要是研究它的動力學(xué)特性。的動力學(xué)特性。 (1)最佳總傳動比最佳總傳動比 首先把傳動系統(tǒng)中的工作負載、慣性負載和摩首先把傳動系統(tǒng)中的工作負載、慣性負載和摩擦負載綜合為系統(tǒng)的總負載，方法有：擦負載綜合為系統(tǒng)的總負載，方法有： (a) 峰值綜合：若各種負載為非隨機性負載，峰值綜合：若各種負載為非隨機性負載，將各負載的峰值取代數(shù)和。將各負載的峰值取代數(shù)和。 (b) 均方根綜合：若各種負載為隨機性負載，均方根綜合：若各種負載為隨機性負載，取各負載的均方根。取各負載的均方根。 負載綜合時，要轉(zhuǎn)化到電機軸上，成為等效峰

14、負載綜合時，要轉(zhuǎn)化到電機軸上，成為等效峰值綜合負載轉(zhuǎn)矩或等效均方根綜合負載轉(zhuǎn)矩。使值綜合負載轉(zhuǎn)矩或等效均方根綜合負載轉(zhuǎn)矩。使等效負載轉(zhuǎn)矩最小或負載加速度最大的總傳動比，等效負載轉(zhuǎn)矩最小或負載加速度最大的總傳動比，即為最佳總傳動比。即為最佳總傳動比。二、齒輪傳動二、齒輪傳動 2總傳動比分配總傳動比分配 齒輪系統(tǒng)的總傳動比確定后，根據(jù)對傳動鏈的齒輪系統(tǒng)的總傳動比確定后，根據(jù)對傳動鏈的技術(shù)要求，選擇傳動方案，使驅(qū)動部件和負載之技術(shù)要求，選擇傳動方案，使驅(qū)動部件和負載之間的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速達到合理匹配。若總傳動比較大，間的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速達到合理匹配。若總傳動比較大，又不準備采用諧波、少齒差等傳動，需要確定傳又不

15、準備采用諧波、少齒差等傳動，需要確定傳動級數(shù)，并在各級之間分配傳動比。單級傳動比動級數(shù)，并在各級之間分配傳動比。單級傳動比增大使傳動系統(tǒng)簡化，但大齒輪的尺寸增大會使增大使傳動系統(tǒng)簡化，但大齒輪的尺寸增大會使整個傳動系統(tǒng)的輪廓尺寸變大。可按下述三種原整個傳動系統(tǒng)的輪廓尺寸變大?？砂聪率鋈N原則適當(dāng)分級，并在各級之間分配傳動比。則適當(dāng)分級，并在各級之間分配傳動比。二、齒輪傳動二、齒輪傳動 (1) 最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則 利用該原則所設(shè)計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電利用該原則所設(shè)計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小。機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小。二、齒輪傳動二、齒輪傳動2

16、221421321iiJiJJJJme二、齒輪傳動二、齒輪傳動413132dgBJJ42232dgBJ44432dgBJ4141212iddJJ41424344141434)/(iiiddddJJJJ 4112iJJ4114214)/( iiJiJJ)11 (41221211iiiiJJme01iJem21412ii (2) 重量最輕原則重量最輕原則 對于小功率傳動系統(tǒng)，使各級傳動比滿足，對于小功率傳動系統(tǒng)，使各級傳動比滿足， 即可使傳動裝置的重量最輕。即可使傳動裝置的重量最輕。 上述結(jié)論對于大功率傳動系統(tǒng)是不適用的，因上述結(jié)論對于大功率傳動系統(tǒng)是不適用的，因其傳遞扭矩大，故要考慮齒輪模數(shù)、齒

17、輪齒寬等其傳遞扭矩大，故要考慮齒輪模數(shù)、齒輪齒寬等參數(shù)要逐級增加的情況，此時應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗、類比參數(shù)要逐級增加的情況，此時應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗、類比方法以及結(jié)構(gòu)緊湊之要求進行綜合考慮。各級傳方法以及結(jié)構(gòu)緊湊之要求進行綜合考慮。各級傳動比一般應(yīng)以動比一般應(yīng)以“先大后小先大后小”原則處理。原則處理。 二、齒輪傳動二、齒輪傳動niiii321 (3) 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 為了提高機電一體化系統(tǒng)中齒輪傳動系統(tǒng)傳遞為了提高機電一體化系統(tǒng)中齒輪傳動系統(tǒng)傳遞運動的精度，各級傳動比應(yīng)按運動的精度，各級傳動比應(yīng)按“先小后大先小后大”原則原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及分配，以便降低齒輪

18、的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。設(shè)齒輪傳動系回轉(zhuǎn)誤差對輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。設(shè)齒輪傳動系統(tǒng)中各級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差換算到末級輸出軸上的統(tǒng)中各級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差換算到末級輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為總轉(zhuǎn)角誤差為 ，則，則 式中：式中： 第個齒輪所具有的轉(zhuǎn)角誤差；第個齒輪所具有的轉(zhuǎn)角誤差； 第個齒輪的轉(zhuǎn)軸至第級輸出軸的傳動比。第個齒輪的轉(zhuǎn)軸至第級輸出軸的傳動比。二、齒輪傳動二、齒輪傳動max)/(1maxnkknkikkni 3 齒輪傳動間隙的調(diào)整方法齒輪傳動間隙的調(diào)整方法 (1) 圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動 (a) 偏心套偏心套(軸軸)調(diào)整法調(diào)整法 如右圖所示，將相互嚙合的如右圖所示，將相

19、互嚙合的一對齒輪中的一個齒輪一對齒輪中的一個齒輪4裝裝在電機輸出軸上，并將電機在電機輸出軸上，并將電機2安裝在偏心套安裝在偏心套1(或偏心軸或偏心軸)上，通過轉(zhuǎn)動偏心套上，通過轉(zhuǎn)動偏心套(偏心軸偏心軸)的轉(zhuǎn)角，就可調(diào)節(jié)兩嚙合齒的轉(zhuǎn)角，就可調(diào)節(jié)兩嚙合齒輪的中心距，從而消除圓柱輪的中心距，從而消除圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時的齒側(cè)間隙。齒輪正、反轉(zhuǎn)時的齒側(cè)間隙。特點是結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙特點是結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動補償。不能自動補償。 二、齒輪傳動二、齒輪傳動 (b) 軸向墊片調(diào)整法軸向墊片調(diào)整法 如右圖所示，齒輪如右圖所示，齒輪1和和2相嚙合，相嚙合，其分度圓弧齒厚沿軸線方向略有其分度圓弧齒厚沿軸線方向

20、略有錐度，這樣就可以用軸向墊片錐度，這樣就可以用軸向墊片3使齒輪使齒輪2沿軸向移動，從而消除沿軸向移動，從而消除兩齒輪的齒側(cè)間隙。裝配時軸向兩齒輪的齒側(cè)間隙。裝配時軸向墊片墊片3的厚度應(yīng)使得齒輪的厚度應(yīng)使得齒輪1和和2之之間既齒側(cè)間隙小，運轉(zhuǎn)又靈活。間既齒側(cè)間隙小，運轉(zhuǎn)又靈活。特點同偏心套特點同偏心套(軸軸)調(diào)整法。調(diào)整法。二、齒輪傳動二、齒輪傳動 (c) 雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法 這種消除齒側(cè)間隙的方法是將其中一個做成寬齒輪，另這種消除齒側(cè)間隙的方法是將其中一個做成寬齒輪，另一個用兩片薄齒輪組成。采取措施使一個薄齒輪的左齒側(cè)一個用兩片薄齒輪組成。采取措施使一個薄齒輪的左齒側(cè)和

21、另一個薄齒輪的右齒側(cè)分別緊貼在寬齒輪齒槽的左、右和另一個薄齒輪的右齒側(cè)分別緊貼在寬齒輪齒槽的左、右兩側(cè)，以消除齒側(cè)間隙，反向時不會出現(xiàn)死區(qū)。兩側(cè)，以消除齒側(cè)間隙，反向時不會出現(xiàn)死區(qū)。二、齒輪傳動二、齒輪傳動 (2) 斜齒輪傳動斜齒輪傳動 消除斜齒輪傳動齒輪側(cè)隙的方法與上述錯齒調(diào)消除斜齒輪傳動齒輪側(cè)隙的方法與上述錯齒調(diào)整法基本相同，也是用兩個薄片齒輪與一個寬齒整法基本相同，也是用兩個薄片齒輪與一個寬齒輪嚙合，只是在兩個薄片斜齒輪的中間隔開了一輪嚙合，只是在兩個薄片斜齒輪的中間隔開了一小段距離，這樣它的螺旋線便錯開了。小段距離，這樣它的螺旋線便錯開了。二、齒輪傳動二、齒輪傳動 (3) 錐齒輪傳動錐

22、齒輪傳動 (a) 軸向壓簧調(diào)整法軸向壓簧調(diào)整法 軸向壓簧調(diào)整法原理如圖軸向壓簧調(diào)整法原理如圖6-15，在錐齒輪，在錐齒輪4的傳動軸的傳動軸7上裝有壓簧上裝有壓簧5，其軸向，其軸向力大小由螺母力大小由螺母6調(diào)節(jié)。錐齒輪調(diào)節(jié)。錐齒輪4在壓簧在壓簧5的作用下的作用下可軸向移動，從而消除了其與嚙合的錐齒輪可軸向移動，從而消除了其與嚙合的錐齒輪l之間之間的齒側(cè)間隙。的齒側(cè)間隙。二、齒輪傳動二、齒輪傳動 (b) 周向彈簧調(diào)整法周向彈簧調(diào)整法 將與錐齒輪將與錐齒輪3嚙合的齒嚙合的齒輪做成大小兩片輪做成大小兩片(1、2)，在大片錐齒輪在大片錐齒輪1上制有三上制有三個周向圓弧槽個周向圓弧槽8，小片錐，小片錐齒輪

23、齒輪2的端面制有三個可的端面制有三個可伸入槽伸入槽8的凸爪的凸爪7。彈簧。彈簧5裝在槽裝在槽8中，一端頂在凸中，一端頂在凸爪爪7上，另一端頂在鑲在上，另一端頂在鑲在槽槽8中的鑲塊中的鑲塊4上。止動螺上。止動螺釘釘6裝配時用，安裝完畢裝配時用，安裝完畢將其卸下，則大小片錐齒將其卸下，則大小片錐齒輪輪1、2在彈簧力作用下錯在彈簧力作用下錯齒，從而達到消除間隙的齒，從而達到消除間隙的目的。目的。二、齒輪傳動二、齒輪傳動 4 齒輪齒條傳動機構(gòu)齒輪齒條傳動機構(gòu) 當(dāng)傳動負載大時，可采用雙齒輪調(diào)整法。通過預(yù)載裝置當(dāng)傳動負載大時，可采用雙齒輪調(diào)整法。通過預(yù)載裝置4向齒輪向齒輪3上圖上圖6-17 齒輪齒條的雙齒

24、輪調(diào)隙機構(gòu)。齒輪齒條的雙齒輪調(diào)隙機構(gòu)。 預(yù)加負載，使大齒輪預(yù)加負載，使大齒輪2、5同時向兩個相反方何轉(zhuǎn)動，同時向兩個相反方何轉(zhuǎn)動，從而帶動小齒輪從而帶動小齒輪1、6轉(zhuǎn)動，其齒面便分別緊貼在齒條轉(zhuǎn)動，其齒面便分別緊貼在齒條7上上齒槽的左、右側(cè)，消除了齒側(cè)間隙。齒槽的左、右側(cè)，消除了齒側(cè)間隙。 二、齒輪傳動二、齒輪傳動 諧波齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動比大諧波齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動比大(幾十幾十幾百幾百)、傳動精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動、傳動精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動平穩(wěn)、承載能力強、效率高等優(yōu)點，故在工業(yè)機平穩(wěn)、承載能力強、效率高等優(yōu)點，故在工業(yè)機器人、航空、火箭等機電一體化系統(tǒng)中

25、日益得到器人、航空、火箭等機電一體化系統(tǒng)中日益得到廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。 1 諧波齒輪傳動的工作原理諧波齒輪傳動的工作原理 三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動 諧波傳動由三個主要構(gòu)件所組成，即具有內(nèi)齒諧波傳動由三個主要構(gòu)件所組成，即具有內(nèi)齒的剛輪的剛輪l、具有外齒的柔輪、具有外齒的柔輪2和波發(fā)生器和波發(fā)生器3。通常波。通常波發(fā)生器為主動件，而剛輪和柔輪之一為從動件，發(fā)生器為主動件，而剛輪和柔輪之一為從動件，另一個為固定件。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時，另一個為固定件。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時，由于前者的總長度略大于后者的內(nèi)孔直徑，故柔由于前者的總長度略大于后者的內(nèi)孔直徑，故柔輪變?yōu)闄E圓形，于是在橢

26、圓的長軸兩端產(chǎn)生了柔輪變?yōu)闄E圓形，于是在橢圓的長軸兩端產(chǎn)生了柔輪與剛輪輪齒的兩個局部嚙合區(qū)；同時在橢圓短輪與剛輪輪齒的兩個局部嚙合區(qū)；同時在橢圓短軸兩端，兩輪輪齒則完全脫開。至于其余各處，軸兩端，兩輪輪齒則完全脫開。至于其余各處，則視柔輪回轉(zhuǎn)方向的不同，或處于嚙合狀態(tài)，或則視柔輪回轉(zhuǎn)方向的不同，或處于嚙合狀態(tài)，或處于非嚙合狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪處于非嚙合狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪長短軸的位置不斷交化，從而使輪齒的嚙合處和長短軸的位置不斷交化，從而使輪齒的嚙合處和脫開處也隨之不斷變化，于是在柔輪與剛輪之間脫開處也隨之不斷變化，于是在柔輪與剛輪之間就產(chǎn)生了相對位移，從而傳遞運動。就

27、產(chǎn)生了相對位移，從而傳遞運動。三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動 在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動一周期間，柔輪上一點變形在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動一周期間，柔輪上一點變形的循環(huán)次數(shù)與波發(fā)生器上的凸起部位數(shù)是一致的，的循環(huán)次數(shù)與波發(fā)生器上的凸起部位數(shù)是一致的，稱為波數(shù)。常用的有兩波和三波兩種。為了有利稱為波數(shù)。常用的有兩波和三波兩種。為了有利于柔輪的力平衡和防止輪齒干涉，剛輪和柔輪的于柔輪的力平衡和防止輪齒干涉，剛輪和柔輪的齒數(shù)差應(yīng)等于波發(fā)生器波數(shù)齒數(shù)差應(yīng)等于波發(fā)生器波數(shù)(即波發(fā)生器上的滾輪即波發(fā)生器上的滾輪數(shù)數(shù))的整倍數(shù)，通常取為等于波數(shù)。的整倍數(shù)，通常取為等于波數(shù)。三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動 2 諧波齒輪傳動的傳動

28、比計算諧波齒輪傳動的傳動比計算 式中：式中： 、 、 分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度；生器的角速度； 、 分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。 (1) 當(dāng)柔輪固定時，當(dāng)柔輪固定時， ，則，則 三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動rgHgHrHrgzzigrHgzrz0rrgHgHHrgzzi0grggrHgzzzzz1rgggHHgzzzi (2) 當(dāng)剛輪固定時，當(dāng)剛輪固定時， ，則，則 設(shè)設(shè) 、 當(dāng)柔輪固定時，當(dāng)柔輪固定時，當(dāng)剛輪固定時當(dāng)剛輪固定時三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動0grgHHrHrgzzi0rgrrgHrzzzzz1grrrHHrzzzi

29、200rz202gz101Hgi100Hri 3. 諧波齒輪減速器產(chǎn)品及選用諧波齒輪減速器產(chǎn)品及選用 常見的諧波齒輪減速器標記代號如下圖常見的諧波齒輪減速器標記代號如下圖 諧波齒輪減速機選用說明：諧波齒輪減速機選用說明： (1). 樣本中的圖表參數(shù)為標準產(chǎn)品，用戶選型時樣本中的圖表參數(shù)為標準產(chǎn)品，用戶選型時需確定以下三項參數(shù)：需確定以下三項參數(shù)： （a）傳動比或輸出轉(zhuǎn)速（）傳動比或輸出轉(zhuǎn)速（r/min) （b）減速機輸入功率（）減速機輸入功率（kw) （c）額定輸入轉(zhuǎn)速（）額定輸入轉(zhuǎn)速（r/min)三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動 (2). 如減速機輸入轉(zhuǎn)速是可調(diào)的，則在選用減速如減速機輸入轉(zhuǎn)

30、速是可調(diào)的，則在選用減速機型號時應(yīng)分別確定：機型號時應(yīng)分別確定： 工作條件為工作條件為“恒功率恒功率”時按最低轉(zhuǎn)速選用機型；時按最低轉(zhuǎn)速選用機型；工作條件為工作條件為“恒扭矩恒扭矩”時，按最高轉(zhuǎn)速選用機型。時，按最高轉(zhuǎn)速選用機型。訂貨時須說明是否與電機直聯(lián)，電機型號及參數(shù)。訂貨時須說明是否與電機直聯(lián)，電機型號及參數(shù)。 (3). 選用減速機輸入功率選用減速機輸入功率 與輸出扭矩與輸出扭矩 的計算的計算式中：式中：P 減速機額定輸入功率（減速機額定輸入功率（KW） T 減速機額定輸出扭矩（減速機額定輸出扭矩（Nm) KA 工作情況系數(shù)工作情況系數(shù)三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動1CP2CTACPK

31、P1ACTKT2 (4). 減速機輸出軸裝有齒輪、鏈輪、三角皮帶輪及減速機輸出軸裝有齒輪、鏈輪、三角皮帶輪及平皮帶輪時，需要校驗軸伸的懸臂負荷平皮帶輪時，需要校驗軸伸的懸臂負荷 ，校驗，校驗公式為公式為 式中：式中：D齒輪、鏈輪、皮帶輪的節(jié)圓直徑齒輪、鏈輪、皮帶輪的節(jié)圓直徑(m) FR懸臂負荷系數(shù)（齒輪懸臂負荷系數(shù)（齒輪FR=1.5；鏈輪；鏈輪 FR=1.2；三角皮帶輪；三角皮帶輪FR=2；平皮帶輪；平皮帶輪FR=2.5) 當(dāng)當(dāng) 結(jié)果安全。結(jié)果安全。三、諧波齒輪傳動三、諧波齒輪傳動1CFDFRTKFAC/21許FF1C 滾珠螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放人適滾珠螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間

32、放人適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲杠轉(zhuǎn)動時，量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲杠轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠沿螺紋滾道滾動。螺母上設(shè)有返向器，帶動滾珠沿螺紋滾道滾動。螺母上設(shè)有返向器，與螺紋滾道構(gòu)成滾珠的循環(huán)通道。為了在滾珠與與螺紋滾道構(gòu)成滾珠的循環(huán)通道。為了在滾珠與滾道之間形成無間隙甚至有過盈配合，可設(shè)置預(yù)滾道之間形成無間隙甚至有過盈配合，可設(shè)置預(yù)緊裝置。為延長工作壽命，可設(shè)置潤滑件和密封緊裝置。為延長工作壽命，可設(shè)置潤滑件和密封件。件。 滾珠螺旋傳動與滑動螺旋傳動或其它直線運動滾珠螺旋傳動與滑動螺旋傳動或其它直線運動副相比，有下列特點：副相比，有下列特點： （1）傳動效率高）傳動效率高 一般滾珠

33、絲杠副的傳動效率達一般滾珠絲杠副的傳動效率達9095，耗費能量僅為滑動絲桿的，耗費能量僅為滑動絲桿的1/3。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 （2）運動平穩(wěn)）運動平穩(wěn) 滾動摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動與滾動摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動與工作摩擦力矩差別很小。啟動時無沖擊，預(yù)緊后工作摩擦力矩差別很小。啟動時無沖擊，預(yù)緊后可消除間隙產(chǎn)生過盈，提高接觸剛度和傳動精度。可消除間隙產(chǎn)生過盈，提高接觸剛度和傳動精度。 （3）工作壽命長）工作壽命長 滾珠絲杠螺母副的摩擦表面為滾珠絲杠螺母副的摩擦表面為高硬度高硬度(HRC5862)、高精度，具有較長的工作、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動絲桿副的壽命

34、和精度保持性。壽命約為滑動絲桿副的410倍以上。倍以上。 （4）定位精度和重復(fù)定位精度高）定位精度和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲桿由于滾珠絲桿副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預(yù)緊副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預(yù)緊進行預(yù)拉伸以補償熱膨脹。因此可達到較高的定進行預(yù)拉伸以補償熱膨脹。因此可達到較高的定位精度和重復(fù)定位精度。位精度和重復(fù)定位精度。 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 （5）同步性好）同步性好 用幾套相同的滾珠絲桿副同時傳用幾套相同的滾珠絲桿副同時傳動幾個相同的運動部件，可得到較好的同步運動。動幾個相同的運動部件，可得到較好的同步運動。 （6）可靠性高）可靠性高 潤滑密封裝置結(jié)

35、構(gòu)簡單，維修方潤滑密封裝置結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。便。 （7）不能自鎖）不能自鎖 用于垂直傳動時，必須在系統(tǒng)中用于垂直傳動時，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。附加自鎖或制動裝置。 （8）制造工藝復(fù)雜）制造工藝復(fù)雜 滾珠絲桿和螺母等零件加工滾珠絲桿和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，故制造成本較高。精度、表面粗糙度要求高，故制造成本較高。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 1. 工作原理與結(jié)構(gòu)工作原理與結(jié)構(gòu)四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 絲杠和螺母的螺紋滾道間裝有承載滾珠，當(dāng)絲絲杠和螺母的螺紋滾道間裝有承載滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠沿螺紋滾道滾動，則絲杠杠或螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠沿螺紋滾道滾動，則

36、絲杠與螺母之間相對運動時產(chǎn)生滾動摩擦，為防止?jié)L與螺母之間相對運動時產(chǎn)生滾動摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，它們與螺紋滾道形成循環(huán)回路，使?jié)L引導(dǎo)裝置，它們與螺紋滾道形成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。 滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)和和外循外循環(huán)環(huán)二種。二種。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 2. 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力的方法滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力的方法 滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動精度有要滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動精度

37、有要求外，對其軸向間隙也有嚴格要求，以保證其求外，對其軸向間隙也有嚴格要求，以保證其反向反向傳動精度傳動精度。滾珠絲杠副的軸向間隙是承載時在滾珠。滾珠絲杠副的軸向間隙是承載時在滾珠與滾道型面接觸點的彈性變形所引起的螺母位移量與滾道型面接觸點的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。和螺母原有間隙的總和。 通常采用通常采用雙螺母預(yù)緊雙螺母預(yù)緊或或單螺母（大滾珠、大導(dǎo)程）單螺母（大滾珠、大導(dǎo)程）的方法的方法，把彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或，把彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可以提高滾珠絲杠副的剛度。消除軸向間隙，并可以提高滾珠絲杠副的剛度。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺

38、旋傳動(1) 雙螺母預(yù)緊原理雙螺母預(yù)緊原理根據(jù)墊片厚度不同分成兩種形式，當(dāng)墊片厚度根據(jù)墊片厚度不同分成兩種形式，當(dāng)墊片厚度較厚時即產(chǎn)生較厚時即產(chǎn)生“預(yù)拉應(yīng)力預(yù)拉應(yīng)力”，而當(dāng)墊片厚度較，而當(dāng)墊片厚度較薄時即產(chǎn)生薄時即產(chǎn)生“預(yù)壓應(yīng)力預(yù)壓應(yīng)力”以消除軸向間隙。以消除軸向間隙。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動(2) 單螺母預(yù)緊原理（增大滾珠直徑法）單螺母預(yù)緊原理（增大滾珠直徑法） 為了補償滾道的間隙，設(shè)計時將滾珠的尺寸為了補償滾道的間隙，設(shè)計時將滾珠的尺寸適當(dāng)增大，使其適當(dāng)增大，使其4點接觸，產(chǎn)生預(yù)緊力，為了提點接觸，產(chǎn)生預(yù)緊力，為了提高工作性能，可以在承載滾珠之間加入間隔鋼高工作性能，可以在承載滾珠

39、之間加入間隔鋼球。球。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動(3) 單螺母預(yù)緊原理（偏置導(dǎo)程法）單螺母預(yù)緊原理（偏置導(dǎo)程法） 偏置導(dǎo)程法原理如上圖所示，僅僅是在螺母中偏置導(dǎo)程法原理如上圖所示，僅僅是在螺母中部將其導(dǎo)程增加一個預(yù)壓量部將其導(dǎo)程增加一個預(yù)壓量，以達到預(yù)緊的目，以達到預(yù)緊的目的。的。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 3. 滾珠絲杠副的軸向彈性變形滾珠絲杠副的軸向彈性變形 滾珠絲杠受軸向載荷后，滾珠和滾道面將產(chǎn)生彈滾珠絲杠受軸向載荷后，滾珠和滾道面將產(chǎn)生彈性變形，軸向彈性變形量性變形，軸向彈性變形量 與軸向載荷與軸向載荷 之間之間的關(guān)系與滾動軸承的計算相同，根據(jù)的關(guān)系與滾動軸承的計算相同，根

40、據(jù)Herz的點接的點接觸理論，滿足下式：觸理論，滿足下式： (1)單螺母預(yù)緊（無預(yù)緊）的軸向彈性變形單螺母預(yù)緊（無預(yù)緊）的軸向彈性變形 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動aaF3/2aaF)(sin2 . 131mDQaa 式中：式中： 鋼球和滾道的接觸角（鋼球和滾道的接觸角（45）；）； 鋼球直徑（鋼球直徑（mm）；）； 單個鋼球所受載荷（單個鋼球所受載荷（N）；）； 鋼球數(shù)；鋼球數(shù)； 和精度、結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)。和精度、結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動aDQsin/10ZFQaZ (2) 雙螺母預(yù)緊時的軸向變形量雙螺母預(yù)緊時的軸向變形量 對兩個螺母對兩個螺母A和和B施加預(yù)緊力施加

41、預(yù)緊力 后，螺母后，螺母A、B均變形至均變形至X點。如果這時作用有外力點。如果這時作用有外力 ，則螺母，則螺母A從從X點向點向X1點、螺母點、螺母B從從X點向點向X2點移動由于和點移動由于和成正比關(guān)系，假設(shè)其比例系數(shù)為成正比關(guān)系，假設(shè)其比例系數(shù)為k，則，則有有 ，并且螺母，并且螺母A和和B的變形量分別為：的變形量分別為： 由于在外力作用下螺母由于在外力作用下螺母A和和B的變形量相同（方的變形量相同（方向相反），所以向相反），所以 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動aoFaF3/2aoaokF3/2AAkF3/2BBkFBaoaoA 而且，當(dāng)僅有外力而且，當(dāng)僅有外力 作用時，作用時， 隨著隨著 的

42、增加使的增加使 接近零時，則外力幾乎全被螺接近零時，則外力幾乎全被螺母母A吸收。吸收。 當(dāng)當(dāng) 時時 又因為又因為 所以所以 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動aFaBAFFFaFbF0B3/23/23/2aoaoAkFkFkF3/23/22aoAFFaoaoAFFF38aoaoAAao21 目前制造的單螺母式滾珠絲杠副的軸向間隙達目前制造的單螺母式滾珠絲杠副的軸向間隙達0.05mm，而雙螺母式的經(jīng)加預(yù)緊力調(diào)整后基本，而雙螺母式的經(jīng)加預(yù)緊力調(diào)整后基本上能消除軸向間隙。應(yīng)用該方法消除軸向間隙時上能消除軸向間隙。應(yīng)用該方法消除軸向間隙時應(yīng)注意以下兩點：應(yīng)注意以下兩點： （1）預(yù)緊力大小必須合適，過小不

43、能保證無隙）預(yù)緊力大小必須合適，過小不能保證無隙傳動；過大將使驅(qū)動力矩增大，效率降低，壽命傳動；過大將使驅(qū)動力矩增大，效率降低，壽命縮短。預(yù)緊力應(yīng)不超過最大軸向負載的縮短。預(yù)緊力應(yīng)不超過最大軸向負載的1/3。 （2）要特別注意減小絲杠安裝部分和驅(qū)動部分）要特別注意減小絲杠安裝部分和驅(qū)動部分的間隙，這些間隙用預(yù)緊的方法是無法消除的，的間隙，這些間隙用預(yù)緊的方法是無法消除的，而它對傳動精度有直接影響。而它對傳動精度有直接影響。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 4. 滾珠絲杠副的主要尺寸、精度等級和標注方法滾珠絲杠副的主要尺寸、精度等級和標注方法 (1)主要尺寸主要尺寸 標稱直徑、導(dǎo)程、螺旋升角等。

44、標稱直徑、導(dǎo)程、螺旋升角等。 (2). 精度等級精度等級 JB316.282滾珠絲杠副精度滾珠絲杠副精度標準規(guī)定分為六個等級：標準規(guī)定分為六個等級：C、D、E、F、G、H。C級最高，級最高，H級最低。級最低。 (3). 標注方法標注方法 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 5. 滾珠絲杠副的安裝滾珠絲杠副的安裝 絲杠的軸承組合及軸承座、螺母座以及其它零絲杠的軸承組合及軸承座、螺母座以及其它零件的連接剛性，對滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的剛度和件的連接剛性，對滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的剛度和精度都有很大影響，需在設(shè)計、安裝時認真考慮。精度都有很大影響，需在設(shè)計、安裝時認真考慮。為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸

45、承為主為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合，僅當(dāng)軸向載荷很小時，才用向心推的軸承組合，僅當(dāng)軸向載荷很小時，才用向心推力軸承。以下列出了四種典型支承方式及其特點。力軸承。以下列出了四種典型支承方式及其特點。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動1軸向剛度較高；軸向剛度較高；2預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較大，軸承壽命比方案預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較大，軸承壽命比方案 2低；低；3適宜中速、精度高，并可用雙推適宜中速、精度高，并可用雙推單推組合。單推組合。 雙推雙推雙推雙推四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動1軸向剛度最高；軸向剛度最高；2預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較小，

46、軸承壽命較高預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較小，軸承壽命較高3適宜高速、高剛度、高精度。適宜高速、高剛度、高精度。 雙推雙推簡支簡支四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 雙推雙推自由自由四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動1軸向剛度低，與螺母位置有關(guān)；軸向剛度低，與螺母位置有關(guān)；2雙推端可預(yù)拉伸安裝；雙推端可預(yù)拉伸安裝；3適宜中小載荷與低速，更適宜垂直安裝，短適宜中小載荷與低速，更適宜垂直安裝，短絲杠。絲杠。 6. 滾珠絲杠副的設(shè)計計算滾珠絲杠副的設(shè)計計算 設(shè)計滾珠絲杠副的已知條件：設(shè)計滾珠絲杠副的已知條件： 工作載荷工作載荷F(N)或平均工作載荷或平均工作載荷Fm(N)，使用壽命，使用壽命 (h)，絲杠，絲

47、杠的工作長度的工作長度(或螺母的有效行程或螺母的有效行程)L(m)，絲杠的轉(zhuǎn)速，絲杠的轉(zhuǎn)速n （平均轉(zhuǎn)速（平均轉(zhuǎn)速nm或最大轉(zhuǎn)速或最大轉(zhuǎn)速nmax) (rmin)，以及滾道硬度，以及滾道硬度HRC和運轉(zhuǎn)情況。和運轉(zhuǎn)情況。 一般的設(shè)計步驟及方法如下：一般的設(shè)計步驟及方法如下： (1)絲杠副的計算載荷絲杠副的計算載荷Fc(N) 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動hLmAHFCFKKKF 載荷系數(shù)，按表載荷系數(shù)，按表1選?。贿x??； 硬度系數(shù)，按表硬度系數(shù)，按表2選??；選??； 精度系數(shù)，按表精度系數(shù)，按表3選??；選取； 平均工作載荷（平均工作載荷（N）。）。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動FKHKAKm

48、F載載 荷荷 性性 質(zhì)質(zhì)無沖擊平穩(wěn)運無沖擊平穩(wěn)運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一般運轉(zhuǎn)一般運轉(zhuǎn)有沖擊和振動有沖擊和振動運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)11.21.21.51.52.5FKHK滾道實際硬度滾道實際硬度HRC58555045401.01.111.562.43.85AK精度系數(shù)C、DE、FGH1.01.11.251.43 (2)計算額定動載荷計算額定動載荷 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動41067. 1hmCaLnFCmnhLCF 3根據(jù)在滾珠絲杠系列中選擇所需要的規(guī)格，根據(jù)在滾珠絲杠系列中選擇所需要的規(guī)格，使所選規(guī)格的絲杠副的額定動載荷。使所選規(guī)格的絲杠副的額定動載荷。 4驗算傳動效率、剛度及工作穩(wěn)定性，如不滿驗算傳動效率、剛度

49、及工作穩(wěn)定性，如不滿足要求則應(yīng)另選其它型號并重新驗算。足要求則應(yīng)另選其它型號并重新驗算。 5對于低速（對于低速（ ）傳動，只按額定靜）傳動，只按額定靜載荷計算即可。載荷計算即可。 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動aaCC min/10rn 例例6-1 試設(shè)計一數(shù)控銑床工作臺進給用滾珠絲杠試設(shè)計一數(shù)控銑床工作臺進給用滾珠絲杠副。已知平均工作載荷副。已知平均工作載荷Fm3800N，絲杠工作長，絲杠工作長度度l1.2m，平均轉(zhuǎn)速，平均轉(zhuǎn)速nm100r/min，最大轉(zhuǎn)速，最大轉(zhuǎn)速nmax10000r/min，使用壽命，使用壽命15000h左右，絲左右，絲杠材料為杠材料為CrWMn鋼，滾道硬度為鋼，滾道

50、硬度為5862HRC，傳，傳動精度要求動精度要求 解：解：(1) 求計算載荷求計算載荷Fc 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動03. 0NFKKKFmAHFC456038000 . 10 . 12 . 1 (2) 根據(jù)壽命條件計算額定動載荷根據(jù)壽命條件計算額定動載荷 (3) 根據(jù)必須的額定動載荷選擇絲杠副尺寸，由查根據(jù)必須的額定動載荷選擇絲杠副尺寸，由查表表6-13，得如下規(guī)格：，得如下規(guī)格：四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動NLnFChmCa204221067. 11500010045601067. 144aC0D規(guī)格型號規(guī)格型號公稱導(dǎo)公稱導(dǎo)程程p絲杠外絲杠外徑徑d鋼球直鋼球直徑徑dW絲杠底絲杠

51、底徑徑d1循環(huán)圈循環(huán)圈數(shù)數(shù)動負荷動負荷Ca(KN)FFZD3210-3321032.57.14427.3325.7FFZD5006-550648.9445.9526.4 考慮各種因素，選考慮各種因素，選FFZD5006-5，其中：，其中： 公稱直徑：公稱直徑：D0=50mm 導(dǎo)程：導(dǎo)程：p=6mm 螺旋角：螺旋角：=arctan(6/(50)=211 滾珠直徑：滾珠直徑：d0=4mm 滾道半徑：滾道半徑：R =0.52d0=0.524=2.08mm 偏心距：絲杠內(nèi)徑：偏心距：絲杠內(nèi)徑：d1=45.9mm四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 (4) 穩(wěn)定性驗算：穩(wěn)定性驗算： 假設(shè)為雙推假設(shè)為雙推簡支

52、（簡支（FS），因為絲杠），因為絲杠較長，所以用壓桿穩(wěn)定性來求臨界載荷較長，所以用壓桿穩(wěn)定性來求臨界載荷 式中：式中：E絲杠的彈性模量，對鋼絲杠的彈性模量，對鋼 絲杠危險截面的軸慣性矩絲杠危險截面的軸慣性矩 長度系數(shù)，兩端用鉸接時，長度系數(shù)，兩端用鉸接時， m四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動crF22) (lEIFacrGPaE206aI4744am1018. 2640459. 064dI3/2四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動52792221093. 6)2 . 13/2(1018. 210206)(lEIFacr45 . 22 65SFFmcrScf支承方式支承方

53、式有關(guān)系數(shù)有關(guān)系數(shù)雙推雙推自由自由FO雙推雙推簡支簡支FS雙推雙推雙推雙推FF342.53.322/31.8753.9274.730 臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速 驗證驗證 高速運轉(zhuǎn)時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)高速運轉(zhuǎn)時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲杠最高轉(zhuǎn)速速，要求絲杠最高轉(zhuǎn)速 。 臨界轉(zhuǎn)速可按公式計算：臨界轉(zhuǎn)速可按公式計算：crncrnnmax10960)2 . 132(0459. 0927. 39910) (991022212ldfnccr10000max nncr四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動 （5）剛度驗算：）剛度驗算： 滾珠絲杠在工作負載滾珠絲杠在工作負載F（N）和轉(zhuǎn)矩）和

54、轉(zhuǎn)矩T（Nm）共同作）共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量用下引起每個導(dǎo)程的變形量 （m）為）為 式中：式中：A絲杠的截面積，絲杠的截面積， (m2)； 絲杠的極慣性矩，絲杠的極慣性矩， (m4)； G鋼的切變模量，對于鋼鋼的切變模量，對于鋼G=83.3GPa； T轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)矩（Nm）四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動0LcGJTpEApFL220214dA4132dJccJ8 . 3)408112tan(102503800)tan(230DFTm 按最不利的情況，即取按最不利的情況，即取F=Fm，則，則 絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為 通常要求

55、絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動精度的通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動精度的1/2，即，即 四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動mGdTpEdpFGJTpEApFLc2492232934122212010752. 60459. 0103 .83)14. 3(8 . 3)106(160459. 01020614. 338001064 1642mpLlL5 .1310610752. 62 . 1320mmm1503. 02121L （6）效率驗算）效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率為滾珠絲杠副的傳動效率為 要求在要求在90%95%之間，所以該絲杠副能之間，所以該絲杠副能滿足使用要求。滿足使用要求。 經(jīng)上述計算

56、驗證，經(jīng)上述計算驗證，F(xiàn)FZD5006-5各項性能指標各項性能指標均符合題目要求，可選用。均符合題目要求，可選用。四、滾珠螺旋傳動四、滾珠螺旋傳動939. 0)408112tan()112tan()tan(tan6.3 支承部件支承部件 一、軸系的支承部件一、軸系的支承部件 二、導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌 三、支承件三、支承件 軸系由軸及安裝在軸上的齒輪、帶輪等傳動部軸系由軸及安裝在軸上的齒輪、帶輪等傳動部件組成，有主軸軸系和中間傳動軸軸系。通常在件組成，有主軸軸系和中間傳動軸軸系。通常在設(shè)計軸系時要求：設(shè)計軸系時要求： （1）旋轉(zhuǎn)精度）旋轉(zhuǎn)精度 （2）剛度）剛度 （3）抗振性）抗振性 （4）熱變形）熱變形

57、 （5）軸上零件的布置合理）軸上零件的布置合理 一、軸系的支承部件一、軸系的支承部件 1. 軸系用軸承的類型與選擇軸系用軸承的類型與選擇 在設(shè)計軸系選擇軸承時，我們應(yīng)該考慮以下幾點：在設(shè)計軸系選擇軸承時，我們應(yīng)該考慮以下幾點： （1）滿足使用性能要求，包括承載能力、旋轉(zhuǎn)）滿足使用性能要求，包括承載能力、旋轉(zhuǎn)精度、剛度及轉(zhuǎn)速等；精度、剛度及轉(zhuǎn)速等； （2）滿足安裝空間要求；）滿足安裝空間要求； （3）維護保養(yǎng)方便；）維護保養(yǎng)方便； （4）使用環(huán)境，如溫度、環(huán)境氣氛對軸承的影）使用環(huán)境，如溫度、環(huán)境氣氛對軸承的影響；響； （5）性價比。）性價比。 一、軸系的支承部件一、軸系的支承部件 在選擇軸承時

58、，一般的選擇流程如圖下在選擇軸承時，一般的選擇流程如圖下:一、軸系的支承部件一、軸系的支承部件 1. 導(dǎo)軌副的種類及基本要求導(dǎo)軌副的種類及基本要求 各種機械運行時，由導(dǎo)軌副保證執(zhí)行件的正確運各種機械運行時，由導(dǎo)軌副保證執(zhí)行件的正確運動軌跡，并影響執(zhí)行件的運動特性。導(dǎo)軌副包括動軌跡，并影響執(zhí)行件的運動特性。導(dǎo)軌副包括運動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌兩部分。支承導(dǎo)軌用以支承運動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌兩部分。支承導(dǎo)軌用以支承和約束運動導(dǎo)軌，使之按功能要求作正確的運動。和約束運動導(dǎo)軌，使之按功能要求作正確的運動。 1)按導(dǎo)軌副運動導(dǎo)軌的軌跡分類按導(dǎo)軌副運動導(dǎo)軌的軌跡分類 （a）直線運動導(dǎo)軌副）直線運動導(dǎo)軌副 支承導(dǎo)軌約束了

59、運動導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌約束了運動導(dǎo)軌的五個自由度，僅保留沿給定方向的直線移動自的五個自由度，僅保留沿給定方向的直線移動自由度。由度。 （b）旋轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌副）旋轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌副 支承導(dǎo)軌約束了運動導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌約束了運動導(dǎo)軌的五個自由度，僅保留繞給定軸線的旋轉(zhuǎn)運動自的五個自由度，僅保留繞給定軸線的旋轉(zhuǎn)運動自由度。由度。二、導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌 2)按導(dǎo)軌副導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)分類按導(dǎo)軌副導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)分類 （a）滑動摩擦導(dǎo)軌副；）滑動摩擦導(dǎo)軌副； （b）滾動摩擦導(dǎo)軌副；）滾動摩擦導(dǎo)軌副； （c）流體摩擦導(dǎo)軌副。）流體摩擦導(dǎo)軌副。 3)按導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)分類按導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)分類 （a）開式導(dǎo)軌）開式導(dǎo)軌 必須借助運動件的自重

60、或外載荷，必須借助運動件的自重或外載荷，才能保證在一定的空間位置和受力狀態(tài)下，運動才能保證在一定的空間位置和受力狀態(tài)下，運動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌的工作面保持可靠的接觸，從而導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌的工作面保持可靠的接觸，從而保證運動導(dǎo)軌的規(guī)定運動。開式導(dǎo)軌一般受溫度保證運動導(dǎo)軌的規(guī)定運動。開式導(dǎo)軌一般受溫度變化的影響較小。變化的影響較小。 （b）閉式導(dǎo)軌）閉式導(dǎo)軌 借助導(dǎo)軌副本身的封閉式結(jié)構(gòu)，借助導(dǎo)軌副本身的封閉式結(jié)構(gòu)，保證在變化的空間位置和受力狀態(tài)下，運動導(dǎo)軌保證在變化的空間位置和受力狀態(tài)下，運動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌的工作面都能保持可靠的接觸，從而和支承導(dǎo)軌的工作面都能保持可靠的接觸，從而保證運動導(dǎo)軌的規(guī)定運動。