第9章_滾珠絲杠[1]課件

1、滾珠絲桿螺母副 工作原理和特點(diǎn)n滾珠絲桿螺母副由于在絲桿和螺母之間放入了滾珠，使絲桿與螺母間變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，因而大大地減小了摩擦阻力，提高了傳動(dòng)效率。圖示為滾珠絲桿副的結(jié)構(gòu)示意圖。絲桿和螺母上均制有圓弧型面的螺旋槽，將它們裝在一起便形成了螺旋滾道，滾珠在其間既自轉(zhuǎn)又循環(huán)滾動(dòng)。 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)圖例1-絲杠 2-滾道 3-螺母 4-滾珠滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)n傳動(dòng)效率高，摩擦損失小 滾珠絲桿螺母副的傳動(dòng)效率0.850.98，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)。n運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無爬行 由于摩擦阻力小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差極小，故運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。n傳動(dòng)精度高，反向時(shí)無空程 滾珠絲桿副經(jīng)預(yù)緊后，可消

2、除軸向間隙。n磨損小 精度保持性好，使用壽命長。n具有運(yùn)動(dòng)的可逆性可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲桿和螺母均可作主動(dòng)件或從動(dòng)件。 滾珠絲杠螺母副的缺點(diǎn)滾珠絲杠螺母副的缺點(diǎn)n由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絲桿和螺母等元件的加工精度和表面質(zhì)量要求高，故制造成本高。n由于不能自鎖，特別是垂直安裝的滾珠絲桿傳動(dòng)，會(huì)因部件的自重而自動(dòng)下降。當(dāng)部件向下運(yùn)動(dòng)且切斷動(dòng)力源時(shí)，由于部件的自重和慣性，不能立即停止運(yùn)動(dòng)。因此必須增加制動(dòng)裝置。 結(jié)論結(jié)論 由于其優(yōu)點(diǎn)顯著，雖成本較高，仍被廣泛由于其優(yōu)點(diǎn)顯著，雖成本較高，仍被廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上。應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上。 2結(jié)構(gòu)類型n外循環(huán)外循環(huán) 滾珠在循環(huán)過

3、程結(jié)束后通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲桿螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。圖示為常見的外循環(huán)結(jié)構(gòu)形式。在螺母外圓上裝有螺旋形的插管口，其兩端插入滾珠螺母工作始末兩端孔中，以引導(dǎo)滾珠通過插管，形成滾珠的多圈循環(huán)鏈。這種形式結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，承載能力較高，但徑向尺寸較大。目前應(yīng)用最為廣泛，也可用于重載傳動(dòng)系統(tǒng)中。外循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu)圖例n內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán) 靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循環(huán)，如圖所示。反向器的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。這種形式結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，滾珠流通性好，摩擦損失小，但制造較困難。適用于高靈敏、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)，不宜用于重載傳動(dòng)中。內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu)圖例3滾珠絲桿副間隙的調(diào)整n

4、為了保證滾珠絲杠反向傳動(dòng)精度和軸向剛度，必須消除滾珠絲桿螺母副軸向間隙。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)螺母的相對(duì)軸向位移，使每個(gè)螺母中的滾珠分別接觸絲桿滾道的左右兩側(cè)。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時(shí)，預(yù)緊力一般應(yīng)為最大軸向負(fù)載的l/3。當(dāng)要求不太高時(shí)，預(yù)緊力可小于此值。n雙螺母墊片式消隙雙螺母墊片式消隙 如圖所示，此種形式結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛度好，應(yīng)用最為廣泛，在雙螺母間加墊片的形式可由專業(yè)生產(chǎn)廠根據(jù)用戶要求事先調(diào)整好預(yù)緊力，使用時(shí)裝卸非常方便。雙螺母墊片調(diào)整法（中間加墊片）圖例雙螺母墊片調(diào)整法（端部加墊片）圖例n雙螺母螺紋式消隙雙螺母螺紋式消隙 如圖所示，利用一個(gè)螺母上的外螺紋，通過圓螺

5、母調(diào)整兩個(gè)螺母的相對(duì)軸向位置實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，調(diào)整好后用另一個(gè)圓螺母鎖緊，這種結(jié)構(gòu)調(diào)整方便，且可在使用過程中，隨時(shí)調(diào)整，但預(yù)緊力大小不能準(zhǔn)確控制。雙螺母螺紋消隙圖例3滾珠絲桿副間隙的調(diào)整n齒差式消隙齒差式消隙 如圖所示，在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為Z1、Z2，并相差一個(gè)齒。調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個(gè)螺母相對(duì)于套筒同方向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相對(duì)角位移，其軸向位移量為：式中Z1、Z2為齒輪的齒數(shù)，Ph為滾珠絲杠的導(dǎo)程。hPZZS2111齒差式消隙圖例4滾珠絲桿副的支承方式n一端裝止推軸承一端裝止推軸承(固定自由式固定自由

6、式) 如圖a所示。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低，僅適應(yīng)于短絲桿。n一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承(固定固定支承式支承式) 如圖b所示。滾珠絲桿較長時(shí)，一端裝止推軸承固定，另一端由深溝球軸承支承。為了減少絲桿熱變形的影響，止推軸承的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源。n兩端裝推力軸承兩端裝推力軸承（單推單推式或雙推單推式） 如圖c所示。這種方式是對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸安裝。這樣做的好處是：減少絲杠因自重引起的彎曲變形；在推力軸承預(yù)緊力大于絲杠最大軸向載荷1/3的條件下，絲杠拉壓剛度可提高四倍；絲杠不會(huì)因溫升而伸長，從而保持絲杠的精度。n兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承(固定固固定固定式定式) 如圖d所示。為提高剛度，絲桿兩端采用雙重支承，如止推軸承和深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式可使絲桿的熱變形轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力。滾珠絲杠副支承方式圖例滾珠絲杠的計(jì)算1. 疲勞強(qiáng)度計(jì)算 滾珠絲杠根據(jù)額定動(dòng)載荷選用，當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算公式為： 要求選擇的絲杠額定動(dòng)載荷CaCm。載荷為變化的時(shí)候，awmmffLFC332minmaxFFFm2. 剛度計(jì)算 主