機(jī)構(gòu)1部齒輪絲杠ZH

1、2022-6-151學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 1.了解機(jī)械系統(tǒng)部件的種類及其各自的類型了解機(jī)械系統(tǒng)部件的種類及其各自的類型2. 2.掌握常用的機(jī)械傳動(dòng)部件的特點(diǎn)及選型設(shè)計(jì)掌握常用的機(jī)械傳動(dòng)部件的特點(diǎn)及選型設(shè)計(jì)3. 3.掌握常用的導(dǎo)向支承部件的選擇與設(shè)計(jì)掌握常用的導(dǎo)向支承部件的選擇與設(shè)計(jì)4. 4.了解旋轉(zhuǎn)支承部件及軸系部件的選擇了解旋轉(zhuǎn)支承部件及軸系部件的選擇 第第2 2章章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)選擇與設(shè)計(jì)2022-6-152 2.0 相關(guān)基礎(chǔ)回顧(一)、摩擦:摩擦力可分為三種： 靜摩擦力、庫(kù)侖摩擦力和粘性摩擦力（動(dòng)摩擦力=庫(kù)侖摩擦力+粘性摩擦力）。

2、負(fù)載處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，摩擦力為靜摩擦力，隨著外力的增加而增加，最大值發(fā)生在運(yùn)動(dòng)前的瞬間。運(yùn)動(dòng)一開始，靜摩擦力消失，靜摩擦力立即下降為庫(kù)侖摩擦力，大小為一常數(shù)F=mg，隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，摩擦力成線性的增加，此時(shí)的摩擦力為粘性摩擦力（與速度成正比的阻尼稱為粘性阻尼）。 摩擦對(duì)機(jī)電一體化伺服系統(tǒng)的主要影響是：降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度；引起系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)滯后和產(chǎn)生系統(tǒng)誤差；在接近非線性區(qū)，即低速時(shí)產(chǎn)生爬行。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，克服摩擦力所需的電機(jī)轉(zhuǎn)矩Tf與電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩TK的關(guān)系為0.2TKTf0.3 TK2022-6-153 爬行就產(chǎn)生在這非線形區(qū)。 在使用中應(yīng)盡可能減小靜摩擦力與動(dòng)摩擦力的差值；并使動(dòng)摩擦力盡可能小

3、且為正斜率較小的變化 。2022-6-154 (二)、爬行 當(dāng)絲杠1作極低的勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)2可能會(huì)出現(xiàn)快一慢或跳躍式的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為爬行。2022-6-155 1）產(chǎn)生爬行的原因和過程 勻速運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)件1，通過壓縮彈簧推動(dòng)靜止的運(yùn)動(dòng)件3，當(dāng)運(yùn)動(dòng)件3受到的逐漸增大的彈簧力小于靜摩擦力F時(shí)，3不動(dòng)。直到彈簧力剛剛大于F時(shí)，3才開始運(yùn)動(dòng)，動(dòng)摩擦力隨著動(dòng)摩擦系數(shù)的降低而變小，3的速度相應(yīng)增大，同時(shí)彈簧相應(yīng)伸長(zhǎng)，作用在3上的彈簧力逐漸減小，3產(chǎn)生負(fù)加速度，速度降低，動(dòng)摩擦力相應(yīng)增大，速度逐漸下降，直到3停止運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)件1這時(shí)再重新壓縮彈簧，爬行現(xiàn)象進(jìn)入下一個(gè)周期。2022-6-156 由上述分析

4、可知，低速進(jìn)給爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生主要取決于下列因素： 靜摩擦力與動(dòng)摩擦力之差，這個(gè)差值越大，越容易產(chǎn)生爬行。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度K越小、越容易產(chǎn)生爬行。 運(yùn)動(dòng)速度太低。 2022-6-157 2）不發(fā)生爬行的臨界速度 臨界速度可按下式進(jìn)行估算（m/s）式中 F-靜、動(dòng)摩擦力之差（N）； K-傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度（Nm）； -阻尼比； m-從動(dòng)件的質(zhì)量（kg）。 以下兩種觀點(diǎn)有利于降低臨界速度： 適當(dāng)?shù)脑黾酉到y(tǒng)的慣性J和粘性摩擦系數(shù)f，有利于改善低速爬行現(xiàn)象，但慣性增加會(huì)引起伺服系統(tǒng)響應(yīng)性能降低；增加粘性摩擦系數(shù)也會(huì)增加系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)化處理。KmFVK42022-6-158 3）消除爬行現(xiàn)象的

5、途徑（實(shí)際做法） 提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度a在條件允許的情況下，適當(dāng)提高各傳動(dòng)件或組件的剛度，減小各傳動(dòng)軸的跨度，合理布置軸上零件的位置。如適當(dāng)?shù)募哟謧鲃?dòng)絲杠的直徑，縮短傳動(dòng)絲杠的長(zhǎng)度，減少和消除各傳動(dòng)副之間的間隙。b盡量縮短傳動(dòng)鏈，減小傳動(dòng)件數(shù)和彈性變形量。c合理分配傳動(dòng)比，使多數(shù)傳動(dòng)件受力較小，變形也小。d對(duì)于絲杠螺母機(jī)構(gòu)，應(yīng)采用整體螺母結(jié)構(gòu)，以提高絲杠螺母的接觸剛度和傳動(dòng)剛度。 減少摩擦力的變化a用滾動(dòng)摩擦、流體摩擦代替滑動(dòng)摩擦，如采用滾珠絲杠、靜壓螺母、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等。從根本上改變摩擦面間的摩擦性質(zhì)，基本上可以消除爬行。b選擇適當(dāng)?shù)哪Σ粮辈牧?，降低摩擦系?shù)。c降低作用在導(dǎo)軌面的正壓力，

6、如減輕運(yùn)動(dòng)部件的重量，采用各種卸荷裝置，以減少摩擦阻力。d提高導(dǎo)軌的制造與裝配質(zhì)量，采用導(dǎo)軌油等都可以減少摩擦力的變化。2022-6-159 （三）、阻尼 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮綜合性能指標(biāo)，一般取0.5 0.8之間。 （四）剛度 采用彈性模量高的材料，合理選擇零件的截面形狀和尺寸，對(duì)齒輪、絲杠、軸承施加預(yù)緊力等方法提高系統(tǒng)的剛度。 對(duì)于伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，增大系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度有以下好處： （1）可以減少系統(tǒng)的死區(qū)誤差（失動(dòng)量），有利于提高傳動(dòng)精度； （2）可以提高系統(tǒng)的固有頻率，有利于系統(tǒng)的抗振性； （3）可以增加閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2022-6-1510 （五）諧振頻率 對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)，要求機(jī)械

7、傳動(dòng)系統(tǒng)中的最低固有頻率（最低共振頻率）必須大于電氣驅(qū)動(dòng)部件的固有頻率。 對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，它的固有頻率取決于系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的剛度及慣量，因此在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量降低慣量，提高剛度，達(dá)到提高傳動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的目的。 一般要求機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)最低固有頻率WOI300rads，其他機(jī)械系統(tǒng)WOI600rads。2022-6-1511 （六）間隙 對(duì)于系統(tǒng)閉環(huán)以外的間隙，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性無影響，但影響到伺服精度。 對(duì)于系統(tǒng)閉環(huán)內(nèi)的間隙，在控制系統(tǒng)有效控制范圍內(nèi)對(duì)系統(tǒng)精度、穩(wěn)定性影響較小，但反饋通道上的間隙要比前向通道上的間隙對(duì)系統(tǒng)影響較大。(七)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算：（單位：kgm2） (1) 圓柱體轉(zhuǎn)

8、動(dòng)慣量221mRJ 2022-6-1512(2) 直線移動(dòng)工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 22LmJ2RmJ2022-6-1513(4) 工作臺(tái)折算到鋼帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2umJ(5) 相鄰兩軸，后軸向前軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算2iJJS2022-6-1514例1：絲杠傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2022-6-1515例題2-32022-6-1516第第2 2章章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)計(jì)v典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，通常由控制部件、接口電路、功典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，通常由控制部件、接口電路、功率放大電路、執(zhí)行元件、機(jī)械傳動(dòng)部件、導(dǎo)向支

9、承部件，率放大電路、執(zhí)行元件、機(jī)械傳動(dòng)部件、導(dǎo)向支承部件，以及檢測(cè)傳感部件等部分組成。以及檢測(cè)傳感部件等部分組成。v機(jī)械系統(tǒng)一般由減速裝置、絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副等各機(jī)械系統(tǒng)一般由減速裝置、絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副等各種線性傳動(dòng)部件及連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等非線性傳動(dòng)部件、種線性傳動(dòng)部件及連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等非線性傳動(dòng)部件、導(dǎo)向支承部件、軸系及機(jī)架或箱體等組成。導(dǎo)向支承部件、軸系及機(jī)架或箱體等組成。v除要求具有較高的定位精度之外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響除要求具有較高的定位精度之外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，就是說響應(yīng)要快、穩(wěn)定性要好。應(yīng)特性，就是說響應(yīng)要快、穩(wěn)定性要好。2.1 機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求

10、機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求2022-6-1517為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和響應(yīng)要快、工作穩(wěn)定性，提出為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和響應(yīng)要快、工作穩(wěn)定性，提出無無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜乳g隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫蟆５纫?。采取措施：采取措施?)1)低摩擦低摩擦 采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件；采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件；2)2)短傳動(dòng)鏈短傳動(dòng)鏈 縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度；縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度；3)3)最佳傳動(dòng)比最佳傳動(dòng)比 選用最佳傳動(dòng)比，達(dá)到提高系統(tǒng)分辨率、減少選用最佳傳動(dòng)比，達(dá)到提高系統(tǒng)分辨率、減少等

11、效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，盡可能提高加速能等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，盡可能提高加速能力；力；4)4)反向死區(qū)誤差小反向死區(qū)誤差小 縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動(dòng)間隙、縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動(dòng)間隙、減少支承變形的措施；減少支承變形的措施； 5)5)高剛性高剛性 改進(jìn)支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高剛性、減少振動(dòng)、改進(jìn)支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高剛性、減少振動(dòng)、降低噪聲。降低噪聲。 2.1 機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求2022-6-1518 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的三大結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：考慮與伺服系統(tǒng)相關(guān)的精度、穩(wěn)精度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)定性、快速響應(yīng)等伺服特性 導(dǎo)

12、向機(jī)構(gòu)：考慮低速爬行低速爬行現(xiàn)象 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：考慮靈敏度、精確度、重復(fù)性、可靠性2022-6-1519v常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)副、各常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)副、各種非線性傳動(dòng)部件等。種非線性傳動(dòng)部件等。v主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；實(shí)質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器。主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；實(shí)質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器。 目的是使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。目的是使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。v其傳動(dòng)類型、傳動(dòng)方式、傳動(dòng)剛性以及傳動(dòng)的可靠性對(duì)機(jī)電一體其傳動(dòng)類型、傳動(dòng)方式、傳動(dòng)剛性以及傳動(dòng)的可靠性對(duì)機(jī)電一體化系

13、統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇傳動(dòng)間隙小、精度高、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大傳動(dòng)間隙小、精度高、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動(dòng)部件。的傳動(dòng)部件。2.2 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì)2022-6-1520 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求： 在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要?。晦D(zhuǎn)動(dòng)慣量大會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成機(jī)械負(fù)載增大（T電=T負(fù)+J）；系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，靈敏度降低；系統(tǒng)固有頻率下降，產(chǎn)生諧振；使電氣部分的諧振頻率變低。 剛度越大，伺服系統(tǒng)動(dòng)力損失越??；剛度越大，機(jī)器的固有頻率越

14、高，不易振動(dòng)( )；剛度越大，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。 機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生共振時(shí)，系統(tǒng)中阻尼越大，最大振幅就越小，且衰減越快；但阻尼大會(huì)使系統(tǒng)損失動(dòng)量，增大穩(wěn)態(tài)誤差，降低精度，故應(yīng)選合適阻尼。 靜摩擦力要小，動(dòng)摩擦力要小的正斜率；或者會(huì)出現(xiàn)爬行。JKn2022-6-1521v表表2-1 2-1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其功能傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其功能v基本功能基本功能 運(yùn)動(dòng)的變換運(yùn)動(dòng)的變換 動(dòng)力的變換動(dòng)力的變換v傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式形式行程行程方向方向速度速度大小大小形式形式v絲杠螺母絲杠螺母v齒輪齒輪v齒輪齒條齒輪齒條v鏈輪鏈條鏈輪鏈條v帶、帶輪帶、帶輪v纜繩、繩輪纜繩、繩輪v杠桿機(jī)構(gòu)杠桿機(jī)構(gòu)v連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)v凸輪機(jī)構(gòu)凸

15、輪機(jī)構(gòu)v摩擦輪摩擦輪v萬向節(jié)萬向節(jié)v軟軸軟軸v蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿v間歇機(jī)構(gòu)間歇機(jī)構(gòu)2022-6-15222.2.1 2.2.1 齒輪傳動(dòng)部件齒輪傳動(dòng)部件 外外齒齒輪輪嚙嚙合合目的：齒輪傳動(dòng)部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器目的：齒輪傳動(dòng)部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器1 1 降速降速: :將伺服電機(jī)的高速，小轉(zhuǎn)矩輸出變成克服負(fù)載所需的低將伺服電機(jī)的高速，小轉(zhuǎn)矩輸出變成克服負(fù)載所需的低速、大轉(zhuǎn)矩。速、大轉(zhuǎn)矩。2 2 使?jié)L珠絲杠和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在傳動(dòng)系統(tǒng)中所占比重減少，使?jié)L珠絲杠和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在傳動(dòng)系統(tǒng)中所占比重減少，以保證傳動(dòng)精度。以保證傳動(dòng)精度。 內(nèi)內(nèi)齒齒輪輪嚙嚙合合2022-6-1523齒輪傳

16、動(dòng)間隙的調(diào)整 1直齒圓柱齒輪傳動(dòng)副（1）偏心套調(diào)整法2022-6-1524（2）錐度齒輪調(diào)整法2022-6-1525（3）雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法2022-6-15262斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)副（1）軸向墊片調(diào)整法（2）軸向壓簧調(diào)整法2022-6-1527主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)基本傳動(dòng)形式基本傳動(dòng)形式2.2.2 2.2.2 絲杠螺母機(jī)構(gòu)基本傳動(dòng)形式絲杠螺母機(jī)構(gòu)基本傳動(dòng)形式P h2P h1螺母真正位移為螺母真正位移為S=n (P h1P h2) n為螺桿轉(zhuǎn)速為螺桿轉(zhuǎn)速2022-6-1528滾珠螺旋傳動(dòng) 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)

17、的接觸面間存在著較大的滑動(dòng)摩擦阻力，傳動(dòng)效率低，磨損快、精度不高，使用壽命短，已不能適應(yīng)機(jī)電一體化設(shè)備在高速度、高效率、高精度等方面的要求。滾珠螺旋傳動(dòng)則是為了適應(yīng)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的要求而發(fā)展起來的一種新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2022-6-1529滾珠絲杠副的特點(diǎn) :(1)傳動(dòng)效率高、摩擦損失小，傳動(dòng)效率很高，可達(dá)0.920.96（滑動(dòng)絲杠為0.20.4）(2)傳動(dòng)的可逆性、不可自鎖性(3) 傳動(dòng)精度高(4) 磨損小、使用壽命長(zhǎng)2022-6-1530滾珠絲杠傳動(dòng)部件滾珠絲杠傳動(dòng)部件1.1.滾珠絲杠副的組成滾珠絲杠副的組成2022-6-15312022-6-15322022-6-1533滾珠絲杠表滾珠絲

18、杠表2022-6-15341).1).滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)二種。滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)二種。 內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)-滾珠在循環(huán)過程中始終與絲桿表滾珠在循環(huán)過程中始終與絲桿表面保持接觸。面保持接觸。 在螺母在螺母2 2的側(cè)面孔內(nèi)裝有接通相鄰滾道的反的側(cè)面孔內(nèi)裝有接通相鄰滾道的反向器向器4 4，利用反向器引導(dǎo)滾珠，利用反向器引導(dǎo)滾珠3 3越過絲桿越過絲桿1 1的的螺紋頂部進(jìn)入相鄰滾道，形成一個(gè)循環(huán)回路。螺紋頂部進(jìn)入相鄰滾道，形成一個(gè)循環(huán)回路。一般在同一螺母上裝有一般在同一螺母上裝有2-42-4個(gè)滾珠用反向器，個(gè)滾珠用反向器，并沿螺母圓周均勻分布。并沿螺母圓周均勻分布。 優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回

19、路短、流暢性好、效率優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。方便。2. 2. 滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型從滾珠的從滾珠的循環(huán)方式循環(huán)方式、螺紋滾道的截面形狀、螺紋滾道的截面形狀和消除和消除軸向間隙的調(diào)整方法軸向間隙的調(diào)整方法進(jìn)行區(qū)別。進(jìn)行區(qū)別。2022-6-1535 浮動(dòng)式反向器的內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副浮動(dòng)式反向器的內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副v結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是反向器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是反向器l l上的安裝孔上的安裝孔有有0.010.015mm0.010.015mm的配合間隙，的

20、配合間隙，反向器弧面上加工有圓弧槽，槽反向器弧面上加工有圓弧槽，槽內(nèi)安裝拱形片簧內(nèi)安裝拱形片簧4 4，外有彈簧套，外有彈簧套2 2，藉助拱形片簧的彈力，始終給反藉助拱形片簧的彈力，始終給反向器一個(gè)徑向推力，使位于回珠向器一個(gè)徑向推力，使位于回珠圓弧槽內(nèi)的滾珠與絲桿圓弧槽內(nèi)的滾珠與絲桿3 3表面保表面保持一定的壓力，從而使槽內(nèi)滾珠持一定的壓力，從而使槽內(nèi)滾珠代替了定位鍵而對(duì)反向器起到自代替了定位鍵而對(duì)反向器起到自定位作用。定位作用。優(yōu)點(diǎn)：在高頻浮動(dòng)中達(dá)到回珠圓弧槽進(jìn)出口的自動(dòng)對(duì)接，優(yōu)點(diǎn)：在高頻浮動(dòng)中達(dá)到回珠圓弧槽進(jìn)出口的自動(dòng)對(duì)接，通道流暢、摩擦特性較好，更適用于高速、高靈敏度、高通道流暢、摩擦特

21、性較好，更適用于高速、高靈敏度、高剛性的精密進(jìn)給系統(tǒng)。剛性的精密進(jìn)給系統(tǒng)。2022-6-1536外循環(huán)外循環(huán)-外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返向時(shí)，離開絲桿螺紋滾外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返向時(shí)，離開絲桿螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。道，在螺母體內(nèi)或體外作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。第第2 2章章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)2.2.2 滾珠絲杠傳動(dòng)部件滾珠絲杠傳動(dòng)部件滾珠的外循環(huán)方式。滾珠的外循環(huán)方式。2022-6-15372）預(yù)緊方式）預(yù)緊方式2022-6-1538單螺母變位導(dǎo)程自頂緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式單螺母變位導(dǎo)程自頂緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式在滾珠螺

22、母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向制作在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向制作一個(gè)一個(gè) 的導(dǎo)程突變量，從而使二列滾珠產(chǎn)生軸向錯(cuò)位而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，預(yù)的導(dǎo)程突變量，從而使二列滾珠產(chǎn)生軸向錯(cuò)位而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，預(yù)緊力的大小取決于導(dǎo)程突變量和單列滾珠的徑向間隙。其特點(diǎn)是結(jié)緊力的大小取決于導(dǎo)程突變量和單列滾珠的徑向間隙。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，但使用中不能調(diào)整，且制造困難。構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，但使用中不能調(diào)整，且制造困難。2022-6-1539 雙螺母螺紋預(yù)緊式雙螺母螺紋預(yù)緊式螺母螺母3 3的外端有凸緣，而螺母的外端有凸緣，而螺母4 4的外端雖無凸緣，但制有螺紋，并的外端雖無凸緣，但制有螺紋，

23、并通過二個(gè)圓螺母固定。調(diào)整時(shí)旋轉(zhuǎn)圓螺母通過二個(gè)圓螺母固定。調(diào)整時(shí)旋轉(zhuǎn)圓螺母2 2消除軸向間隙并產(chǎn)生消除軸向間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，然后用鎖緊螺母一定的預(yù)緊力，然后用鎖緊螺母1 1鎖緊。預(yù)緊后兩個(gè)螺母中的滾鎖緊。預(yù)緊后兩個(gè)螺母中的滾珠相向受力，從而消除軸向間隙。珠相向受力，從而消除軸向間隙。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量地進(jìn)行調(diào)整。地進(jìn)行調(diào)整。2022-6-1540 雙螺母齒差預(yù)緊式雙螺母齒差預(yù)緊式二個(gè)螺母的兩端分別二個(gè)螺母的兩端分別制有圓柱齒輪制有圓柱齒輪3 3，二者，二者齒數(shù)相差一個(gè)齒，通齒數(shù)相差一個(gè)齒，通

24、過二端的二個(gè)內(nèi)齒輪過二端的二個(gè)內(nèi)齒輪2 2與上述圓柱齒輪相嚙與上述圓柱齒輪相嚙合并用螺釘和定位銷合并用螺釘和定位銷固定在套簡(jiǎn)固定在套簡(jiǎn)1 1上。上。調(diào)整時(shí)先取下二端的內(nèi)齒輪調(diào)整時(shí)先取下二端的內(nèi)齒輪2 2，當(dāng)二個(gè)滾珠螺母相對(duì)于套筒同一方，當(dāng)二個(gè)滾珠螺母相對(duì)于套筒同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)同一個(gè)齒后固定，則一個(gè)滾珠螺母相對(duì)于另一個(gè)滾珠螺母向轉(zhuǎn)動(dòng)同一個(gè)齒后固定，則一個(gè)滾珠螺母相對(duì)于另一個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)角位移，使二個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而消除間隙產(chǎn)生相對(duì)角位移，使二個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而消除間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力。其特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整即可進(jìn)行精密微并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力。其特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整即可進(jìn)行精密

25、微調(diào)。調(diào)。2022-6-1541雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式調(diào)整墊片調(diào)整墊片l l的厚度，可使兩螺母的厚度，可使兩螺母2 2產(chǎn)生相對(duì)位移，以達(dá)到產(chǎn)生相對(duì)位移，以達(dá)到消除間隙、產(chǎn)生預(yù)緊拉力之目的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單消除間隙、產(chǎn)生預(yù)緊拉力之目的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。2022-6-1542彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式雙螺母中一個(gè)活動(dòng)另一個(gè)固定，用彈簧使其間始終具有產(chǎn)生軸雙螺母中一個(gè)活動(dòng)另一個(gè)固定，用彈簧使其間始終具有產(chǎn)生軸向位移的推動(dòng)力，從而獲得預(yù)緊力。其特點(diǎn)是能消除使用過程向位移的推動(dòng)力，從而獲得預(yù)緊力。

26、其特點(diǎn)是能消除使用過程中中 因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度低，施合用于輕載場(chǎng)合。低，施合用于輕載場(chǎng)合。2022-6-15433.3.滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)公稱直徑公稱直徑d d0 0:指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑,是滾珠絲杠副的特征（或名義）尺寸?；緦?dǎo)程基本導(dǎo)程P Ph h(或螺距t )：它指滾珠螺母相對(duì)于滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)2弧度時(shí)的行程（螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移）。行程行程：轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲桿或螺母時(shí)，滾珠絲桿或滾珠螺母的軸向位移量。還有滾珠絲桿螺紋外徑d1、滾珠絲桿螺紋底徑d2、

27、滾珠直徑Dw、滾珠螺母體螺紋底徑D2、螺母螺紋大徑D3、滾珠絲桿螺紋全長(zhǎng)等。d1d2DwD2D32022-6-1544 4. 4.滾珠絲杠副的精度等級(jí)及標(biāo)注方法滾珠絲杠副的精度等級(jí)及標(biāo)注方法v1) 1)精度等級(jí)，根據(jù)精度等級(jí)，根據(jù)JB3162.2-1982JB3162.2-1982標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)滾珠絲杠副的精度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)滾珠絲杠副的精度分成分成C C、D D、E E、F F、G G、H H六個(gè)等級(jí)，最高精度為六個(gè)等級(jí)，最高精度為C C級(jí)，最級(jí)，最低精度為低精度為H H級(jí)；而級(jí)；而JB316-2.2-1991JB316-2.2-1991為為1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、7 7、1010共共七個(gè)

28、等級(jí)，最高級(jí)為七個(gè)等級(jí)，最高級(jí)為1 1級(jí)，最低級(jí)為級(jí)，最低級(jí)為1010級(jí)。級(jí)。v2) 2)標(biāo)注方法，標(biāo)注方法，GB/T17587.1-1998GB/T17587.1-1998規(guī)定進(jìn)行標(biāo)注。規(guī)定進(jìn)行標(biāo)注。v3) 3)尺寸系列，公稱導(dǎo)程的優(yōu)先尺寸系列，公稱導(dǎo)程的優(yōu)先 選用系列選用系列/mm:2.5,5,10,20,40/mm:2.5,5,10,20,40v4) 4)精度等級(jí)選用：數(shù)控機(jī)床、精密儀器等用于閉環(huán)和半閉精度等級(jí)選用：數(shù)控機(jī)床、精密儀器等用于閉環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求可選用環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求可選用1 1、2 2、3 3級(jí)，一般動(dòng)力傳動(dòng)可

29、選級(jí)，一般動(dòng)力傳動(dòng)可選4 4、5 5級(jí)，全閉環(huán)系統(tǒng)可選級(jí)，全閉環(huán)系統(tǒng)可選2 2、3 3、4 4級(jí)。級(jí)。2022-6-1545v1 1）、兩端固定）、兩端固定 2) 2)、一端固定一端簡(jiǎn)支、一端固定一端簡(jiǎn)支v3) 3)、兩端支承、兩端支承 4) 4)、一端固定一端自由、一端固定一端自由 5.5. 滾珠絲杠支撐形式滾珠絲杠支撐形式2022-6-1546止推軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力。止推軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力。特點(diǎn)：軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時(shí)，預(yù)緊力較大，但特點(diǎn)：軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時(shí)，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推一雙推式低。軸承壽命比雙推一雙推式低。5. 5.滾珠

30、絲杠副的支承方式滾珠絲杠副的支承方式(1)(1)單推單推- -單推式：?jiǎn)瓮剖剑?022-6-1547(2)(2)雙推雙推- -雙推式：兩端分別安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，雙推式：兩端分別安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，并施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。該方式適合于高剛度、高并施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。該方式適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。但隨溫度的升高會(huì)使絲轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。但隨溫度的升高會(huì)使絲杠的預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力不對(duì)稱。杠的預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力不對(duì)稱。2022-6-1548(3)(3)雙推雙推- -簡(jiǎn)支式：簡(jiǎn)支式： 一端安裝止推

31、軸承與深溝球軸承的組合，另一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時(shí)應(yīng)注意減少一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時(shí)應(yīng)注意減少絲杠熱變形的影響。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽絲杠熱變形的影響。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。命較高，適用于中速、傳動(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。2022-6-1549(4)(4)雙推雙推- -自由式自由式 ：一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，：一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端懸空呈自由狀態(tài)，故軸向剛度和承載能力低，多用另一端懸空呈自由狀態(tài)，故軸向剛度

32、和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。2022-6-1550軸承的組合安裝支承示例2022-6-1551簡(jiǎn)易單推-單推式支承v 2022-6-1552雙推雙推- -自由式支承自由式支承 v 2022-6-15532022-6-15546. 6.滾珠絲杠副的密封與潤(rùn)滑滾珠絲杠副的密封與潤(rùn)滑v用防塵密封圈或防護(hù)套密封來防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副，使用潤(rùn)滑劑來提高其耐磨性及傳動(dòng)效率，從而維持其傳動(dòng)精度、延長(zhǎng)其使用壽命。v密封圈有接觸式和非接觸式二種，將其裝在滾珠螺母的兩端即可。非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其內(nèi)孔螺紋表面與絲杠螺紋之

33、間略有間隙，故又稱迷宮式密封圈。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。v常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑兩類。潤(rùn)滑脂一般在裝配時(shí)放進(jìn)滾珠螺母滾道內(nèi)定期潤(rùn)滑，而使用潤(rùn)滑油時(shí)應(yīng)注意經(jīng)常通過注油孔注油。 2022-6-1555防護(hù)套的形式防護(hù)套的形式有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板防護(hù)套有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板防護(hù)套1 1為折疊式密封套，為折疊式密封套，2 2為螺旋彈簧鋼帶伸縮套管。為螺旋彈簧鋼帶伸縮套管。2022-6-15567.滾珠絲杠副的選擇1）滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)防塵防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)型

34、式。例如： 當(dāng)允許有間隙存在時(shí)(如垂直運(yùn)動(dòng))可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副； 當(dāng)必須有預(yù)緊或在使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時(shí)，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)； 當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時(shí)調(diào)整間隙及預(yù)緊力時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。2022-6-15572）滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)： 公稱直徑d0、基本導(dǎo)程L0（或螺距t）、行程L； 此外還有絲桿螺紋大徑d、絲桿螺紋小徑d1、滾珠直徑db、 螺母螺紋大徑D、螺母螺紋小徑D1、絲桿螺紋全長(zhǎng)LS等。公稱直徑d0應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列選樣；螺紋長(zhǎng)度LS在允許的情況

35、下要盡量短，一般取LSd0小于30為宜；基本導(dǎo)程L0 （或螺距t）的大小應(yīng)根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的承載能力、傳動(dòng)精度要求確定。L0大承載能力也大，L0小傳動(dòng)精度較高。要求傳動(dòng)速度快時(shí)，可選用大導(dǎo)程滾珠絲扛副。2022-6-1558滾珠的工作圈（或列）數(shù)和工作滾珠的數(shù)量N由試驗(yàn)可知：第一、第二和第三圈（或列）分別承受軸向載荷的50、30和20左右。因此，工作圈（或列）數(shù)一般取2.53.5。滾珠總數(shù)N一般不超過150個(gè)。 3）滾珠絲杠副的精度等級(jí)選擇 JB3162.291（ ISO34083：1992 ）滾珠絲杠副的驗(yàn)收技術(shù)條件，將滾珠絲杠副的精度分為7個(gè)精度等級(jí)，即1，2，3，4，5，7，10級(jí)。1級(jí)精度最高，依次遞減。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各級(jí)精度的滾珠絲杠副的行程偏差有多個(gè)項(xiàng)目的規(guī)定。 2022-6-15594）.滾珠絲杠副的選擇步驟實(shí)際的工作