第9章-滾珠絲杠1

滾珠絲桿螺母副１．工作原理和特點(diǎn)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１和螺母３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４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)傳動(dòng)效率高，摩擦損失小滾珠絲桿螺母副的傳動(dòng)效率η＝0.85～0.98，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)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。傳動(dòng)精度高，反向時(shí)無(wú)空程滾珠絲桿副經(jīng)預(yù)緊后，可消除軸向間隙。磨損小精度保持性好，使用壽命長(zhǎng)。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)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。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。2．結(jié)構(gòu)類(lèi)型外循環(huán)

滾珠在循環(huán)過(guò)程結(jié)束后通過(guò)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(jiàn)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(guò)插管，形成滾珠的多圈循環(huán)鏈。這種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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２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。雙螺母墊片式消隙如圖所示，此種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhuān)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(guò)圓螺母調(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(guò)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。齒差式消隙圖例4．滾珠絲桿副的支承方式一端裝止推軸承(固定－自由式)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。一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承(固定－支承式)如圖b所示。滾珠絲桿較長(zhǎng)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。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(zhǎng)，從而保持絲杠的精度。兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承(固定－固定式)

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，2.剛度計(jì)算主要考慮滾珠絲杠螺母副的接觸和拉壓變形，往往由