機械傳動部件的選擇與設計

機械傳動部件(bùjiàn)的選擇與設計第二節(jié)精品資料一、機械傳動(jīxièchuándònɡ)部件及其功能要求常用的機械傳動(chuándòng)部件包括：螺旋傳動(chuándòng)齒輪傳動(chuándòng)同步帶傳動(chuándòng)高速帶傳動(chuándòng)各種非線性傳動(chuándòng)等精品資料傳動機構(jīgòu)及其功能基本功能傳動機構運動的變換動力的變換形式行程方向速度大小形式絲杠螺母√√√齒輪√√√齒輪齒條√√鏈輪鏈條√帶、帶輪√√杠桿機構√√√凸輪機構√√√√蝸輪蝸桿√√√間歇機構√精品資料應設計和選擇傳動間隙小、精度高、體積小、重量輕、運動(yùndòng)平穩(wěn)、傳遞轉矩大的傳動部件。精品資料機械傳動部件(bùjiàn)的功能要求：1、精密化2、高速化3、小型化、輕量化精品資料二、滾珠絲杠副傳動(chuándòng)部件1、滾珠(gǔnzhū)絲杠副的組成及特點（1）組成精品資料螺母滾珠絲杠螺旋槽螺旋槽回路管道精品資料精品資料滾珠(gǔnzhū)絲杠螺母副的組成：帶螺紋槽的絲杠帶螺紋槽的螺母(luómǔ)滾珠反向器精品資料（2）特點(tèdiǎn)優(yōu)點(yōudiǎn)：1）傳動效率高（>0.9)2）軸向剛度高3）運動平穩(wěn)，傳動精度高4）磨損小，壽命長精品資料缺點(quēdiǎn)：1）不能自鎖2）結構復雜精品資料2、滾珠絲杠副的典型結構(jiégòu)類型（1）螺紋滾道型面的形狀及主要(zhǔyào)尺寸雙圓弧型單圓弧型精品資料主要(zhǔyào)尺寸：理想(lǐxiǎng)接觸角=450R=1.04rbe=sin(R-rb)精品資料單圓弧型特點(tèdiǎn)：接觸角隨軸向載荷的變化而變化精品資料雙圓弧型特點(tèdiǎn)：角基本保持不變，加工成本高精品資料（2）滾珠的循環(huán)(xúnhuán)方式內循環(huán)(xúnhuán)外循環(huán)(xúnhuán)精品資料1）內循環(huán)(xúnhuán)滾珠在循環(huán)的過程中始終沒有(méiyǒu)脫離絲杠。絲杠螺母滾珠反向器精品資料浮動式反向(fǎnxiànɡ)器的循環(huán)絲杠螺母滾珠反向器精品資料特點(tèdiǎn)：滾珠(gǔnzhū)循環(huán)回路短，流暢性好，效率高；精品資料螺母(luómǔ)的徑向尺寸小，加工困難，裝配調整不易；適用于高速、高靈敏度、高剛度的精密進給系統(tǒng)。精品資料2）外循環(huán)(xúnhuán)滾珠(gǔnzhū)在循環(huán)過程中脫離過絲杠螺母滾珠絲杠螺旋槽螺旋槽回路管道精品資料特點(tèdiǎn)：滾珠(gǔnzhū)循環(huán)回路長，流暢性差，效率低；精品資料工藝(gōngyì)簡單，螺母的徑向尺寸大，易于制造；擋珠器剛性差，易磨損。精品資料①螺旋(luóxuán)槽式精品資料②插管式插管精品資料③端蓋式特點：應用(yìngyòng)較少，常以單螺母形式用作升降傳動機構。蓋板螺母精品資料3、滾珠絲杠副的主要(zhǔyào)尺寸參數(shù)公稱(gōngchēng)直徑絲杠大徑絲杠小徑滾珠直徑螺母小徑螺母大徑精品資料（1）公稱(gōngchēng)直徑do指滾珠與螺紋滾道在理論(lǐlùn)接觸角狀態(tài)時包絡滾珠球心的圓柱直徑，它是滾珠絲杠副的特征尺寸。精品資料（2）基本(jīběn)導程Ph定義：絲杠相對(xiāngduì)螺母旋轉2π弧度時，螺母上基準點的軸向位移;導程小→精度高→承載能力小精品資料（3）行程(xíngchéng)λ絲杠相對(xiāngduì)螺母旋轉任意弧度時，螺母上基準點的軸向位移。精品資料（4）滾珠(gǔnzhū)直徑db滾珠直徑大，則承載能力也大。應根據(jù)(gēnjù)軸承廠提供的尺寸選用精品資料（5）滾珠(gǔnzhū)個數(shù)NN過多，流通(liútōng)不暢，易產生阻塞；N過少，承載能力小，滾珠自載加距磨損和變形一般?。篘<150精品資料（6）滾珠(gǔnzhū)的工作圈（或列）數(shù)j由于第一(dìyī)、第二、第三圈（或列）分別承受軸向載荷的50%、30%、15%左右，因此工作圈（或列）數(shù)一般取:j=2.5~3.5精品資料4、滾珠絲桿副的精度等級及標注(biāozhù)方法（1）精度(jīnɡdù)等級根據(jù)GB/T17587.3-1998（與ISO3408-3：1992同）標準：將滾珠絲杠副的精度(jīnɡdù)分成為七個等級1、2、3、4、5、7、10，1級為最高

按實際使用要求，在每一精度等級內指定了導程精度的驗收檢驗項目，未指定的檢驗項目其導程誤差不得低于下一級精度的規(guī)定值。精品資料行程偏差的驗收(yànshōu)檢驗項目精品資料（2）標注(biāozhù)方法精品資料（3）尺寸(chǐcun)系列公稱(gōngchēng)直徑系列（mm）6、8、10、12、16、20、25、32、40………公稱(gōngchēng)導程系列（mm）1，2，2.5，3，4，5，6，8，10，12…..注意：盡可能優(yōu)先選用公稱導程為4、5、6、8系列的滾珠絲杠螺母副精品資料（4）推薦采用(cǎiyòng)的精度等級數(shù)控機床、精密(jīngmì)機床和精密(jīngmì)儀器等用于開環(huán)和半閉環(huán)進給系統(tǒng)，根據(jù)定位精度和重復定位精度的要求可選用1、2、3級；一般傳動可選用4、5級；全閉環(huán)系統(tǒng)可選用2、3、4級。精品資料5、滾珠(gǔnzhū)絲杠副軸向間隙的調整與預緊預緊目的：提高剛度保證反向傳動精度軸向間隙調整的目的：精品資料采用(cǎiyòng)方法：（1）雙螺母(luómǔ)螺紋預緊調整法鎖緊螺母調整螺母左螺母右螺母精品資料特點：結構簡單，剛性(ɡānɡxìnɡ)好，預緊可靠，使用中調整方便，但不能精確定量調整精品資料（2）雙螺母(luómǔ)齒差預緊調整法套筒絲杠內齒輪外齒輪精品資料特點(tèdiǎn)：可實現(xiàn)(shíxiàn)定量調整，使用中調整方便；兩邊齒輪同向旋轉一個齒時，螺母的軸向位移量為：精品資料（3）雙螺母(luómǔ)墊片預緊調整法結構簡單(jiǎndān)，剛性高，預緊可靠，但使用中調整不方便1-墊片；2-螺母精品資料（4）彈簧式自動(zìdòng)調整預緊式能消除在使用過程中由于磨損或彈性變形產生(chǎnshēng)的間隙，但結構復雜，軸向剛度低；適用于輕載場合。精品資料（5）單螺母(luómǔ)變位導程自預緊式和單螺母(luómǔ)滾珠過盈預緊式結構簡單緊湊(jǐncòu)，但使用中不能調整，制造困難精品資料6、滾珠絲杠副支承(zhīchénɡ)方式的選擇采用推力軸承為主的軸承組合(zǔhé)來提高軸向剛度。精品資料1）雙推-自由式特點：軸向剛度(ɡānɡdù)和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝絲杠傳動系統(tǒng)；當絲杠垂直安裝時，必須采用制動裝置。（1）支承(zhīchénɡ)方式精品資料2）雙推-簡支式特點：預緊力小，軸承壽命(shòumìng)較高，適用于中速、精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)精品資料3）單推-單推式特點：軸向剛度(ɡānɡdù)較高，預緊力大，壽命低精品資料4）雙推-雙推式特點：適合于高剛度(ɡānɡdù)，高速度，高精度的精密絲杠傳動系統(tǒng)。精品資料軸承的組合安裝支承示例(shìlì)

簡易單推-單推式支承精品資料雙推-簡支支承(zhīchénɡ)方式精品資料雙推-自由式支承(zhīchénɡ)精品資料四種支承(zhīchénɡ)方式的比較：雙推-雙推無單推-單推雙推-簡支有低高低高雙推-自由失穩(wěn)承載能力剛度支承方式精品資料（2）制動(zhìdònɡ)裝置因滾珠絲杠傳動效率高，無自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設置防止因驅動力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃拥淖枣i、制動或重力平衡裝置(zhuāngzhì)。常用的制動裝置(zhuāngzhì)有體積小、重量輕、易于安裝的超越離合器。超越離合器1-外圈；2-星輪；3-滾柱：4-活銷；5-彈簧精品資料電機絲杠主軸摩擦離合器彈簧電磁線圈鐵心精品資料7、滾珠絲杠副的密封(mìfēng)與潤滑（1）密封(mìfēng)1）絲杠的密封(mìfēng)精品資料伸縮(shēnsuō)套筒精品資料2）螺母(luómǔ)的密封精品資料（2）潤滑(rùnhuá)一般(yībān)采用脂潤滑或滴油潤滑，絲杠高速運轉時采用噴霧潤滑。精品資料8、滾珠絲杠副的選擇(xuǎnzé)方法（1）滾珠(gǔnzhū)絲杠副結構的選擇根據(jù)防塵防護條件以及對調隙及預緊的要求，選擇適當?shù)慕Y構型式。精品資料（2）滾珠(gǔnzhū)絲杠副結構尺寸的選擇1）公稱(gōngchēng)直徑d0公稱直徑應根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列選擇；公稱直徑的大小與承載能力有關，一般推薦精品資料2）基本(jīběn)導程PhPh應按承載能力及傳動精度(jīnɡdù)、傳動速度選??；要求傳動速度快時，可選用較大導程的滾珠絲杠副。Ph大，承載能力大Ph小，傳動精度高精品資料基本導程的選擇(xuǎnzé)原則：在滿足數(shù)控機床加工精度(jīnɡdù)的條件下，導程應盡可能取大些.精品資料（3）滾珠絲杠副的選擇(xuǎnzé)步驟已知條件：最大工作載荷(zàihè)F（N）或平均工作載荷(zàihè)Fm；使用壽命T；絲杠的工作長度（或螺母的有效行程）L（m）；絲杠的轉速n（平均轉速nm或最大轉速nmax）（r/min）；滾道硬度HRC和運轉情況。精品資料1）承載能力選擇(xuǎnzé)計算作用于絲杠軸向最大動載荷(zàihè)Q，然后根據(jù)Q值選擇絲杠副的型號。精品資料式中：

L----滾珠絲杠壽命(shòumìng)系數(shù)T---使用壽命時間（h）普通機械為5000~10000，數(shù)控機床(shùkònɡjīchuánɡ)及其它機電一體化設備及儀器裝置為15000航空機械為1000精品資料fw---運轉系數(shù)fH----硬度(yìngdù)系數(shù)

Pmax----最大工作載荷精品資料從手冊或樣本的滾珠絲杠副的尺寸(chǐcun)系列表中可以找出相應的額定動載荷Qa的滾珠絲杠螺母副的尺寸(chǐcun)規(guī)格和結構類型，選用時應使Qa>Q精品資料注意(zhùyì)：當絲杠轉速n<10r/min時，以最大靜載荷(zàihè)Q0為設計依據(jù)。精品資料2）傳動(chuándòng)效率的驗算精品資料3）剛度(ɡānɡdù)驗算剛度的驗算(yànsuàn)主要是確定絲杠的變形量精品資料絲杠的變形(biànxíng)量包括：①絲杠的拉伸或壓縮變形量1②滾珠(gǔnzhū)與螺紋滾道間接觸變形2③支承滾珠(gǔnzhū)絲杠的軸承的軸向接觸變形3④滾珠(gǔnzhū)絲杠的扭轉變形引起的導程的變化量4⑤螺母座及軸承支座的變形5精品資料因此(yīncǐ):滾珠絲杠副剛度(ɡānɡdù)的驗算，主要是驗算1、2、3之和不應大于機床精度要求允許變形量的一半，否則，應考慮選用較大直徑的滾珠絲杠副。精品資料在實際設計中，由于預緊的作用，可將原機床的剛度(ɡānɡdù)提高4倍。因此只要1+2+3=機床(jīchuáng)精度要求即可認為該絲杠剛度合格。精品資料4）穩(wěn)定性驗算(yànsuàn)對已選定尺寸的絲杠在給定的支承條件下，承受(chéngshòu)最大軸向負載時，應驗算其有沒有產生縱向彎曲（失穩(wěn)）的危險。精品資料產生(chǎnshēng)失穩(wěn)的臨界負載PK可用下式計算：式中：精品資料絲杠的