精密机械滚珠丝杠结构PPT课件
机械系统设计之滚珠丝杠选择计算PPT(共65页)
• 一、机械系统的基本要求？
• 二、滚珠丝杠的工作原理和结构？
• 三、滚珠丝杠的特点？
• 四、滚珠丝杠副的结构？螺纹滚道面、 循环方式、轴向间隙的调整。
螺母
滚珠
丝杠 螺旋槽
螺旋槽
回路管道
三、滚珠丝杠的特点
1、传动效率高
tg tg()
其中： λ中径处的螺旋升角
当量摩擦角 （ 8 12）
特点： 预紧力小，轴承寿命较高， 适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统
3）单推-单推式
特点： 轴向刚度较高，预紧力大，寿命低
4）双推-双推式
特点： 适合于高刚度，高速度，高精度的精密丝杠
传动系统。
四种支承方式的比较：
支承方式 双推-自由 双推-简支 单推-单推 双推-双推
刚度 低
高
承载能力 低
• 考虑各种因素，选FFZD5006-5，其中：
•
公称直径：D0=50mm
•
导程：p=6mm
•
螺旋角：λ=arctan(6/(50π))=2°11′
•
滚珠直径：d0=3.969mm
Leabharlann Baidu
•
丝杠内径：d1=45.76mm
规格型号
D0
公称导 程
p
丝杠外 径
d
钢球直 径
d0
丝杆工作原理ppt课件
滚珠丝杆螺母副的消隙
·双螺母垫片调隙：
修磨垫片厚度消隙 滚珠丝杆螺母副采用双螺母结构（类似于齿轮副中的双薄片齿轮结
构）。通过改变垫片的厚度使螺母产生轴向位移，从而使两个螺母分 别与丝杆的两侧面贴合。当工作台反向时，由于消除了侧隙，工作台 会跟随CNC的运动指令反向而不会出现滞后。
5百度文库
滚珠丝杆螺母副的消隙
1）请注意避免撞击、弯曲，应小心拿取。 2）应保证支撑座孔与螺母座孔同轴性，不允许在不 同轴的情况下强行安装。 3）请不要使滚珠丝杠副承受径向力，以免弯曲，部 分滚珠过载，从而导 致传 动不平稳，影响精度及使用寿
命。
13
14
窜动问题是滚珠丝杠副进给传动的润滑状态 不良、丝杠支承轴承的压盖压合情况不好、滚珠 丝杠副滚珠有破损、丝杠支承轴承可能破裂、轴 向预加载荷太小，使进给传动链的传动间隙过大， 引起丝杠传动时的轴向窜动。
10
（3）爬行问题
爬行问题一般发生在启动加速段或低速进给 时，多因进给传动链的润滑状态不良、外加负载 过大等因素所致。尤其要注意的是，伺服电动机 和滚珠丝杠连接用的联轴器，如连接松动或联轴 器本身缺陷，如裂纹等，会造成滚珠丝杠转动和 伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快 忽慢，产生爬行现象。
7
一端固定，一端自由：适用于短丝杆及垂 直丝杆。 一端固定，一端浮动：一端同时承受轴向 力和径向力，另一端径向力，当丝杆受热 伸长时，可以通过一端做微量的轴向浮动。 两端固定的支撑形式：通常在它的一端装 有碟形弹簧和调整螺母，这样既能对滚珠 丝杆施加预紧力，又能在丝杆热变形后保 持不变的预紧力
《滚珠丝杠计算》课件
滚珠丝杠工作原理
01
滚珠丝杠由螺杆、螺母、滚珠和回珠器组成。
02
当丝杠转动时，滚珠在螺母和螺杆之间滚动，将旋 转运动转化为直线运动。
03
滚珠丝杠具有高精度、高效率、长寿命等优点，广 泛应用于数控机床、工业机器人等领域。
滚珠丝杠的应用
01 在数控机床中，滚珠丝杠用于驱动工作台或刀架 的直线运动。
承载能力的计算公式为：P = F / (π * D * n)，其中P为承载能力，F为外部载荷，D为滚珠直径，n为丝 杠导程。
在设计过程中，需要根据实际需求选择具有足够承载能力的滚珠丝杠副，以确保系统的稳定性和安全性 。
03
滚珠丝杠的校核计算
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
02 在工业机器人中，滚珠丝杠用于实现机器人的关 节运动和伸缩运动。
03 此外，滚珠丝杠还应用于精密测量仪器、印刷机 、包装机等机械设备中。
滚珠丝杠的特点
01
高精度
滚珠丝杠的传动精度高，能够实现 精确的直线运动和位置控制。
长寿命
滚珠丝杠的耐磨性能好，使用寿命 长，降低了维护成本。
03
02
高速性能
滚珠丝杠具有较小的摩擦阻力，能 够承受高速旋转和运动。
ERA
滚珠丝杠的校核计算步骤
确定设计参数
首先需要确定滚珠丝杠的设计参数，包括轴向载 荷、转速、导程等。
滚珠丝杆
滚珠丝杠的特点
四、能高速进给。滚珠丝杠效率高，发热低， 从而能进行高速进给。
滚珠丝杠的特点
五、能保证足够的精度；
滚珠丝杠的特点
六、发热量小；
滚珠丝杠的计算
一、容许轴向载荷； 二、容许转速； 三、静态安全系数； 四、轴向载荷的计算； 五、工作寿命；
容许轴向载荷
一、丝杠轴的挫曲载荷： 滚珠丝杆在轴向上被施加最大压缩负荷时， 应选择不发生挫曲的丝杠轴。
滚珠丝杠的选型
丝杆轴的挫曲载荷 与安装方法相关的系数 为考虑挫曲因素，螺母轴承间的安装方法按固定——固定方 式。 安装间距 la=1100mm（推算） 丝杠轴沟槽谷径 d1=17.5mm
滚珠丝杠的选型
滚珠丝杠的容许拉伸压缩负荷
最大载荷轴向不得大于计算所得的挫曲载荷和容许拉伸压缩负荷。
滚珠丝杠选型流程图
开始选择
使用条件
滚珠丝杠精度的选择
轴向间隙的选择 精密滚珠丝杠 的轴向间隙 轧制滚珠丝杆 的轴向间隙
暂定轴的长度 选择导程
滚珠丝杠的选型
选择轴径 选择丝杠的安装方法 工作寿命的探讨 计算丝杠轴的刚性 计算螺母的刚性 计算支撑轴的刚性
刚性的探讨
容许轴向载荷的探讨
定位精度的探讨
容许转速的选择 旋转扭矩的探讨 选择型号（螺母类型）
滚珠丝杠的钢球的循环方式
弯管式
这类丝杠通过使 用弯管让钢球进 行循环。钢球从 丝杠沟槽中被掬 取进弯管后再通 过弯管回到沟槽 中，做无限循环 运动。
丝杆
0
滚珠螺杆使用注意事项
• 滚珠螺杆为精密的机械零件组装，所以在使用时需注意下 列事项：
(1) 因为滚珠螺杆的摩擦很小，如果将没有施加预压（微预压也一样）的螺杆 垂直放置时，螺母会因自重而从螺杆轴上脱落下来，所以垂直使用时，请千 万小心。如果螺母脱落螺杆，滚珠会脱落。另外，循环导管等滚珠循环部也 有损坏的危险。
（7） 最好在螺杆两端加装防撞器，以避免运转超过行程极限而损伤滚珠螺杆。
2020/6/26
丝杆与直线电机的比较
丝杆
直线电机
驱动方式 电动机+滚珠丝杠 直线电机驱动
优点
1.摩擦系数0.003左右，传动效率≥90%， 节能省电，对环境无污染，有利于贯彻 ISO14001国际环保标准。 2.具有较高的快速响应特性和同步性、传 动灵活、轻快。 3.无间隙、无爬行、高刚度。 4.采用现代化制造技术，可达到国标 GB/T18587.“1级”以上精度。 5.具有优良的高速特性，d0n值可达 150000。高速化的成本较低。
2020/6/26
用途： 注塑机、吹塑机、挤压成 形机等等
1
7
丝杆支撑方式
滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，容许向载荷及 容许回转转速也有所不同，客户应根据自身情况适当选择。
固定---固定 适用于高转速、高精度。
2020/6/26
固定---支承 适用于中等转速、高精度
机械系统设计2滚珠丝杠
第三十三页，编辑于星期二：二点 四十五分。
2 机械系统设计 -- 机械传动装置滚珠丝杠副
第三十四页，编辑于星期二：二点 四十五分。
2 机械系统设计 --机械传动装置滚珠丝杠副
第三十五页，编辑于星期二：二点 四十五分。
2 机械系统设计 --机械传动装置滚珠丝杠副
第三十六页，编辑于星期二：二点 四十五分。
(30%~40%) 。
滚动丝杠螺母机构：结构复杂、成本高、无自锁功
能，但摩擦阻力小、传动效率高（ 92%~98%）、 传动精度高。
第七页，编辑于星期二：二点 四十五分。
2 机械系统设计 -- 机械传动装置滚珠丝杠副
（4）丝杠螺母传动的类型与特点
a) 螺母固定、丝杆转动并移动
b) 丝杆转动，螺母移动
能，故应用较少。常以单螺母形式用作升降传动机构。
2) 插管循环
3) 端盖循环
第十五页，编辑于星期二：二点 四十五分。
2 机械系统设计 -- 机械传动装置滚珠丝杠副
滚珠丝杠副的主要尺寸参数
第十六页，编辑于星期二：二点 四十五分。
2 机械系统设计 -- 机械传动装置滚珠丝杠副
滚珠丝杠的精度等级及标注方法
2 机械系统设计 -- 机械传动装置滚珠丝杠副
(3) 制动装置
作用：在垂直安装或在高速移动定位时，防止滚珠丝杠副
工业机器人技术基础5.7.2工业机器人传动装置丝杠传动ppt课件
滚珠丝杠的作用
• 通常情况下，装有循环球的螺母通过与丝杠的配合来将旋转运动转换成直 线运动。
• 滚珠丝杠的摩擦力很小且运动响应速度快，是回转运动与直线运动相互转 换的理想传动装置。
• 传动过程中所受的摩擦力是滚动摩擦, 可极大地减小摩擦力,因此传动效率 高。
4
滚珠丝杠的工作原理
Байду номын сангаас
滚珠 丝杠
反向回珠器 螺母
工业机器人传动装置 ——丝杠传动
主要内容
• 丝杠简介 • 滚珠丝杠的作用 • 滚珠丝杠的工作原理 • 滚珠丝杠的特点
2
丝杠简介
• 普通丝杠驱动是由一个旋转的精密丝杠驱动一个螺母沿丝杠轴向移动。 • 普通丝杠容易产生爬行现象, 而且精度低, 回差大。 • 低成本机器人在光滑的轧制丝杠上采用有热塑性塑料的螺母传动。
(a)内循环式 插管式回珠器
滚珠 螺母 丝杠
(b)外循环式
5
滚珠丝杠的特点
• 机械效率高 • 精度高 • 高速进给和微进给可能 • 轴向刚度高 • 具有传动的可逆性
6
滚珠丝杠
滚珠丝杠
中文名称：滚珠丝杠
英文名称：ball screw shaft
定义：具有螺纹滚道的轴。
滚珠丝杆
滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。
◎滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。
艾克姆螺杆
[1]
◎滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是艾克姆螺杆的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。
◎滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。
类型
常用的循环方式有两种：外循环和内循环。滚珠在循环过程中有时
与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称为内循环。滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。内循环滚珠丝杠副的每个螺母有2列、3列、4列、5列等几种，每列只有一圈；外循环每列有1.5圈、2.5圈和3.5圈等几种。
1）外循环：外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。如图2-3所示，外循环滚珠丝杠螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。图2-3 常用外循环方式(a)端盖式；（b）插管式；（c）螺旋槽式如图2-3（a）所示是端盖式，在螺母上加工一纵向孔，作为滚珠的回程通道，螺母两端的盖板上开有滚珠的回程口，滚珠由此进入回程管，形成循环。如图2-3（b）所示为插管式，它用弯管作为返回管道，这种结构工艺性好，但是由于管道突出螺母体外，径向尺寸较大。如图2-3（c）所示为螺旋槽式，它是在螺母外圆上铣出螺旋槽，槽的两端钻出通孔并与螺纹滚道相切，形成返回通道，这种结构比插管式结构径向尺寸小，但制造较复杂。外循环滚珠丝杠外循环结构和制造工艺简单，使用广泛。其缺点是滚道接缝处很难做得平滑，影响滚珠滚道的平稳性。
《滚珠丝杠计算》课件
欢迎来到《滚珠丝杠计算》PPT课件。今天，我们将深入了解这个关键性机 械构件，掌握它的各种特性和应用技巧。
什么是滚珠丝杠？
滚珠丝杠是一种基于滚珠原理的传动装置，常用于各种机械设备中，如数控机床、自动化机器人等。通 过滚珠丝杠，可以将旋转运动转化为线性运动，达到精密定位的目的。
滚珠丝杠的应用领域
滚珠丝杠的工作原理
滚珠丝杠是靠螺旋螺距和滚珠直径的差异，使得每个滚珠按顺序接过传动力， 在螺杆上做迅速的移动。这不仅提供了高精度、高效率的传动，而且能够实 现长行程、高刚度等要求。
滚珠丝杠的优势和劣势
优势
• 高精度传动 • 高效率、高刚度 • 长期可靠性 • 可挑选多种种类和规格
劣势
• 轻载时共振可能 • 噪音、震动等较大 • 密封性较差 • 维修成本较高
机床制造
数控机床、加工中心、磨床、镗床等
车辆制造
汽车、摩托车、火车等
制造业自动化
机器Fra Baidu bibliotek操作、流水线传动、自动化工作站等
电子制造
半导体制造设备、液晶面板生产设备等
滚珠丝杠的基本结构
螺杆
与丝杠配合，在旋转时带动丝杠运动
滚珠
置于螺杆与丝杠之间，承载负荷，减小摩擦
支撑
负责固定丝杠和轴承，在运动过程中保持稳定
滚珠丝杠的静态特性
1
滚珠丝杠的基础入门
滚珠丝杆的基础入门
滚珠丝杠的应用
滚珠丝杠机构作为一种高精度的传动部件,大量应用在数控机床、自动化加工中心电子精密机械进给机构、伺服机械手、工业装配机器人、半导体生产设备、食品加工与包装、医疗设备等各种领域。
滚珠丝杠机构的结构
如果将滚珠丝杠机构沿纵向剖开,可以看到它主要由丝杠、螺母、滚珠、滚珠回流管防尘等组成。
在图13-4中,各部分结构的作用如下:
丝杠属于转动部件,是一种直线度非常高、上面加工有半圆形螺旋槽的螺纹轴,半圆形螺旋槽是滚珠滚动的滚道。丝杠具有很高的硬度,通常在表面淬火后再进行磨削加工保证具有优良的耐磨性能。丝杠一般与驱动部件连接在一起,丝杠的转动由电机直接或间接驱动。既可以采用直联的方法,即将电机输出轴通过专用的弹性联轴器与丝杠相联传动比为1;也可以通过其他的传动环节使电机输出轴与丝杠相连,例如同步带、齿轮等
(2)螺母
螺母是用来固定需要移动的负载的,其作用类似于直线导轨机构的滑块。一般将所需要移动的各种负载(例如工作台、移动滑块)与螺母连接在一起,再在工作台或移动滑块上安装各种执行机构螺母内部加工有与丝杠类似的半圆形滚道,而且设计有供滚珠循环运动的回流管,螺母是滚珠丝杠机构的重要部件,滚珠丝杠机构的性能与质量很大程度上依赖于螺母。
(3)防尘片
防尘片的作用为防止外部污染物进入螺母内部。由于滚珠丝杠机构属于精密部件如果在使用时污染物(例如灰尘、碎屑、金属渣等)进入螺母,可能会使滚珠丝杠运动副严重磨损,降低机构的运动精度及使用寿命,甚至使丝杠或其他部件发生损坏,因此必须对丝杠螺母进行密封,防止污染物进入螺母
滚珠丝杠的结构和原理
滚珠丝杠的结构和原理
文章来源：济宁欧特精密机械有限公司访问商铺添加人：ljwgdmy 添加时间：2009-7-6
滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。
滚珠丝杠的结构：
滚珠丝杠副的结构传统分为内循环结构(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循环结构(以插管为代表)两种。这两种结构也是最常用的结构。这两种结构性能没有本质区别，只是内循环结构安装连接尺寸小；外循环结构安装连接尺寸大。目前，滚珠丝杠副的结构已有10多种，但比较常用的主要有：内循环结构；外循环结构；端盖结构；盖板结构。滚珠丝杠原理：
1、按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例，滚珠丝杠（目前已基本取代梯形丝杆，已俗称丝杆）是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等
2、当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。
滚珠丝杠的特点：
1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3
滚珠丝杆的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。
2、高精度的保证
滚珠丝杆是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。
滚珠丝杠的结构
滚珠丝杠的结构
滚珠丝杠是一种机械传动零件，是将旋转运动转化为线性运动的
重要元件之一。它的主要结构包括丝杠、螺母和滚珠。在滚珠丝杠的
传动过程中，运转的效率高、精度高，其重要性不言而喻。
滚珠丝杠的结构分为内循环和外循环两种。内循环滚珠丝杠的结
构简单，用途广泛，是现在最常用的一种丝杠传动技术；而外循环滚
珠丝杠的结构复杂，具有更高的精度和承载能力，价格也更高。不管
是内循环还是外循环的滚珠丝杠，它们的结构基本相似。
一、丝杠
丝杠是滚珠丝杠的主体部件，是贯穿整个滚珠丝杠传动的重要组
成部分。它的主要作用是把输入的旋转运动转化为输出的线性运动，
并且承受载荷。
丝杠的材质通常选用高品质的合金钢，以确保它的刚性和耐用性。在丝杠的表面会加工成螺纹形状，螺纹的直径和螺距决定着丝杠的传
动速度和精度。
二、螺母
螺母是滚珠丝杠的配件，与丝杠相配合，完成传动。它的主要功
能是沿着丝杠进行移动。滚珠丝杠的螺母通常选用含聚四氟乙烯的材质，以减少摩擦力，提高滑动性能。经常使用的螺母还有滑动螺母和
滚动螺母。
滑动螺母的表面通常覆盖着一层软钢，与丝杠接触面发生滑动摩擦，摩擦力会消耗功率导致功率损失；而滚动螺母则采用滚珠，与丝
杠接触面滚动，摩擦力小，功率损失小，故使用寿命长。
三、滚珠
滚珠是滚珠丝杠传动效能提高的主要组成部分。它作为运动介质，沿着螺纹上的滑道进行滚动，在丝杠和螺母之间产生了滑动摩擦力，
使得机械能的传输变得更加有效率。相对于普通丝杠传动，滚珠丝杠
的效率能提高几倍到几十倍，精度也相对提高。
滚珠滚道的设计也是一个较为关键的部分。正是通过合理设计滚道，使滚珠能够在其上充分滚动，才能保证传动精度和承载能力，并
滚珠丝杠的结构和原理
滚珠丝杠的结构和原理
文章来源：济宁欧特精密机械有限公司访问商铺添加人：ljwgdmy 添加时间：2009-7-6
滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。
滚珠丝杠的结构：
滚珠丝杠副的结构传统分为内循环结构(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循环结构(以插管为代表)两种。这两种结构也是最常用的结构。这两种结构性能没有本质区别，只是内循环结构安装连接尺寸小；外循环结构安装连接尺寸大。目前，滚珠丝杠副的结构已有10多种，但比较常用的主要有：内循环结构；外循环结构；端盖结构；盖板结构。滚珠丝杠原理：
1、按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例，滚珠丝杠（目前已基本取代梯形丝杆，已俗称丝杆）是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等
2、当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。
滚珠丝杠的特点：
1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3
滚珠丝杆的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。
2、高精度的保证
滚珠丝杆是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。
丝杠知识
滚珠丝杠的结构和原理
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滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。
滚珠丝杠的结构：
滚珠丝杠副的结构传统分为内循环结构(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循环结构(以插管为代表)两种。这两种结构也是最常用的结构。这两种结构性能没有本质区别，只是内循环结构安装连接尺寸小；外循环结构安装连接尺寸大。目前，滚珠丝杠副的结构已有10多种，但比较常用的主要有：内循环结构；外循环结构；端盖结构；盖板结构。滚珠丝杠原理：
1、按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例，滚珠丝杠（目前已基本取代梯形丝杆，已俗称丝杆）是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等
2、当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。
滚珠丝杠的特点：
1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3
滚珠丝杆的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。
2、高精度的保证
滚珠丝杆是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。
第二章机械系统设计之滚珠丝杠课件
② 插管式
插管
盖板
螺母
③ 端盖式
特点： 应用较少，常以单螺母形式用作升 降传动机构。
3、滚珠丝杠副的主要尺寸参数
滚珠直径 公称直径
丝杠大径
丝杠小径
螺母小径
螺母大径
（1）公称直径do 指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态 时包络滚珠球心的圆柱直径，它是滚珠丝 杠副的特征尺寸。
（2）基本导程Ph
丝杠相对螺母旋转2π弧度时，螺母上基 准点的轴向位移; 导程小→精度高→承载能力小
单圆弧型
特点：接触角随轴向载荷的变化而变化
，轴向刚度 ，承载能力
双圆弧型
特点：角基本保持不变，加工成本高
（2）滚珠的循环方式
内循环
外循环
1）内循环
滚珠在循环的过程中始终没有脱离丝杠。
丝杠来自百度文库
螺母
滚珠
反向器
浮动式反向器的循环
滚珠 螺母 丝杠
反向器
特点：
• 滚珠循环回路短，流畅性好，效率高；
一般而言，摩擦系数较小
tg 0.0025 0.0035
因此，效率很高，可达90%-95%。
2、运动具有可逆性
回转运动变直线运动 直线运动变回转运动 3、传动精度高 正传动 逆传动
轴向定位精度 精度
进给精度
误差： 4m / 300 mm
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26/04
4
3. 滚珠丝杠副结构
外循环
滚珠丝杠副结构特点：
●螺纹滚道型面的形状 内循环 ●滚珠的循环方式
●轴向间隙和调整预紧机构
根据丝杠传动不同的使用条件，其结构特点 存在一定差异，设计与选用时应予以注意。
关键问题：滚道形状、滚珠循环方式、调整机构
26/05
5
（1）螺纹滚道法向截型 综合考虑精度、结构、工艺等问题，目前
接触角β
26/08
8
②滚道与滚珠尺寸差
滚道半径理论上应略大于滚子半径，控制滚 道半径有利于提高丝杠承载能力。
推荐设计参数： R 0.52 0.55
d0
该参数取值过大，导致滚道、滚子截面形状 接触（面小）刚性差，承载能力小，传动精度低； 反之滚珠与滚道几乎完全接触，存在较大摩擦， 且对制造精度要求很高。
26/来自百度文库8
18
2）代号和标记方法
国家标准规定，滚珠螺旋副的代号和标记
方法如下：
例： C D M 50 10 □－3－P 3 精度等级 类型（P或T） 负荷钢珠圈数 旋向，右旋省略 公称导程 公称直径
结构特征
预紧方式 循环方式
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5.滚珠丝杠副主要参数设计
（1）方案（结构）选择 影响结构设计因素包括上述三个方面。
外循环式
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外循环传动示意图：
螺杆旋转方向
外循环通道
螺母运动方向
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（3）消除轴向间隙与预紧机构
目的：提高滚珠丝杠承载、精度和工作可靠性。
双螺母预紧机构：目前各类滚珠丝杠副普遍应用 的调节方式，调节原理与滑动丝杠双螺母相同。
常用结构：
垫片式 螺纹式 弹簧式 齿差式
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3）滚道形状参数
①接触角β与径向间隙
在螺纹滚道法向剖面内，滚珠球心与滚道接
触点连线与螺纹轴线的铅垂线之间的夹角。
标准接触角：β=45 °
过轴线 铅垂线
法向 剖面
丝杠副的径向间隙Δd直接
影响功能，无负荷时，滚珠直
径db、滚道半径R、接触角β的
关系：
d
4(R
db
)(1
cos
)
2
承载后上述关系将发生变化。
单圆弧型两种取值标准： R 1.041.11
d0
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③偏心距e 承载传动状态下，滚道圆弧中心与滚珠中
心的偏移距离，如图所示。
偏心距与直径比、接触角相关。 理论计算公式： e (R db )sin
2
单圆弧 滚道e
双圆弧 滚道e
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（2）滚珠循环方式
借助反向器使滚珠越过滚
1）内循环式
道槽顶进入下一圈循环。反
内循环采用单圈向循器环设，计为、保加证工承困载难刚。性一
套滚动丝杠副应采用多圈结构。
内循环方式滚珠流畅性好，丝杠副总体径 向尺寸相对较小。
内循环式
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2）外循环式
螺母上设计滚珠回流通道，有插管式 和端盖式两种。
外循环式滚珠丝杆传动工艺性好，但 循环路径长，整体径向尺寸大。
螺母 丝杠
滚珠
循环装置
滚动丝杠螺母内含 滚珠返回通道，保 持滚珠循环工作。
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2. 滚珠丝杠机构的特点
除滑动丝杠传动的一般特点外，滚珠 丝杠副还具有如下特点：
（1）传动效率高（0.96），启动力矩小 （2）传动精度高（微米级） （3）具有传动的可逆性，不能自锁 （4）寿命长，维护简单 （5）制造工艺复杂，成本高
上次课程主要内容
1.螺纹传动基础知识
●螺纹类型 ●参数 ●传动特性
2.滑动丝杠螺母结构设计
●丝杠精度：减少误差措施、除隙机构 ●丝杠传动副主要参数设计：
牙形（角）、螺距、直径、螺母长度、 螺纹长度、公差等级
●丝杠工艺：材料、工艺、热处理
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§5.2 滚珠丝杠螺母机构
滑动螺旋传动中，各类螺纹牙型加工困难, 存 在的误差难以通过调整机构修正；且动力传 动中存在较大的摩擦，应用中传动精度受限。
2）最大动载荷Ca 轴向载荷Ca的作用下，回转100万(106)次，
滚道、滚珠不出现点蚀现象。
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3）丝杠荷载的相关计算
根据工作荷载F及寿命单位L（106转），可 计算最大动载荷Ca与寿命L的关系：
滚珠丝杠副常用两种滚道型面：
单圆弧滚道
双圆弧滚道
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1）单圆弧型滚道
工艺简单，单螺母结构运行特性不够稳定； 采用的双螺母结构复杂，调试相对困难。
2）双圆弧型滚道
制造工艺复杂。接触刚性好，摩擦小，承载 能力较大，预紧或承载后接触角基本保持不变。
采用双圆弧截面滚道传动效率高，系统轴向 刚度稳定，可实现较小（无）的间隙传动，能获 得更高的传动精度。
双螺母安装示意图：
垫片
两侧螺母
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双螺母调隙示意图：
两螺母侧向紧逼
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（4）滚珠数量、圈数和列数
螺母内第1圈滚珠承担轴向载荷约30-45％， 第5圈以后分担的荷载已很小，因此设计时多于 5圈的结构弊大于利。
为提高滚珠的流畅性，经验表明，在同一列 循环回路内，滚珠数少于150，圈数小于3.5。
1）螺纹滚道型面的形状； 2）滚珠的循环方式； 3）轴向间隙和调整预紧机构。
主要考虑问题（依据）：
●承载和精度需求 ●润滑及防尘保护
●预紧和调隙
●加工工艺条件
原理性问题：●防逆转 ●防脱落限位
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（2）主要结构尺寸
滚珠丝杠副主要尺寸的计算公式见 P183表5-5。
主要设计参数 导轨（槽结构）、丝杠、螺母
公称直径d0 基本导程L0 接触角β
滚珠直径db 圆弧偏心距e
螺纹大径d
螺纹小径d1 压顶圆角r2
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螺纹大径D 螺纹小径D1
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6.滚珠丝杠副的选用
（1）按疲劳寿命
1）滚动丝杠副损坏过程
●滚珠与滚道型面间产生接触应力 ●应力状态为循环 ●循环应力将造成滚珠或滚道疲劳点蚀 ●缺陷扩大导致振动和噪音，直到失效
滚珠数近似计算如下：
每圈数量：
Z单
d 0
db
3
总数量：
Z多
L db
n d0
db
5
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（5）滚珠丝杠精度、代号和标记
1）精度评价指标
滚珠螺旋副的传动精度评价是对螺母的 运动准确性，主要包括两项：
●行程误差
丝杠转角与螺母位移之间比值相对理论
比值的偏差。
●空回误差
工作台运动
螺纹副间隙造成的反向误差。
物场分析原理：两个相互作用的物体之间加入
中间介质（作用场），改变胡提高原功能。
设想：丝杠机构中滚动副取代滑动副
●改变丝杠牙形，使之与球面吻合 ●螺母、丝杠接触面充满滚珠作中间传动 ●滚珠在螺母内闭合的回路中循环
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1.滚珠丝杠的组成
如图所示，滚珠丝杠传动副由螺杠、螺母、 滚珠、循环装置 组成。