滚珠丝杆升降机的介绍

概述

丝杆升降机，SWL系列蜗轮丝杠升降机是一种基础起重部件，符合

JB/T8809—1998（原JB/ZQ4391—86）标准。承载能力2.5—120T。具有结构紧凑、体积小、重量轻、动力源广泛、噪音小、安装方便、使用灵活、功能多、配套形式多、可靠性高、使用寿命长等优点。本设计是一种新式支撑杆的创造，利用电机来带动丝杠的转动从而实现支撑机构的升降。其中利用正反螺旋的叠加使用的加大行程的效果，以及螺旋机构的诸多特性来尝试性的设计创新。当然这其中也多有用到连杆机构，包括四杆及多杆机构的使用。连杆的作用是相当必要的，连杆的正确使用使升降支撑机构实现了阶梯性的升降。另外，此次建模是运用MATLAB和Solidworks联合，此次设计是一个新的尝试，相信实验成功后能够广泛的应用于工业建筑，医疗科学，航天航空等各个领域，以得到更好的利用。

第一章绪论

现今社会，支撑系统的应用已是日益广泛。在我们的日常生活领域，支撑系统已普遍应用。医疗领域，人工假肢以及工业领域的大型机械臂等都是支撑杆的广泛应用场所。而在航空、航天等领域，支撑机构性能的优劣更是直接关系到仿真和测试试验的可靠性和置信度,是保证航空、航天型号产品,以及武器系统精度和性能的基础。

因此，创造更好更优秀的支撑机构便是我们的新的目标。为了能在较短的周期内推出性能更好、更符合客户需求的机械产品,可通过建立仿真软件所支持的产品模型,实现机械产品方案确立后的快速仿真分析及反馈,及时对设计方案进行改进和优化。创造更好更优秀的支撑机构便是我们的新的目标。

第二章螺旋传动的设计

2.1螺旋传动的类型、应用和特点

2.1.1 螺旋传动的类型和应用

1）传力螺旋：在传动链中用于传递动力的螺旋传动称为传力螺旋。其特点是承受较大的载荷，传动精度要求较低，有的甚至对相对位移无精度要求，主要要求是具有足够的强度。如一起底座的调节螺旋或起重螺旋等。

2）示数测量螺旋传动：在传动链中用以精确地传递相对运动或相对位移的螺旋传动。其特点是传动式只需克服摩擦力矩和较小的附加阻力矩，其传动误差直接影响仪器的工作精度，因此对示数测量螺旋传动的主要要求是传动精度高、回差下、运动灵活。常用于机床进给、分度机构和测量仪表中的螺旋测微机构，如千分尺中的螺旋等。

3）一般螺旋传动：用于精密机械中某些构件的传动或精确定位，对强度、刚度和精度均有较高的要求。当用于定位时，在定位后则要求螺纹不松动，故其螺纹升角必须很小，以保证自锁。

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。

2）内循环：如图2-4所示为内循环滚珠丝杠。内循环均采用反向器实现滚珠循环，反向器有两种类型。如图2-4（a）所示为圆柱凸键反向器，它的圆柱部分嵌入螺母内，端部开有反向槽2。反向槽靠圆柱外圆面及其上端的圆键1定位，以保证对准螺纹滚道方向。如图2-4（b）所示为扁圆镶块反向器，反向器为一般圆头平键镶块，镶块嵌入螺母的切槽中，其端部开有反向槽3，用镶块的外轮廓定位。两种反向器比较，后者尺寸较小，从而减小了螺母的径向尺寸及缩短了轴向尺寸。但这种反向器的外轮廓和螺母上的切槽尺寸精度要求较高。图为端盖式循环，仅供参考。

特点

1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3

由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺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

滚珠丝杠副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。

3、微进给可能

滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。

4、无侧隙、刚性高

滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。

5、高速进给可能

滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。

◎精度公差:P5 .P7 --

丝杠

1、当丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杠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。

2、滚珠丝杠螺母间因无间隙，直线运动时精度较高，尤其在频繁换向时无需间隙补偿。滚珠丝杠丝母间摩擦力很小，转动时非常轻松。

3、滚珠丝杠与电机连接时中间必须加装联轴器以达到柔性连接。同步带则可以直接用同步轮与电机出力轴连接。

4、滚珠丝杠副依据国家标准GB/T17587.3-1998, 分为定位滚珠丝杠副(P)和传动滚珠丝杠副(T)两大类.精度等级共分七个等级,即

1.2.3.4.5.7.10级,1级精度最高.依次降低.

5、德迈传动滚珠丝杠转动一周螺母移动的距离为一个螺距距离,如果是丝杠每转一周螺母移动四个（或五个）螺旋线的距离，那么表示该丝杠是四线（或五线）丝杠，俗称四头（或五头）丝杠。一般小导程滚珠丝杠都采用单线，中，大或超大导程采用两线或多线。

步进电机

特性

1 步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。

2 一般步进电机的步进角度为7.5 度，一圈360 度，需要48 个脉冲完成。

3 步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

4 改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。

优点

1．电机旋转的角度正比于脉冲数；

2．电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）；

3．由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性；

4．优秀的起停和反转响应；

5．由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命；