滚珠丝杠螺母副的支承方式
滚珠丝杠螺母副的支承方式
滚珠丝杠螺母副的支承方式数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母副本身的刚度外，滚珠丝杠的正确安装及支承结构的刚度也是不可忽视的因素：滚珠丝杠常用推力轴承支座，以提高轴向刚度(当滚珠丝杠的轴向负载很小时，也可用角接触球轴承支座)，滚珠丝杠在数控机床上的安装支承方式有以下几种。
(1)一端装推力轴承(固定一自由式)。
如图3-15所示，这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，只适用于短丝杠，一般用于数控机床的调节或升降台式数控铣床的立向(垂直)坐标中。
(2)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承(固定一支承式)。
如图3-16所示，这种方式可用于丝杠较长的情况。
应将推力轴承远离液压马达等热源及丝杠上的常用段，以减少丝杠热变形的影响。
(3)两端装推力轴承(单推一单推式或双推一单推式)。
如图3—17所示，把推力轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，这样有助于提高刚度，但这种安装方式对丝杠的热变形较为敏感，轴承的寿命较两端装推力轴承及向心球轴承方式低。
(4)两端装推力轴承及深沟球轴承(固定一固定式)。
如图3-18所示，为使丝杠具有最大的刚度，它的两端可用双重支承，即推力轴承加深沟球轴承，并施加预紧拉力。
这种结构方式不能精确地预先测定预紧力，预紧力的大小是由丝杠的温度变形转化而产生的。
但设计时要求提高推力轴承的承载能力和支架刚度。
近年来出现一种滚珠丝杠轴承，其结构如图3-19所示。
这是一种能够承受很大轴向力的特殊角接触球轴承，与一般角接触球轴承相比，接触角增大到60。
，增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。
这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高两倍以上，使用极为方便。
产品成对出售，而且在出厂时已经选配好内外环的厚度，装配调试时只要用螺母和端盖将内环和外环压紧，就能获得出厂时已经调整好的预紧力，使用极为方便。
滚珠丝杠螺母副
滚珠循环过程中与丝杠始终接触 的为内循环。
内循环滚珠丝杠副的特点：
优点：径向尺寸紧凑，刚性好， 返回滚道较短，摩擦损失小。
缺点：反向器加工困难。
5、滚珠丝杠螺母副的预紧
滚珠丝杠的传动间隙：轴向间隙 还要消除丝杠安装部分和驱动部分的间隙 消除间隙方法： 垫片调隙式 双螺母调隙式 齿差调隙式 消除间隙的方法常采用双螺母结构：利用两个螺母的 相对轴向位移，使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在 螺旋滚道的两个相反的侧面上。
注意：预紧力不宜过大，否则会使空载力矩增大，降 低传动效率，缩短使用寿命。
①垫片调隙式
如图所示，调整垫片厚度使左 右两个螺母产生轴向位移，可 消除间隙和产生预紧力。 优点：结构简单，刚性好。 缺点：调整不便，滚道有 磨损时，不能随时消除间隙 和进行预紧。
（2）双螺母调隙式
左螺母外端没有凸缘而制有螺纹，并用两个圆螺母固定，用 平键限制螺母在螺母座内的传动，右螺母外端有凸缘。调整 时，只要拧动内侧圆螺母即可消除间隙并产生预紧力，然后 用外侧螺母锁紧。 锁紧螺母 调整螺母 右螺母
4、滚珠丝杠螺母副的结构 滚珠的循环方式有外循环和内循环。
滚珠在返回过程中与丝杠脱离接触的为外循环。 外循环滚珠丝杠副按滚珠循环时的返回方式主要有插管式和螺 旋槽式两种。
插管式外循环的特点：
结构工艺性好，但由于管
道突出于螺母体外，径向
尺寸较大。
螺旋槽式外循环的特点：
这种形式的结构比插管式结构径 向尺寸小，但制造较复杂。
左螺母
特点：
结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方
便，但不能精确定量调整。
③齿差调隙式
如图所示，在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮，分别 与紧固在套筒两端的内齿圈相啮合，其齿数分别是z1和z2 并相差一个齿，调整时，先取下内齿圈，让两个螺母相对 于套筒同方向都转动一个齿，然后再插入内齿圈，则两个 螺母便产生相对角位移，其轴向位移量X=1/z1-1/z2,这种 调整方法能精确调整预紧量，调整方便.可靠.但结构尺寸 较大，多用于高精度的传动。
滚珠丝杠副支撑安装形式图
滚珠丝杠副作为关键的滚动传动元件，被广泛应用于各种需要定位或传动的机构中，对机构的性能举足轻重。
在实际应用中，滚珠丝杠副的安装方式的选择，同样会影响整个机构的工作效果，根据具体应用情况的不同，滚珠丝杠副的安装可以有多种不同的方式。
不同的安装方式（即支承形式）都有其各自的特点，选取时，既要考虑实际工作要求（定位精度、传动速度、扭矩和推力情况等），又要结合滚珠丝杠副型号规格的选择（涉及内容较多，详情请参阅本站滚珠丝杠副类别的相关内容），只有两者综合考虑合理搭配，才能实现最佳效果，发挥滚珠丝杠副的最大价值。
滚珠丝杠副的安装方式一般叫做滚珠丝杠副的支承形式，通常有两大类（丝杠旋转类和螺母旋转类）共五种典型的支承形式，支承形式不同，所容许的轴向载荷和容许的回转转速也有所不同，应根据工况适当选择。
具体如下，为便于评估，丝杠旋转类每种支承形式后面给出表征其稳定性的“稳定性系数K2”，K2越大表示该形式越稳定，螺母旋转类因受力模型不同，校验体系也不同，不能模型化比较。
一、丝杠旋转类1、“固定—固定”型：K2=4适用于高转速、高精度的场合。
该形式两端分别分别由一对轴承约束轴向和径向自由度，负荷由两组轴承副共同承担。
也可以使两端的轴承副承受反向预拉伸力，从而提高传动刚度。
在定位要求很高的场合，甚至可以根据受力情况和丝杠热变形趋势精确设定目标行程补偿量，进一步提高定位精度。
“固定—固定”型有时也被片面地叫做“双推－双推”，实际上由于径向力的存在几乎很少能用两个推力轴承作为固定端。
由于此形式结构较复杂，调整较难，因此一般仅在定位要求很高时采用。
2、“固定—游动”型：K2=2适用于中转速、高精度的场合。
该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度，另一端由单个轴承约束径向自由度，负荷由一对轴承副承担，游动的单个轴承能防止悬臂挠度，并消化由热变形产生的应力。
滚珠丝杠螺母副doc
③运动平稳，无爬行现象，传动精度高。 ④有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换 为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。 ⑤磨损小，使用寿命长。 ⑥制造工艺复杂，成本高。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高， 表面粗糙也要求高故制造成本高。 ⑦不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重的作用，下降时当传动切 断后，不能立即停止运动，故常需添加制动装置。
(2)滚珠丝杠副的润滑 润滑剂可提高耐磨性及传动效率。润滑剂可分为润 滑油和润滑脂两大类。润滑油一般为全损耗系统用油：润滑脂可采用锂基润 滑脂。润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内，而润滑油则经过 壳体上的油孔注入螺母的空间内。每半年对滚珠丝杠上的润滑脂更换一次， 清洗丝杠上的旧润滑脂，涂上新的润滑脂。用润滑油润滑的滚珠丝杠副，可 在每次机床工作前加油一次。
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滚珠丝杠螺母副的预拉伸：
滚珠螺杠的预拉伸﹝pretension﹞在考虑滚珠螺杠的温升热 变位的状况后；在装配之初即对滚珠螺杆施予预拉伸，以便吸 收温升所产生的热变位。
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滚珠丝杠螺母副的支撑方式：
双 推 自 由 式
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——
双 推
简 支 式
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单推——单推式
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双推——双推式
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丝杠螺母副的分类
机电一体化技术与系统项目2任务2滚珠丝杠螺母副
• 分析十字滑台滚珠丝杠螺母副的作用，它 的选用及调试对机电一体化系统的影响。 • 任务书发放，分析要求，资讯资料，制定 计划
能力目标 • 1. 掌握滚珠丝杠副的工作原理； • 2. 掌握滚珠丝杠副间隙的调整及施加预紧力的方 法； • 3. 能进行滚珠丝杠副的选型及计算。 工作内容 • 1. 制定数控车床进给轴滚珠丝杠副的装配计划， 编制工艺文件； • 2. 进行滚珠丝杠副的装配； • 3. 进行滚珠丝杠间隙的调整及预紧。
2. 滚珠丝杠螺母副支承方式选择
• 合适的支承方式，能保证滚珠丝杠螺母副 的刚度和精度。滚珠丝杠螺母副的支承按 其限制丝杠的轴向窜动情况，分为三种形 式，如表8-2.1所示。 • 一般情况下，应将固定端作为轴向位置的 基准，尺寸链和误差计算都由此开始。并 尽可能以固定端为驱动端。
3. 制动方式选择
主题讲解
• 一、认识滚珠丝杠螺母副
滚珠丝杆副结构
端盖循环
插管循环
HMD系列螺母冷却滚珠丝杠
• 在新产品中有一款高速机床用的“HMD 系列螺母冷却滚珠丝杠”，该款产品性 能最高输送速度达120 m/min，且有以 下几个特点：(1)静音、高速：采用新型 循环，静音，高速；(2)冷却效果：螺母 冷却时，具有与轴芯冷却同等的冷却能 力，轴芯冷却与螺母冷却轴的温度基本 相同采用螺母冷却时工作台温度比轴芯 冷却时低约3 ℃，提高加工精度；(3)预 紧：螺母冷却不会增加滚珠丝杠的预紧 力；(4)安装方便：成本低、只需将油管 接在法兰盘上即可；(5)精度：减少滚珠 丝杠向工作台热传递，保证高精度。
• 由于滚珠丝杠螺母副传动效率高，又无自 锁能力，故需安装制动装置以满足其传动 要求，特别是当其处于垂直传动时。 • 制动方式很多，可以采用具有刹车作用的 制动电机、摩擦制动器、超越离合器等。 图8-2.9为数控卧式铣镗床主轴箱进给丝杠 的制动装置示意图，采用的是摩擦制动器。
滚珠丝杆副装配调整
(3)两端装推力轴承 如图9-17c所示, 把推力轴承装在滚珠丝杠的两 端, 并施加预紧力, 有助于提高传动刚度, 但这种安装方式对丝杠的 热变形较为敏感。
(4)两端装推力轴承及深沟球轴承 如图9-17d所示, 为了提高丝杠的 刚度, 它的两端采用双重支承, 即推力轴承和深沟球轴承, 并施加预 紧力。
图1－9 丝杠水平方向与导轨 的平行度误差
数控机床滚珠丝杆副的装配调整
图1－10 轴承座孔轴心线与导 轨的平行度误差（垂直方向）
图1－11 轴承座孔轴心线与导轨 的平行度误差（水平方向）
数控机床滚珠丝杆副的装配调整
轴组的装配
一、滚动轴承游隙的调整（参阅精密轴承装配讲义） 二、滚动轴承的预紧 1)成对使用角接触球轴承的预紧。
由于数控机床的进给运动是数字控制的直接对象, 被加工工件的最终 位置精度和轮廓精度都与进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性有关。 摩擦阻力小、传动精度和传动刚度高、传动零件的惯量小、系统具有适 度阻尼、稳定性好、寿命长、使用维护方便。 3. 滚珠丝杠副
普通丝杠副采用滑动摩擦, 滚珠丝杠副采用滚动摩擦。因此, 滚珠丝杠 副的传动要比普通丝杠副灵敏且传动效率高。
二、二维工作台的装配与调整
2.二维工作台的机械装配步骤 （3） 轴承安装完成
二、二维工作台的装配与调整
2.二维工作台的机械装配步骤 （4） 用游标卡尺测量两轴承座的中心高、直线导轨、等高块的高度进行记录，并计算差值
。
二、二维工作台的装配与调整
• 2.二维工作台的机械装配步骤
（5） 将轴承座安装在丝杆上。
双柱横梁式镗床、龙门创床，龙 门铣床、立式车床等机床的横梁
滚珠丝杠的结构及安装
滚珠丝杠的结构及安装一、滚珠丝杠结构1、滚珠丝杠副的种类与结构滚珠丝杠螺母副：是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，在数控机床进给系统中一般采用滚珠丝杠副来改善摩擦特性。
工作原理是：当丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动，如图3—4—1和图3—4—21—返向器2—螺3—丝杠4—滚珠（a）单圆弧（b）双圆弧图3—4—1滚珠丝杠副图3—4—2 螺纹滚道型面按滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种。
1）内循环式内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面保持接触。
如图3—4—3。
在螺母的侧面孔内，装有接通相邻滚道的反向器，利用反向器引导滚珠越过丝杠的螺纹顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。
一般在同一螺母上装有2—4个反向器，并沿螺母圆周均匀分布。
优缺点：滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小，但制造精度要求高。
图3—4—3 内循环示意图1—凸键2、3—反向键2）外循环式外循环方式的滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。
如图3—4—4，（a）为螺旋槽式外循环（b）为插管式外循环。
优缺点：结构简单、制造容易、但径向尺寸大，且弯管两端耐磨性和抗冲击性差。
图3—4—4 外循环示意图（a）螺旋槽式：1—套筒；2—螺母；3—滚珠；4—挡珠器；5—丝杠（b）插管式：1—弯管；2—压板；3—丝杠；4—滚珠；5—滚道2、滚珠丝杠副的结构参数滚珠丝杠副的主要参数有：公称直径D、导程L和接触角β。
1）公称直径D：是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。
它与承载能力直接有关，常用范围为30—80mm，一般大于丝杠长度的1/35—/30。
2）导程L：导程的大小要根据机床加工精度的要求确定，精度高时，导程小一些；精度低时，导程大些。
但导程取小后，滚珠直径将取小，使滚珠丝杠副的承载能力下降；若滚珠直径不变，导程取小后，螺旋升角也小，传动效率将下降。
滚珠丝杠螺母副的支撑安装方式
滚珠丝杠螺母副的支撑安装方式滚珠丝杠螺母副的支撑安装方式主要有以下两种：
1. 固定支撑方式：在滚珠丝杠的两端或中部加装支撑轴承，使其在运动过程中保持稳定，避免出现振动和偏差。
这种方式适用于较长的滚珠丝杠螺母副。
2. 弹性支撑方式：在滚珠丝杠的两端或中部加装弹性材料，如弹簧、橡胶等，通过弹性支撑来保持稳定。
这种方式适用于较短的滚珠丝杠螺母副或对振动和噪音要求较高的场合。
在安装时，需要根据具体的情况选择适合的支撑方式，并注意支撑的位置和数量，以确保滚珠丝杠螺母副的运动稳定和精度。
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滚珠丝杠螺母副的工作原理和特点
滚珠丝杠螺母副的工作原理和特点
滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置。
滚珠丝杠螺母副(简称滚珠丝杆副)是一种在丝杠与螺母间装有滚珠作为中间元件的丝杠副,在丝杠和母上都有半圆弧形的螺旋槽,当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。
螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道,并在滚道内装满滚珠。
当丝杠旋转时,滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动,因而迫使螺母(或丝杠)轴向移动。
滚珠丝杠副的特点
(1)传动效率高,摩擦损失小。
滚珠丝杠副的传动效率n=0.92-0.96,是普通丝杠螺母副的3~4倍(η=0.20~0.40),功率消耗只相当于普通丝杠螺母副的14~1/3。
(2)定位精度高,刚度好。
给予适当预紧,可消除丝杠和螺母的螺纹间隙,反向时就可以消除空程死区。
(3)运动平稳,无爬行现象,传动精度高。
(4)有可逆性,可以从旋转运动转换为直线运动,也可以从直线运动转换为旋转运动,即丝杠和螺母都可以作为主动件。
(5)磨损小,使用寿命长。
(6)制造工艺复杂。
滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高,表面粗糙度也要求高,故制造成本高。
(7)不能自锁。
特别是对于垂直丝杠,由于自重惯力的作用,下降时当
传动切断后,不能立即停止运动,故常需附加制动装置。
滚珠丝杠螺母副的设计
滚珠丝杠螺母副的设计滚珠丝杠螺母副是一种机械传动装置，常用于机械设备中，如数控机床、3D打印机、机器人等。
它采用了滚珠的运动方式，具有传动效率高、刚性好、精度高等优点，因此在工业领域得到了广泛应用。
下面将对滚珠丝杠螺母副的设计进行详细介绍。
1.滚珠丝杠的选择：滚珠丝杠是滚珠丝杠螺母副的核心部件，其选择与设计密切相关。
首先要考虑传动的负载、速度和精度要求，根据这些要求选择适当的滚珠丝杠规格。
同时，还需考虑滚珠丝杠的承载能力、刚性和寿命等因素，以确保设计的可靠性和耐久性。
2.螺母的设计：螺母是滚珠丝杠螺母副的另一关键部件，它的设计直接影响到传动的效率和精度。
在设计螺母时，需要确定其材料、形状和加工工艺。
通常采用淬火钢或不锈钢材料制成，以提高其硬度和耐磨性。
螺母的形状根据滚珠丝杠的外形尺寸和螺纹类型进行确定，并且需要注意螺母与滚珠之间的配合度，以确保传动的顺畅与精度。
3.环保设计：在滚珠丝杠螺母副的设计中，应尽量减少噪声和摩擦，提高传动效率。
可以通过采用润滑剂和合理的密封设计来实现。
滚珠丝杠螺母副通常采用磨削加工，因此在加工过程中应选用适合的润滑剂，以减少摩擦和磨损。
此外，还可以采用密封结构，防止灰尘和杂质进入，增加使用寿命。
4.刚性设计：滚珠丝杠螺母副在工作时需要承受较大的力和载荷，因此在设计中要考虑其刚性。
主要措施包括增加滚珠丝杠的直径、提高螺母的刚度等。
另外，可以采用多支撑点的设计，增加支撑面积，提高整体的刚性。
5.精度设计：滚珠丝杠螺母副在工作时需要具备一定的精度，以满足工艺要求。
为了提高精度，设计时应注意几个关键点。
首先是保证滚珠丝杠的直线度和平行度，以减小误差。
其次是保证螺母和滚珠之间的配合精度，尽量减小间隙，提高传动精度。
最后是在加工过程中，控制好加工精度，避免残余应力和变形。
总之，滚珠丝杠螺母副的设计需要考虑多个因素，包括滚珠丝杠的选择、螺母的设计、环保设计、刚性设计和精度设计等。
通过合理的设计，可以提高滚珠丝杠螺母副的传动效率、精度和使用寿命，满足不同工程设备的需求。
滚珠丝杠螺母副
滚珠丝杠副的应用及特性滚珠丝杠副是由滚珠丝杠、滚珠、滚珠螺母和相关循环零件组成的以圆柱螺旋线为运动轨迹的传动部件。
用来将回转运动转化成直线运动（主要用途），或将直线运动转化成回转运动（大导程）。
广泛应用于数控机床、自动化设备、测量仪器、印刷包装机械、纺织机械、制药机械、玻璃机械以及其他需要精密路径定位的领域。
作为滚动摩擦的传动部件，它具有如下6点特性：1. 传动效率高滚珠丝杠副的传动效率高达90%～98%，为滑动丝杠副的2～4倍，能高效地将扭力转化为推力，或将推力转化为扭力。
2. 传动灵敏平稳滚珠丝杠副为点接触滚动摩擦，摩擦阻力小、灵敏度好、启动时无颤动、低速时无爬行，可μ级控制微量进给。
3. 定位精度高滚珠丝杠副传动过程中温升小、可预紧消除轴向游隙和初级弹性形变、可对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，故可获得较高的定位精度和重复定位精度。
4. 精度保持性好滚珠及滚道硬度达HRC58～63，滚道形状准确，滚动摩擦磨损极小，具有良好的精度保持性、可靠性和使用寿命。
5. 传动刚度高滚珠丝杠副内外滚道均为偏心转角双圆弧面、在滚道间隙极小的时也能灵活传动。
需要时加一定的预紧载荷则可消除轴向游隙和初级弹性形变以获得良好的刚性（此时使用寿命有所减少）。
6. 同步性能好滚珠丝杠副因具有导程精度高、灵敏度好的特点，在需要同步传动的场合，用几套相同导程的滚珠丝杠副可获得良好的同步性能。
滚珠直线导轨副的应用及特性滚珠直线导轨副是由直线导轨、滚珠、滚珠滑座和相关循环零件组成的精密直线导向部件。
拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承受一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度高随动性的直线运动导向。
由于其直线导向精度和机械效率高、可靠性和标准化程度好等特点，被广泛应用于数控机床、自动化设备、测量仪器、印刷包装机械、纺织机械、制药机械、玻璃机械以及其他需要精密直线导向的领域。
滚珠丝杠副的历史和趋势滚珠丝杠副早在19世纪末就已经被发明了，但受制于当时的制造水平，相当一段时间内未能实际应用。
滚珠丝杠副的工作原理
滚珠丝杠副的工作原理
滚珠丝杠副是一种用于传动运动和力的装置，它主要由螺纹轴和滚珠螺母组成。
滚珠丝杠副的工作原理基于滚动摩擦的原理，通过滚珠螺母的滚动运动来实现螺纹轴的旋转或线性运动。
具体工作原理如下：
1. 当外部力作用于滚珠螺母上时，滚珠螺母就会沿着螺纹轴的轴向移动，同时滚珠也会在螺纹与滚珠螺母之间发生滚动。
2. 滚珠螺母内部通常有一组滚珠，这些滚珠被安排在一个直线或环形的轨道上，螺母的内表面也有一个与轨道相对应的凹槽。
3. 当滚珠受到外部力作用时，它会沿着螺纹轴的线性或旋转运动方向移动，同时在滚珠和凹槽之间形成摩擦力。
4. 这种滚动摩擦作用使得滚珠螺母能够沿螺纹轴的轴向移动，并通过滚动摩擦力将外部力传递给螺纹轴，从而实现力的传递和转换。
滚珠丝杠副由于滚动摩擦的工作原理，具有较高的传动效率、较长的使用寿命和较小的摩擦力，因此在许多机械装置中得到广泛应用。
第2章：滚珠丝杠螺母副
2.2 机械传动部件的选择与设计
一、机械传动部件及其功能要求
传动的目的：传递转矩与转速。 传动方式：螺旋传动、齿轮传动、 同步带传动、非线性传动等 对传动机构的要求： 1）精密化 2）高速化 3）小型化、轻量化
二、丝杠螺母传动
丝杠螺母机构主要用来将旋转运动变换为直线运动或将 直线运动变换为旋转运动。丝杠螺母机构主要分为滑动丝杠 螺母机构和滚珠丝杠螺母机构。 a）滑动丝杠螺母机构： 优点： a) 结构简单 b) 加工方便 c) 成本低 d)具有自锁功能 缺点： a) 摩擦阻力较大 b)传动效率低(30%~40%)
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
推力轴承分别装在滚 珠 丝杠的 两端 并施 加 预 紧力。 其特 点是 轴 向刚度高
特点： 轴向刚度较高，预紧力大，寿命低
4）双推-双推式
两端分别安装推力轴 承 与深沟 球轴 承的 组 合 ，并施 加预 紧力 ， 其轴向刚度高。
第二节 机械传动部件的选择与设计
2.1 机械系统部件的设计要求
机电一体化系统不仅仅是一个机电系统，更是一个自动 控制系统，因此要有快速性、准确性和稳定性。 机电一体化系统对机械系统的要求： 高定位精度、良好的动态响应
机 械 系 统
传动部件
线性传动：齿轮、丝杠螺母、蜗轮蜗杆 非线性传动：连杆机构、凸轮机构
半闭环进给系统，根据定位精度和重复定位精 度的要求可选用1、2、3级；
一般传动可选用4、5级； 全闭环系统可选用2、3、4级。
5、滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧
轴向间隙调整的目的：
保证反向传动精度
预紧目的：
提高刚度
采用方法：
滚珠丝杠副的安装支承方式
滚珠丝杠副的安装支承方式
本文源于：
为提高传动刚度，滚珠丝杠合理的支撑结构及正确的安装很重要一般采用高刚度的止推轴承支撑结构，以提高滚珠丝杠的轴向承载能力。
（a）固定—自由式一端装止推轴承，其承载能力小，轴向刚度低，仅适用于短丝杠. 低速中精度的场合.
（b）固定-游动式一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承。
为了减小丝杠热变的影响，止推轴承的安装位置应远离热源适用于中转速高精度的场合.
（c）支承-支承式两端装止推轴承。
将止推轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，有助于提高传动刚度。
但这种安装方式对热伸长较为敏感。
适用于中速中精度场合
（d）固定-固定式两端装双重止推轴承及深沟球轴承。
为了提高刚度，丝杠两端采用双重支承，如止推轴承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。
这种结构形式，可使丝杠的热变形能转化为止推轴承的预紧力。
适用于高速高精度的场合.。
滚珠螺母副
一端装止推轴承
这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低， 这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，仅适应于短 丝杠， 丝杠，如数控机床的调整环节或升降台式数控铣床的垂直坐 标中。 标中。
( 2) 一端装止推轴承，另一端装向心球轴承 双推 简 一端装止推轴承，另一端装向心球轴承(双推-简 支)
一端装止推轴承， 一端装止推轴承，另一端装向心球轴承
滚珠丝杠较长时，一端装止推轴承固定， 滚珠丝杠较长时，一端装止推轴承固定，另一自由端装向 心球轴承。为了减少丝杠热变形的影响， 心球轴承。为了减少丝杠热变形的影响，止推轴承的安装位置 应远离热源(如液压马达 及丝杠上的常用段。 如液压马达)及丝杠上的常用段 应远离热源 如液压马达 及丝杠上的常用段。
A D
A B
C
D
A
优点：其结构紧凑，定位可靠， 优点：其结构紧凑，定位可靠，刚性 返回滚道短，不易发生滚珠堵塞； 好，பைடு நூலகம்回滚道短，不易发生滚珠堵塞；缺 是结构复杂，制造较困难， 点：是结构复杂，制造较困难，不能用于 多头螺纹。 多头螺纹。
外循环
插管式 回珠器
外循环方式
插管式 回珠器
每一列钢珠转几圈后经插管回珠器返回。 每一列钢珠转几圈后经插管回珠器返回。插管式回珠器 插管回珠器返回 位于螺母之外，称为外循环。 位于螺母之外，称为外循环。 优点： 外循环结构制造工艺简单;缺点 缺点： 优点： 外循环结构制造工艺简单 缺点：其滚道接缝处很难做得 平稳性， 卡珠现象 平滑，影响滚珠滚动的平稳性 甚至发生卡珠现象，噪声也较 平滑，影响滚珠滚动的平稳性，甚至发生卡珠现象，噪声也较 大。
滚珠丝杠螺母副的组成： 滚珠丝杠螺母副的组成：
带螺纹槽的丝杠 带螺纹槽的螺母 滚珠 反向器
滚珠丝杠副参数计算与选用
滚珠丝杠副参数计算与选用1、计算步骤2、确定滚珠丝杠导程Ph根据工作台最高移动速度Vmax , 电机最高转速nmax, 传动比等确定Ph。
按下式计算，取较大圆整值。
Ph=(电机与滚珠丝杠副直联时，i=1)3、滚珠丝杠副载荷及转速计算这里的载荷及转速，是指滚珠丝杠的当量载荷Fm与当量转速nm。
滚珠丝杠副在n1、n2、n3······nn转速下，各转速工作时间占总时间的百分比t1%、t2%、t3%······tn%，所受载荷分别是F1、F2、F3······Fn。
当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等，可按下列公式计算：(nmax: 最大转速，nmin: 最小转速，Fmax: 最大载荷（切削时），Fmin: 最小载荷（空载时）4、确定预期额定动载荷①按滚珠丝杠副预期工作时间Ln（小时）计算：②按滚珠丝杠副预期运行距离Ls（千米）计算：③有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负荷Fmax计算：Cam=feFmax(N)式中：Ln-预期工作时间（小时，见表5)Ls-预期运行距离(km),一般取250km。
fa-精度系数。
根据初定的精度等级（见表6)选。
fc-可靠性系数。
一般情况fc=1。
在重要场合，要求一组同样的滚珠丝杠副在同样条件下使用寿命超过希望寿命的90％以上时fc见表7选fw-负荷系数。
根据负荷性质（见表8）选。
fe-预加负荷系数。
（见表9)表－5 各类机械预期工作时间Ln表－6 精度系数fa机械类型Ln(小时）普通机械5000～10000 普通机床10000～20000 数控机床20000精密机床20000测示机械15000航空机械1000精度等级1.2.3 4.5 7 10fa 1.0 0.9 0.8 0.7表－7 可靠性系数fc可靠性% 90 95 96 97 98 99 fc 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 表－8 负荷性质系数fw负荷性质无冲击(很平稳）轻微冲击伴有冲击或振动fw 1～1.2 1.2～1.5 1.5～2表－9 预加负荷系数fe预加负荷类型轻预载中预载重预载fe 6.7 4.5 3.4以上三种计算结果中，取较大值为滚珠丝杠副的Camm。
滚珠丝杠副的安装
滚珠丝杠副的安装滚珠丝杠副系统的安装方式：滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，使容许轴向载荷及容许回转转速也有所不同。
固定－固定适用于高转速，高精度固定－支承适用于中等转速，高精度支承－支承适用于中等转速，中精度固定－自由适用于低转速，中精度，短轴丝杠滚珠丝杠副在安装时应注意以下事项：滚珠丝杠副仅用于承受轴向负荷。
径向力、弯矩会使滚珠丝杠副产生附加表面接触应力等不良负荷，从而可能造成丝杠的永久性损坏。
因此，滚珠丝杠副安装到机床时，应注意：·丝杠的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，机床的两端轴承座与螺母座必须三点成一线；·安装螺母时，尽量靠近支撑轴承；·同样安装支撑轴承时，尽量靠近螺母安装部位。
滚珠丝杠副安装到机床时，请不要把螺母从丝杠上拆卸下来。
但在必须螺母卸下来的场合时，要使用比丝杠底径小0.2～0.3mm的安装辅助套筒。
(如图)将安装辅助套筒推至螺纹起始端面，从丝杠上将螺母旋至辅助套筒上，连同螺母、辅助套筒一并小心取下，注意不要使滚珠散落。
安装顺序与拆卸顺序相反。
必须特别小心谨慎的安装，否则螺母、丝杠或者其它内部零件可能会受损或掉落，导致滚珠丝杠传动系统的提前失效。
滚珠丝杠副的预压方式：为防止造成丝杠传动系统的任何失位，保证传动精度，消除任何可能的轴向背隙并能增加刚性，要提高螺母的接触刚度，必须施加一定的预压力。
（1）双螺母预压方式此预压由两螺母间之预压片产生，“拉伸预压”是由过大的预压片有效的挤压分开螺母。
“压缩预压”是由过小预压片，再以螺栓将螺母拉在一起。
拉伸预压是雄联精密级滚珠丝杠最常使用的方式。
然而也能依您的需求制造压缩预压滚珠丝杠。
以预压片尺寸调整预压方式（2）单螺母预压方式单螺母有两种预压方式其中一种称为“增大钢珠直径预压方式”。
此种方式内的钢珠比珠槽空间大(过大钢珠)使钢珠产生4点接触，如图8.3所示。
另一种称为“变位导程预压方式”如图8.3所示。
滚珠丝杠传动机构的支承与轴端结构分析
丝杠传动的作用实现旋转运动与线性运动间的互相转换，或将扭矩转换为轴向反复作用力。
滚珠丝杠传动具有低扭矩、高精度、零背隙、高刚性、可逆性和高效率等优势，同时还具有高硬度及高耐磨性能，能够很好地满足高负荷或长寿命运转工况要求。
滚珠丝杠是在具有螺旋沟槽的丝杠与螺母之间装入中间传动元件——滚珠，形成滚动摩擦。
根据滚珠循环方式，分为内循环滚珠丝杠、弯管式外循环滚珠丝杠以及端盖式外循环滚珠丝杠。
内循环滚珠丝杠钢珠采用单圈循环，用安装于螺母内的反向器跨越连接两相邻螺旋沟槽，构成单一封闭的回流路径，如图1所示。
弯管式外循环滚珠丝杠的钢珠先从螺旋沟槽进入弯管，再经弯管回流到螺旋沟槽，构成循环，如图2所示。
端盖式外循环滚珠丝杠是在螺母上加工一轴向过孔作为钢珠回流通道，钢珠从螺旋沟槽进入端盖，流经过孔回到螺旋沟槽，构成循环，如图3所示。
端盖式外循环滚珠丝杠的钢珠行经螺母前后两端，所有螺旋沟槽上都布满有效滚珠，所以在相同动负荷下，端盖式外循环滚珠丝杠螺母长度较短，适用于高导程滚珠丝杠。
图1 内循环滚珠丝杠结构滚珠丝杠传动机构由滚珠丝杠、滚珠螺母、丝杠支撑如图4所示。
图2 弯管式外循环滚珠丝杠结构图3 端盖式外循环滚珠丝杠结构图4 滚珠丝杠传动机构组成1.1 固定端固定端也称固定侧，常用BK 系列，型号有BK10～ BK40。
固定端支撑单元典型结构如图5所示，固定端支撑单元将轴承、轴承端盖、压盖、锁紧螺母、T 型骨架密封以及轴承座等零件集成起来，制成整体外购件。
固定端选用60°接触球轴承以组配安装方式形成支承；轴向、径向均能承受约束承受载荷。
组配时，用轴承端盖与锁紧螺母分别将轴承内外圈压紧，并调整预压，提高刚性。
滚珠丝杠传动机构一般以固定端作为驱动端，并作为轴向位置基《新工科背景下高职本科机械工程专业人才培养体系构建与实践——以温州职业技术学院为例》（温州职业技术学院，温州 325035）摘 要：滚珠丝杠传动机构由滚珠丝杠、滚珠螺母、丝杠支撑单元、锁紧螺母、螺母支座以及弹性联轴器组成，通过对滚珠丝杠传动机构支承及轴端结构分析，给出了在机床进给系统中设计计算及选用滚珠丝杠副的方法。
滚珠丝杠螺母副预紧方法
滚珠丝杠螺母副预紧方法滚珠丝杠螺母副预紧方法，这听起来是不是有点儿高深莫测？别担心，今天咱们就像在咖啡店里聊天一样，轻松聊聊这个话题。
先说说什么是滚珠丝杠，简单来说，它就是一种能把旋转的运动变成直线运动的神奇东西。
想象一下，你在厨房里用搅拌机搅拌面糊，咕噜咕噜转得飞起，而如果能把这种转动变成推拉的动作，那就是滚珠丝杠的妙用啦。
说到预紧，那可不是让它喝杯茶就好了。
预紧的目的就是让这个小家伙在工作的时候更加稳定，减少松动。
就像咱们打篮球，要是球鞋松了，跑起来可是容易摔跤的。
你想啊，滚珠丝杠在高负荷、快速度的环境下，稍微一松，那就得闹笑话了。
比如说，你在机械设备上用的要是滑丝了，那可真是“骑虎难下”啊。
咱们来看看预紧的方法，首先是选择合适的螺母。
别小看这螺母，大小、材料、设计，都是有讲究的。
好比穿衣服，合身的才好看。
找对了螺母，才能把滚珠丝杠的性能发挥到极致。
然后呢，就得用点儿力气，别怕，大家都说“力气大就好”，可是力气得用在刀刃上，不然可真是“把牛头不对马嘴”了。
咱们可以试试手动预紧，听起来简单吧？其实这就像拧瓶盖，拧得太紧了，开的时候可是费劲，拧得太松了，液体又会漏出来。
控制好这个劲儿，才是正道。
要是你觉得手动太麻烦，那也可以用电动扳手。
这个工具就像个“帮手”，快速又省力。
不过要注意，电动扳手可不能“乱来”，不然你就得面临“后悔药都吃不下”的局面。
说到这里，大家可能会问，预紧得多少才算合适呢？这个就像咱们吃饭，吃饱就行，别吃撑了。
过度预紧可会造成螺母和丝杠的损伤，甚至让它们“闹离婚”。
所以，记得根据厂家给的标准来，别盲目追求“完美”。
还有个重要的环节，就是定期检查。
好比家里的水管，时间久了难免会漏水，要是不及时发现，那可是得大动干戈。
定期检查滚珠丝杠的预紧情况，确保它们始终保持在最佳状态，这样才能让机械设备健康长寿。
大家都希望“长命百岁”，机械也是一样的道理。
预紧完成后，别忘了记录。
你想想，如果下次再调试，得翻箱倒柜去找之前的数据，那可是费劲。
滚珠丝杠的安装（支撑）方式
滚珠丝杠的安装（支撑）方式滚珠丝杠的安装（支撑）方式2015-06-12引言滚珠丝杠是工具机械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复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。
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。
滚珠丝杠副作为关键的滚动传动元件，被广泛应用于各种需要定位或传动的机构中，对机构的性能举足轻重。
在实际应用中，滚珠丝杠副的安装方式的选择会影响整个机构的工作效果，根据具体应用情况的不同，滚珠丝杠副的安装可以有多种不同的方式。
不同的安装方式（即支承形式）都有其各自的特点，选取时，既要考虑实际工作要求（定位精度、传动速度、扭矩和推力情况等），又要结合滚珠丝杠副型号规格的选择，只有两者综合考虑合理搭配，才能实现最佳效果，发挥滚珠丝杠副的最大价值。
滚珠丝杠副的安装方式一般叫做滚珠丝杠副的支承形式，通常有两大类（丝杠旋转类和螺母旋转类）共五种典型的支承形式，支承形式不同，所容许的轴向载荷和容许的回转转速也有所不同，应根据工况适当选择。
具体如下文所述：为便于评估，丝杠旋转类每种支承形式后面给出表征其稳定性的“稳定性系数K2”，K2越大表示该形式越稳定，螺母旋转类因受力模型不同，校验体系也不同，不能模型化比较。
一、丝杠旋转类1、“固定—固定”型：K2=4适用于高转速、高精度的场合。
该形式两端分别分别由一对轴承约束轴向和径向自由度，负荷由两组轴承副共同承担。
也可以使两端的轴承副承受反向预拉伸力，从而提高传动刚度。
在定位要求很高的场合，甚至可以根据受力情况和丝杠热变形趋势精确设定目标行程补偿量，进一步提高定位精度。
“固定—固定”型有时也被片面地叫做“双推－双推”型，实际上由于径向力的存在几乎很少能用两个推力轴承作为固定端。
由于此形式结构较复杂，调整较难，因此一般仅在定位要求很高时采用。
2、“固定—游动”型：K2=2适用于中转速、高精度的场合。
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滚珠丝杠螺母副的支承方式
数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母副本身的刚度外，滚珠丝杠的正确安装及支承结构的刚度也是不可忽视的因素：滚珠丝杠常用推力轴承支座，以提高轴向刚度(当滚珠丝杠的轴向负载很小时，也可用角接触球轴承支座)，滚珠丝杠在数控机床上的安装支承方式有以下几种。
(1)一端装推力轴承(固定一自由式)。
如图3-15所示，这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，只适用于短丝杠，一般用于数控机床的调节或升降台式数控铣床的立向(垂直)坐标中。
(2)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承(固定一支承式)。
如图3-16所示，这种方式可用于丝杠较长的情况。
应将推力轴承远离液压马达等热源及丝杠上的常用段，以减少丝杠热变形的影响。
(3)两端装推力轴承(单推一单推式或双推一单推式)。
如图3—17所示，把推力轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，这样有助于提高刚度，但这种安装方式对丝杠的热变形较为敏感，轴承的寿命较两端装推力轴承及向心球轴承方式低。
(4)两端装推力轴承及深沟球轴承(固定一固定式)。
如图3-18所示，为使丝杠具有最大的刚度，它的两端可用双重支承，即推力轴承加深沟球轴承，并施加预紧拉力。
这种结构方式不能精确地预先测定预紧力，预紧力的大小是由丝杠的温度变形转化而产生的。
但设计时要求提高推力轴承的承载能力和支架刚度。
近年来出现一种滚珠丝杠轴承，其结构如图3-19所示。
这是一种能够承受很大轴向力的特殊角接触球轴承，与一般角接触球轴承相比，接触角增大到60。
，增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。
这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高两倍以上，使用极为方便。
产品成对出售，而且在出厂时已经选配好内
外环的厚度，装配调试时只要用螺母和端盖将内环和外环压紧，就能获得出厂时已经调整好的预紧力，使用极为方便。