滚珠丝杠副传动系统

滚珠丝杠副传动系统

滚珠丝杠螺母副的特点

滚珠丝杠螺母副是一种低摩擦、高精度、高效率的机构。滚珠丝杠螺母副其它特点如下:

1.运动极灵敏，低速时不会出现爬行；

2.可以完全消除间隙并可预紧，故有较高的轴向刚度，反向定位精度高；

3.滚珠丝杠螺母副摩擦系数小，无自锁，能实现可逆传动；

4.滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式一般分外循环和内循环两种，如图7.3所示。

预紧是指它在过盈的条件下工作，把弹性变形量控制在最小限度。滚珠丝杠多采用双螺母调隙结构。用双螺母加预紧力消除轴向间隙时，必须注意：预紧力不宜过大或过小，要特别减小丝杠安装部分和驱动部分的间隙。

双螺母调隙结构分为螺纹式、垫片式和齿差式等，如图7.4所示。

內絹环方式

图7.3滚珠丝杠螺母副

（分别点击图片进入仿真页

a.螺纹式

b.垫片式

c.齿差式

图7.4双螺母调隙结构

滚珠丝杠的主要技术参数

滚珠丝杠的主要技术参数如图7.5所示。

1）名义直径DO

滚珠丝杠的名义直径DO是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。它是滚珠丝杠螺母副的特征尺寸。名义直径与承载能力有直接关系，DO越大，承载能力和刚度越大。

2）基本导程Ph

导程是丝杠相对于螺母旋转一圈时，螺母上基准点的轴向位移。导程的大小是根据机床的加工精度要求确定的。导程过小势必使滚珠直径变小，滚珠丝杠螺母副的承载能力亦随之减小。

3）滚珠直径dO

一般取d0=0.6Ph

4）滚珠的工作圈数j和工作滚珠总数N

工作圈数j 一般取2.5〜3.5圈，而工作滚珠总数N以不大于150个为宜。

5）列数K 要求工作圈数较多的场合，可采用双列或多列式螺母的结构形式

图7.5滚珠丝杠的主要技术参数

滚珠丝杠副的标注和精度选择

滚珠丝杠螺母副按其使用范围及要求分为7个精度等级。1级精度最高，其余依次逐级递减。数控机床和精密机械可选用2、3级精度。

滚珠丝杠螺母副的设计计算

1）额定动载荷和额定静载荷

额定动载荷是指一批相同参数的滚珠丝杠螺母副，在n>=10r/min的相同工作条件下运转1000000转后，90%勺螺旋副（指螺纹滚道和滚动体）不发生疲劳点蚀损伤所能承受的最大轴向载荷，定义为额定动载荷Ca

额定静载荷是指把滚珠丝杠副在静态或低转速（n<=10r/min）条件下，受接触应力最大

的

滚珠和滚道接触面间产生的塑性变形量之和达到滚珠直径0.0001倍时的最大轴向载荷，定义为额定静载荷Ca0

2）滚珠丝杠副疲劳强度计算

滚珠丝杠应根据其额定动载荷选用。滚珠丝杠的当量动载荷为：

Cm = Fm 3V L （N）

式中

Fm---轴向工作载荷（N），当载荷按单调式规律变化，各种转速使用机会相同时

Fm=（2Fmax+Fmi n）/3 ；

Fmax,Fmin---丝杠最大，最小轴向载荷（N）;

L---工作寿命，以106转为1单位，L = 60nT/106 ;

n---丝杠转速（r/min ）；

T---使用寿命（H ），对数控机床可取 T = 15000h

滚珠丝杠的支承

滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷， 而径向载荷主要是卧式丝杠的自重。

其两端支承的配

置情况分为一端固定一端自由、两端固定和一端固定一端浮动，如图

7.6所示。

a ） 一端固定一端自由

b ）两端固定

c ） 一端固定一端浮动

a ） 所示是一端固定一端自由的支承形式。其特点是结构简单，轴向刚度低，适用于短丝 杠

及垂直布置丝杠，一般用于数控机床的调整环节和升降台式数控铳床的垂直坐标轴。

b ）

所示是一端固定一端浮动的支

承形式，丝杠轴向刚度与

a ）形式相同，丝杠受热后有

膨胀伸长的余地，需保证螺母与两支承同轴。这种形式的配置结构较复杂，工艺较困难，适用于

较长丝杠或卧式丝杠。

c ）

所示是两端固定的

支承形式，丝杠的轴向刚度约为一端固定形式的

4倍，可预拉伸,

这样既可对滚珠丝杠施加预紧力，又可使丝杠受热变形得到补偿，保持恒定预紧力，但结构工艺

LJ

(c)

图7.6滚珠丝杠的支承配置

都较复杂，适用于长丝杠。

滚珠丝杠所用轴承为接触角为60 度的角接触球轴承和滚针- 推力圆柱滚子组合轴承

滚珠丝杠螺母副的选择步骤

1.计算最大的工作载荷；

2.计算最大动载荷，对于静态或低速运转的滚珠丝杠，还需考虑最大静载荷是否充分地

超过了滚珠丝杠的工作载荷；

3.验算刚度；

4.压杆稳定性核算。