第9章-滚珠丝杠原理
丝杆
第一章 丝杆
1.1 丝杆分类 1.1.1 滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间以滚珠为滚动体的 螺旋传动元件。滚珠丝杠副有多种结构型式。按滚珠循环 方式分为外循环和内循环两大类。外循环回珠器用插管式 的较多，内循环回珠器用腰形槽嵌块式的较多。
1.1.2 按螺纹轨道的截面形状分为单圆弧和双圆弧两种截 形。由于双圆弧截形轴向刚度大于单圆弧截形，因此目前 普遍采用双圆弧截形的丝杠。 1.1.3 按预加负载形式分，可分为单螺母无预紧、单螺母 变位导程预紧、单螺母加大钢球径向预紧、双螺母垫片预 紧、双螺母差齿预紧、双螺母螺纹预紧。数控机床上常用 双螺母垫片式预紧，其预紧力一般为轴向载荷的1/3。
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用途： 注塑机、吹塑机、挤压成 形机等等
1
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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。
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固定---支承 适用于中等转速、高精度
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丝杆支撑形式
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丝杆与直线电机的比较
缺点
滚珠丝杆
直线电机
1. 滚珠丝杠轴系的弹性变形，摩擦 磨损使进给系统产生滞后现象和非 线性误差。 2. 机械系统的运动惯性影响对指令 的快速反应，使加(减)速度的提高 受到限制。 3. 工作行程范围有限。 4. 需要采取有效措施解决高速驱动 时的振动、噪声、温升和热变形等 问题
1. 控制系统复杂，直线电 动机处于全闭环控制，当工 作负荷变化时，影响系统的 稳定性。 2. 强磁场对周边产生磁干 挠，影响的寿命，也给排屑、 装配、维修带来困难。 3. 发热大，在机床内部散 热条件差，这是制约电动机 推力的重要因素。 4. 能耗大，造价昂贵，成 本高
第九章典型机电一体化系统
PUMA机器人机座的结构 1、3、4、5——齿轮 2——偏心套 6——伺服电动机
二、工业机器人的手腕
❖ 手腕是联接手臂和末端执行器的部件。 ❖ 功能是实现末端件在作业空间的三个姿态坐
标，即实现三个旋转自由度。 如图所示:回转运动（θ ）、左右摆动（ φ ） 和俯仰运动（ β ）
手腕的自由度 1——手臂 2——机械接口
转
夹
持
连杆杠杆式回转型夹持器
器
1—杆 2—连杆 3—摆动钳爪 4—调整垫片
4. 由齿轮齿平行连杆式夹持器
齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器 1—扇形齿轮 2—齿条杆 3—电磁式驱动器 4—机座 5、6—连杆 7—钳爪
5. 左右旋丝杆平移型夹持器
左右旋丝杠平移型夹持器 1—电动机 2—丝杠 3—导轨 4—钳爪杆
1—压盖 2—密封盖 3—吸盘 4—工件
磁吸式吸盘 1—绕组 2—铁心 3—工件 4—内盘体 5—隔磁物 6—外盘面 7—盘体
工业机器人的应用：
机器人装配生产线
柔性加工中的机器人
车削加工单元中的机器人
柔性加工系统中的机器人 1—拉床 2—车床 3—插齿机 4—剃齿机 5—塔式储存架 6—机器人 7—去毛刺机
用于通断外部负载的电源的按钮
图l0-8 机械手控制的操作面板
初始化电路 原点位置条件
左移限位 上限位
放松
M8044
S0
手动方式 初始状态
M8000 RUN监控
初始状态 1ST X20 S20 S27 MANUAL OPERATION
夹紧 SET
ZERO RETURN
X12夹紧输入 X7 放松输入
Y1 RST Y1
图9-3 JCS-018A立式加工中心
第9章-床鞍
第九章－床鞍简介床鞍（Z－轴）承托着横向滑板和转塔。
床鞍在直线滚动导轨上运行，可向着主轴（－Z 方向），和离开主轴（＋Z方向）运动。
“第6章－润滑”中载有床鞍润滑系统的资料，可参阅。
扭矩限制器扭矩限制器乃是一个安全联轴节，当滚珠丝杠上受到过度的压力时，它就会脱开。
床鞍扭矩限制器装在床鞍驱动电机和床鞍滚珠丝杠之间，位于安装床鞍驱动电机的铸件内的开关板下方。
有各种情况会使扭矩限制器脱开（解除联接）。
当扭矩限制器脱开时，控制系统处于“E－Stop”(紧急停车)状态，全部进给轴的运动都停止了。
扭矩限制器必须重新设定，转塔必须归零（Homed），才能继续工作。
无论是一个还是两个轴脱开了，都会显示出X－ZTORQUE LIM/TLSTK SHEARED信息，而且E－STOP RESET 按钮发光二极管发亮。
出现撞车时，操作者可能不知道是哪个轴脱开了。
为确定是哪个轴脱开，需要检查控制系统的Diagnostics X 10。
－注意－可能有多个轴脱开了。
如果发生这种情况，则在全部轴都重新设定以前，Torque Limiter (扭矩限制器)信息就不会被清除，各轴也不会归零。
依次重设Z轴、下轴、以及X轴。
图9.1－床鞍扭矩限制器观察诊断资料：1．按SYSTEM键。
然后按PMC软键，PMCDGN软键，及STATUS软键。
2．输入X10。
3．按SEARCH软键，以便示出地址X10。
－注意－Z轴扭矩限制器的诊断信号是X10.4，X轴扭矩限制器的诊断信号是X10.3，而下轴诊断信号是X10.5。
小数点左边的数字是诊断字地址。
小数点右边的数字则标明该字的特定位。
如果Z轴的扭矩限制器脱开了，第4位将定为0。
如果扭矩限制器未脱开，第4位将定为1。
7 6 5 4 3 2 1 0 位数(Bit Numbers)地址X10 NNN0NNNN 位设定(Bit Settings)N代表其他位设定，并不适用于本例。
（下页继续）M－273A 9－1 1996年12月修订关电源步骤要打开主轴舱罩盖或者冷却液收集器维修口盖板时，必须关机床电源。
滚珠螺杆_精品文档
滚珠螺杆滚珠螺杆是一种常用于传递机械作用力的零件，它由滚珠、螺纹杆和导轨组成。
它的主要功能是将旋转运动转换为直线运动，同时具有高速传动、高精度、高刚性等特点，广泛应用于各种工业领域。
滚珠螺杆的工作原理是通过滚珠在螺纹杆和导轨之间的滚动来实现运动传递。
滚珠螺杆通常由螺纹杆、导轨、滚珠循环系统和螺母组成。
其中，螺纹杆是滚珠螺杆的核心部分，负责转动，导轨则用于支撑和引导滚珠的运动。
滚珠螺杆具有较高的传动效率和负载能力。
相比于传统的螺纹杆传动，滚珠螺杆减小了摩擦力和惯性力的损耗，提高了传动效率。
同时，滚珠螺杆通过增加滚珠循环系统，能够分担负载，提高负载能力，适用于大负载和高速传动的应用场景。
滚珠螺杆还具有高精度和高刚性的特点。
滚珠螺杆的滚珠循环系统使得传动不会产生回程误差，保证了运动的精度。
同时，滚珠螺杆采用了预紧设计，能够消除滚珠螺杆与导轨之间的间隙，提高了传动的刚性，减小了运动时的振动和噪音。
滚珠螺杆的应用范围广泛。
它可以用于各种机床的运动传动，如数控机床、切削机床、磨床等。
在自动化设备中，滚珠螺杆也常用于机器人的关节传动、搬运系统的线性传动等。
此外，滚珠螺杆还广泛用于航天、军工、医疗器械等领域，满足高精度、高负载、高速传动的需求。
在使用滚珠螺杆时，需要注意以下几个方面。
首先，要正确选择滚珠螺杆的型号和规格，根据实际的负载、速度和精度要求进行选择。
其次，要定期进行润滑和维护，确保滚珠螺杆的正常运行。
同时，要注意防止灰尘、水、油污等外界物质进入滚珠螺杆系统，以免影响滚珠的滚动和螺纹界面的传动效果。
另外，在安装过程中，要注意调整导轨和螺纹杆的配合度，以确保运动平稳。
总之，滚珠螺杆作为一种重要的传动元件，具有高速传动、高精度、高负载能力和高刚性等特点，在工业领域有着广泛的应用。
它的优势是提高了传动效率和精度，减小了运动噪音和振动，更好地满足了各种机械运动的要求。
丝杆工作原理
丝杆工作原理
丝杆工作原理是一种常用的传动机构，在许多机械设备中广泛应用。
它由丝杆和螺母组成，通过旋转丝杆将转动运动转换为线性运动。
丝杆是一种带有螺纹的杆状零件，其螺纹可以是三角形螺纹、矩形螺纹或圆柱螺纹等。
螺母是对应丝杆螺纹的零件，通常是一个可以在丝杆上移动的小块。
丝杆工作的原理就是通过旋转丝杆使螺母在丝杆上移动，从而实现线性运动。
当丝杆旋转时，螺母受到旋转力的作用，沿着丝杆轴线方向移动。
因为丝杆的螺距是固定的，所以每转动一定角度，螺母在丝杆轴线上的位移也是确定的。
丝杆工作原理的关键是利用了螺纹的作用，它可以将旋转运动转换为线性运动。
通过控制丝杆的旋转方向和速度，可以实现螺母在丝杆上的精确定位。
这种传动机构具有结构简单、传动效率高和精度可调等优点，因此被广泛应用于各种机械设备中，如升降机、车床、注塑机等。
总之，丝杆工作原理是通过旋转丝杆使螺母沿丝杆轴线方向移动，从而实现线性运动。
它是一种常见的传动机构，具有简单、高效和可调节的特点，广泛应用于各种机械设备中。
单轴滚珠丝杠课程设计
单轴滚珠丝杠课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解单轴滚珠丝杠的基本结构、工作原理及其在机械传动中的应用。
2. 学生能够掌握单轴滚珠丝杠的主要参数计算方法，包括导程、转速、扭矩等。
3. 学生能够了解单轴滚珠丝杠的安装、调试及维护方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行单轴滚珠丝杠的选型和应用设计。
2. 学生能够通过实际操作，完成单轴滚珠丝杠的安装、调试及简单故障排除。
3. 学生能够运用相关软件（如CAD、SolidWorks等）进行单轴滚珠丝杠的三维建模和运动仿真。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械传动领域的兴趣，激发他们的探究欲望和创新精神。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识和沟通能力，使他们能够在项目实施中相互协作、共同进步。
3. 培养学生严谨、务实的科学态度，使他们能够关注工程实际，解决实际问题。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，以培养学生的实际操作能力和工程应用能力为核心。
课程目标旨在使学生掌握单轴滚珠丝杠的基础知识，提高他们的技能水平，并培养他们具备积极的情感态度和价值观。
通过课程学习，学生将能够具备一定的机械传动设计能力，为未来的职业发展打下坚实基础。
二、教学内容1. 单轴滚珠丝杠的基本概念与结构特点：包括滚珠丝杠的定义、分类、结构组成及其在机械传动中的应用场景。
教材章节：第二章第四节“滚珠丝杠副”2. 单轴滚珠丝杠的工作原理与参数计算：讲解滚珠丝杠的工作原理，引导学生掌握导程、转速、扭矩等主要参数的计算方法。
教材章节：第二章第五节“滚珠丝杠副的参数计算”3. 单轴滚珠丝杠的选型与应用设计：介绍滚珠丝杠的选型原则，指导学生根据实际需求进行滚珠丝杠的应用设计。
教材章节：第二章第六节“滚珠丝杠副的选型与应用”4. 单轴滚珠丝杠的安装、调试与维护：讲解滚珠丝杠的安装方法、调试步骤及日常维护注意事项。
教材章节：第二章第七节“滚珠丝杠副的安装、调试与维护”5. 单轴滚珠丝杠三维建模与运动仿真：运用相关软件（如CAD、SolidWorks 等）进行滚珠丝杠的三维建模和运动仿真。
螺纹的公差配合与测量
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9. 2 晋通螺纹各彗数对互换性加影响
• 为讨论方便，设内、外螺纹的中径和牙型半角均无误差，内螺纹无螺 距误差，仅外螺纹有螺距误差。此误差ΔPΣ相当于使外螺纹中径增大 一个.fP值，此.fP值称为螺距误差的中径当量或补偿值从△abc中可 知:fP/2 = I ΔPΣ I /2tan(a/2)米制普通螺纹牙型半角a/2=300，故fP =1. 732 IΔPΣ I 。
• 普通螺纹中径与大径的基本尺寸之间的关系为: • D2=d-0.649519P D2=D-0.649519P • ④单一中径几单一或r1,单一:为一假想圆柱体直径，该圆柱体的母线
在牙槽宽度等于P/2处，而不考虑牙体宽度大小。因它在实际螺纹上 可以测得，它代表螺纹中径的实际尺寸。 • ⑤螺距尸:相邻两牙在中径母线上对应两点间的轴向距离。 • ⑥导程Ph:同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距
可按上述两式的平均值计算，即:
a
fa
2
0.36 P |
2
| (um)
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9. 2 晋通螺纹各彗数对互换性加影响
• 当左右牙型半角误差不相等时， Δ(a/2)可按Δ(a/2)=[ | Δ(a/2)(右)| + | Δ(a/2)(左)| ]/2平均计算。
• 3.单一中径误差的影响
• 单一中径误差么几单一或pal,单一将直接影响螺纹的旋合性和结合强 度。当外螺纹的中径大于内螺纹的中径时，会影响旋合性，反之，外 螺纹中径过小，则配合太松，难以使牙侧间接触良好，影响连接可靠 性。因此，为了保证螺纹的旋合性，应该限制外螺纹的最大中径和内 螺纹的最小中径;为了保证螺纹的连接可靠性，还必须限制外螺纹的 最小中径和内螺纹的最大中径。
丝杆工作原理
丝杆工作原理
丝杆工作原理是指通过丝杆和螺母的摩擦运动实现线性运动的一种机械原理。
丝杆是一种具有螺纹的金属杆，螺母则是与之相匹配的金属零件。
当施加力或扭矩于丝杆上时，丝杆会通过螺纹与螺母的咬合来进行旋转运动。
由于螺旋咬合的关系，丝杆的旋转运动会导致螺母沿丝杆的轴向移动，从而实现线性运动。
在丝杆上施加一个适当方向和大小的力或扭矩后，螺母就会开始沿着丝杆轴向移动。
螺母的移动速度与丝杆旋转速度之间存在着固定的关系，这个关系由丝杆的螺距决定。
螺距越大，螺母在单位时间内所移动的距离就越长。
丝杆工作原理的主要优点是其可靠性和精度。
由于丝杆与螺母之间的摩擦力较大，使得系统不容易出现滑动和松动现象，因此丝杆传动具有较高的运动精度。
此外，丝杆传动还可以承受较大的载荷，从而适用于各种工程领域的运动控制。
需要注意的是，在使用丝杆传动时，要避免过大的阻力或扭矩造成丝杆弯曲和螺母卡阻的情况，以免损坏系统。
此外，为保持丝杆传动的工作平稳，还需要定期给丝杆和螺母进行润滑，以减小摩擦阻力，提高传动效率。
综上所述，丝杆工作原理通过丝杆和螺母的摩擦运动实现了线性运动，具有可靠性和精度高的特点，适用于各种机械控制领域。
滚珠丝杆原理
滚珠丝杆原理
滚珠丝杆是一种常见的传动装置，其原理是利用滚珠在螺纹轨
道上滚动，从而实现转动运动和线性运动的转换。
它由螺纹轴、螺
母和滚珠等部件组成，广泛应用于机床、自动化设备、航空航天等
领域。
下面我们将详细介绍滚珠丝杆的原理及其工作过程。
首先，让我们来了解一下滚珠丝杆的结构。
滚珠丝杆由螺纹轴、螺母和滚珠组成。
螺纹轴上有螺纹，螺母内部也有与螺纹轴相配的
螺纹，滚珠则位于螺纹轴和螺母之间。
当螺纹轴旋转时，滚珠会沿
着螺纹轴的螺纹轨道滚动，从而带动螺母产生线性运动。
其次，滚珠丝杆的工作原理是利用滚珠在螺纹轨道上滚动实现
传动。
当螺纹轴旋转时，滚珠受到轴承压力，沿着螺纹轨道滚动，
同时带动螺母产生线性运动。
由于滚珠的滚动摩擦小，因此滚珠丝
杆具有高效、高精度、高刚性的特点，适用于对传动精度要求较高
的场合。
在滚珠丝杆的工作过程中，需要注意一些关键问题。
首先是润滑。
滚珠丝杆需要定期进行润滑，以减小滚珠与螺纹轨道之间的摩擦，延长使用寿命。
其次是安装和使用时需要保持轴承的清洁，避
免灰尘和杂质进入轴承，影响传动效果。
另外，还需要定期检查滚
珠丝杆的使用情况，及时发现并解决问题，确保设备的正常运行。
总的来说，滚珠丝杆是一种高效、高精度、高刚性的传动装置，其原理是利用滚珠在螺纹轨道上滚动实现转动运动和线性运动的转换。
在实际应用中，我们需要注意滚珠丝杆的润滑和维护保养，以
确保其正常运行。
希望本文对您了解滚珠丝杆的原理有所帮助。
《机械制造装备设计》总复习.doc
答：工艺装备包括:量具、辅助工具等。
《机械制造装备设计》总复习第一章绪论1 •机械制造装备的分类。
K 机械制造装备指的是什么？共分哪几大类?答：机械制造业中所使用的装备就是机械制造装备。
它共分为四大类：加工装备、工艺装备、物料储运装备和辅助装备。
1-1、加工装备都包括哪些装备?答：加工装备主要指机床，包括金属切削机床、特种加工机床、锻压机床和木 工机床四大类。
1-2、工艺装备都包括哪些装备?1-3、物料储运装备都包括哪些装备？答：物料储运装备包括：物料输送装置、机床上下料装置、各级仓储装置与立 体仓库等。
1-4、辅助装备都包括哪些装备？答：辅助装备包括：清洗机、排屑装置、测量设备和包装设备等。
第二章 机械制造装备的设计方法1・机械制造装备设计的类型。
2 •机械制造装备设计的方法。
3. 机械创新设计的思维和方法。
K 利用各种创新方式，举出多种关于热水瓶（或水杯、笔、尺……）的创意,包括功能、附加物、使用方便等，要求有详细说明。
答：如红外遥控或声控的热水瓶，附加移动装置，可以方便使用；使用经过特殊处理的材料，制成有药效功能的热水瓶或摔不破、挤不破的热水瓶；附加 净化装置的可以净化水的热水瓶；装上定时定量装置，能自动加水烧水的热水 瓶；节能环保的太阳能热水瓶；可以按需要的温度出水的热水瓶；瓶身能够表 示瓶内水温的热水瓶……（杯+玻璃+刻度一一刻度杯；杯+套（真空密封）保温杯（保热保冷）；杯+金属+电一一电热杯；杯+温度计一一温度指示杯；杯+ 图文一一知识观赏杯；杯+盖+指南针--一可指南带盖杯……）刀模具、2.利用各种创新方式，用“可折叠”对除折叠伞以外的各类物品进行改进。
要求有详细说明，包括功能、附加物、使用方便等。
（试举2例）答：3、为方便盲人使用，自选一件物品利用各种创新方式进行尝试，包括功能、附加物、使用方便等等，要求有详细说明。
答：如探路手杖，手杖端部安装探头，碰到障碍回有方向提示音，引导盲人回避；下方附加折叠凳，走路时间长了可以坐下休息；手杖能够折叠，不用时可以放入包内；又如眼镜上安装摄像仪，通过导线连接到司管视觉的器官，盲人戴上后马上就能恢复视觉第三章金属切削机床设计3.1设计要求、方法和步骤1 •机床设计的内容与步骤。
丝杆 原理
丝杆原理
丝杆原理是指通过螺纹副的转动来实现线性运动的一种机械原理。
丝杆由一个螺纹螺杆和配合螺纹的螺母组成。
当螺纹副转动时，螺纹螺杆上的螺纹会推动螺母沿着螺纹轴线的方向产生线性运动。
丝杆原理的工作原理如下：首先，当螺纹副受到外部的转矩作用时，螺纹螺杆开始旋转。
螺纹螺杆上的螺纹会嵌入到配合的螺母中，使螺纹螺杆和螺母之间发生相对运动。
由于螺纹的特性，螺纹螺杆的转动会使螺纹螺杆和螺母之间的相对运动转化为螺母沿着轴线的线性运动。
这是因为螺纹的斜率决定了每转一圈螺纹螺杆的进给量，通过改变螺纹的斜率可以改变螺母的线性运动速度。
丝杆原理广泛应用于各种机械设备中，如升降平台、升降机、滚珠丝杆等。
它具有结构简单、紧凑、可靠性高、精度较高等特点，能够满足多种工况需求。
需要注意的是，在使用丝杆原理时，需要注意螺杆与螺母之间的配合精度和润滑情况，以保证其正常的工作。
此外，丝杆在负载较大时可能会产生较大的惯性力矩，需要进行适当的设计和支撑，以确保运动的平稳性和安全性。
第九章西门子840D与810D数控系统安装与调试
2. 垂度误差补偿用机床参数 MD18342：补偿表的最大补偿点数。 MD32710：激活补偿表。 MD32720：下垂补偿表在某点的补偿值总和的极
限值。系统对垂度补偿值进行监控，若计算的总垂 度补偿值大于MD32720中设定的值，将会发生 20124号“总补偿值太高”报警。840DE(出口型) 为1mm ，840D(非出口型)为10mm。 设定机床数据如下： SD41300：垂度补偿表有效。 SD41310：垂度补偿表的加权因子。
tan
(T
)
(T
T0
)
TK Tm a x
max
T0
图9-7 温度系数曲线图
二、热变形补偿系统的软硬件设计
1．硬件设计
在机床靠近丝杠处安装热电阻传感器，测量范围可 以为0℃～300℃，完全符合机床使用温度在5℃～ 45℃区间的要求，进行机床温度的测量。在数控 系统的PLC上外扩A/D转换模块SM331。将热传感 器输入的模拟热信号转换成数字信号后送至数控系 统NCK-PLC接口。PLC定时采样此温度值，利用公 式9-4计算出温度补偿系数，然后送到系统的NCK 中刷新温度补偿参数SD43910 （TEMP_COMP_SLOP）。
$AA_CEC_DIRECTION[ t ]=0：补偿值对基准轴的两个方向都有效； $AA_CEC_DIRECTION[ t ]=1：补偿值只对基准轴的正方向有效,其负方向无补偿值； $AA_CEC_DIRECTION[ t ]=-1：补偿值只对基准轴的负方向有效，其正方向无补偿 值。 (8) $AA_CEC_IS_MODULO[ t ]：基准轴的补偿表模功能。 $AA_CEC_IS_MODULO[ t ]=0 表示无模补偿功能； $AA_CEC_IS_MODULO[ t ]=1 表示激活模补偿功能。 (9) $AA_CEC_MULT_BY_TABLE[t1]= t2：定义一个表的补偿值与另一个表相乘， 其结果作为附加补偿值累加到总补偿值中，t1为补偿坐标轴表1的索引号，t2为补偿坐 标轴表2的索引号，两者不能相同，一般 t1=t2+1。
滚珠丝杠
5. 导轨结构工艺性要好，便于制造和装配，便于检 验、调整和维修，有合理的导轨防护和润滑措施等。
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二、滚动导轨
滚动导轨就是在导轨工作面间安装滚动件，变滑动摩擦为 滚动摩擦。其优点是摩擦系数小、摩擦发热小、运动灵活、精 度保持性好、低速运动平稳。缺点是滚动导轨结构复杂，制造 成本高，抗震性差。
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(四) 滚珠丝杠螺母副的支承形式和制动方式 1. 支承形式 (1) 一端装止推轴承
图7-10 一端装止推轴承
这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，仅适应于短 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。
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( 2) 一端装止推轴承，另一端装向心球轴承
图7-11 一端装止推轴承，另一端装向心球轴承
滚珠丝杠必须采用润滑油或锂基油脂进行润滑， 同时要采用防尘密封装置。如用接触式或非接触密封 圈，螺旋式弹簧钢带，或折叠式塑性人造革防护罩， 以防尘土及硬性杂质进入丝杠。
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§7.4 导轨
一、对导轨的基本要求
导轨的功用概括为起导向和支承作用，在设计导轨时 应考虑以下问题：
1. 有一定的导向精度 导向精度是指机床的运动部件 沿导轨移动时的直线性(对直线运动导轨)或真圆性(对圆运 动导轨)及它与有关基面之间的相互位置的准确性。
图7-16 直线导轨副的配置
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移动件 防尘盖 螺钉2
基准面B
螺钉1 基准面A
图7-17 直线导轨副的配置与固定
支承件
上图两条导轨条中，一条为基准导轨(右导轨)，上有基准面 A。它的滑块上有基准面B。另一条为从动导轨(左导轨)。装配 时，将基准导轨的基准面A靠在支承件的定位面上，用螺钉1顶 靠后固定。滑块则顶靠在移动件的定位面上。
第九章 位置检测元件
磁尺等。在增量式检测系统中，移距是由测量信号计数读出的，一旦
计数有误，以后的测量结果则完全错误。因此，在增量式检测系统中， 基点特别重要。此外，由于某种事故（如停电、刀具损坏）而停机，
当事故排除后不能再找到事故前执行部件的正确位置。
• ②绝对式测量 绝对式测量装置对于被测量的任意一点位置均由固定 的零点标起，每一个被测点都有一个相应的测量值。装置的结构较增 量式复杂，如编码盘中，对应于码盘的每一个角度位置便有一组二进 制位数。显然，分辨精度要求愈高，量程愈大，则所要求的二进制位 数也愈多，结构也就愈复杂。
1
• 衡量位置检测元件性能的性能指标： 1）灵敏阈。 2）测量范围。 3）线性度。 4）反应速度。 5）其它：噪声水平、零位、温度漂移等。
• 本章介绍： 差动变压器、编码器、光栅尺、旋转变压器和感应同步器
2
•测量方式 （1）数字式测量和模拟式测量 • ①数字式测量 数字式测量是将被测的量以数字的形式来 表示。测量信号一般为电脉冲，可以直接把它送到数控装 置进行比较、处理。如光栅位置检测装置。
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W
W= ω/ θ
ω θ
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3）特点： a）具有误差均化作用，测量精度高。 b）光栅测量属于数字测量，可直接将数值送入数控系统 c）非接触测量，数命长。 d）对安装，环境要求高。
二、读数原理
光敏 元件1 放大 整形 P1 微分 D1 Y1 +
光敏 元件2
反相 放大 整形 P2
微分 D2
Y2
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三、光栅在数控机械上的应用
栅距ω ：0.02mm, 0.01mm, 0.005mm 摩尔条纹：当二块光栅尺的刻线在自身平面中相互旋转一个很小的角度θ 安装时，两光栅尺的线条相交，在短光栅尺上就会出现几条明暗相间的条 纹。这些名暗相间的条纹就是干涉条纹，称摩尔条纹。 摩尔条纹节距W： W=ω/ tgθ 因为θ很小
《机械设计基础》第九章 螺纹联接和螺旋传动
止动垫片防松
原理：螺钉拧紧后，将双耳止动垫圈 分别向螺母和被联接件的侧面折 弯贴紧，即可将螺钉琐住。 特点：结构简单，使用方便，防松可靠。 串联钢丝防松
原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内， 将各螺钉串联起来，使其相互制动。 但需注意钢丝的穿入方向。 特点：适用于螺钉组联接，拆卸不便。
机械设计基础
对顶螺母防松 原理：两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始 终受到附加的压力和摩擦力的作用。 特点：结构简单，防松效果好，适用于低速、 平稳和重载的固定装置的联接。 尼龙圈锁紧螺母防松 原理：螺母中嵌有尼龙圈，装配后尼龙圈 内孔被胀大，箍紧螺栓。 特点：尼龙弹性好，与螺纹牙接触紧密， 摩擦大。但不宜用于频繁装拆和高温 场合。 机械设计基础
机械设计基础
弹簧垫圈防松 原理：螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的反 弹力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口 的尖端抵住螺母与被联接件的支承面也 有防松作用。 特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击 载荷作用下，防松效果较差，用于一般 的联接。 弹性带齿垫圈防松 原理：与弹簧垫圈相似。 特点：分外齿和内齿，无开口，弹力均匀， 比弹簧垫圈防松效果好。但它不宜用于 经常装拆或材料较软的被联接件。 机械设计基础
冲点防松 原理：拧紧螺母后，在内外螺纹 的旋合缝隙处用冲头冲几个 点，使其发生塑性变形，防 止螺母退出。 特点：属破坏性防松，不能重复 装拆，用于一次性联接。 胶接防松 原理：用粘合剂涂于螺纹旋合表 面，拧紧螺母后粘合剂能自 行固化，起到防松效果。 机械设计基础
9.4.3 螺栓组联接结构设计注意事项
机械设计基础
9.2 螺旋副的受力分析、自锁和效率
螺纹联接与螺旋传动都要借助外螺纹和内螺纹组成螺旋副。螺旋副按牙 型不同可分为牙型角α=0（矩形螺纹）和牙型角α≠0两大类。
丝杠螺母文档
丝杠螺母简介丝杠螺母是一种常见的机械传动装置，主要用于线性运动控制。
它由螺杆和螺母两部分组成，通过螺杆的旋转使螺母在螺纹轴向上进行直线运动。
丝杠螺母广泛应用于数控机床、印刷机、木工机械等设备中。
结构和工作原理丝杠螺母的基本结构是由外螺纹的螺杆和内螺纹的螺母组成。
螺杆上的螺纹与螺母上的螺纹配合，通过同步旋转从而使螺母在轴向上移动。
丝杠螺母的工作原理是利用螺纹副的力学原理。
当螺杆旋转时，螺母沿着螺旋轴向进行直线运动。
当螺杆旋转1圈时，螺母的位移距离等于螺纹间距。
通过控制螺杆的旋转方向和速度，可以实现螺母的前后、上下、左右等不同方向的线性运动。
类型和应用领域根据螺杆和螺母的不同形式，丝杠螺母可以分为多种类型，常见的有以下几种：普通螺杆螺母普通螺杆螺母使用普通的螺纹轮廓，适用于速度较低、负载较轻的场合。
它们通常用于精密仪器和机械设备的进给机构中。
滚珠丝杠螺母滚珠丝杠螺母采用滚珠来减小摩擦和提高传动效率，具有高刚性、高速度和高负载能力的特点。
它们通常用于需要高精度、高速度和高负载的场合，如数控机床。
防尘丝杠螺母防尘丝杠螺母在螺纹表面加工了封闭型的防尘结构，能够有效地防止灰尘、润滑脂等杂质进入螺纹副，提高了丝杠螺母的使用寿命。
它们通常用于恶劣环境和特殊要求的场合。
丝杠螺母广泛应用于各种机械和设备中，包括数控机床、印刷机、木工机械、搬运装置等。
它们在提供精确直线运动的同时，同时能够承载较大的负载。
优点和局限性丝杠螺母作为一种机械传动装置，具有以下优点：1.精确性高：丝杠螺母通过螺杆和螺母的配合，能够实现较高的精确度和重复定位精度。
2.负载能力强：丝杠螺母能够承载较大的负载，同时还能提供较稳定的力和力矩输出。
3.传动效率高：某些类型的丝杠螺母采用滚珠传动结构，具有较高的传动效率和较低的摩擦损失。
然而，丝杠螺母也存在一些局限性：1.速度限制：普通螺杆螺母的速度较低，滚珠丝杠螺母虽然速度较高，但在高速运动时容易产生噪音和热量。
机械原理资料——制作版本
2（B）、在如图所示的机构中，已知Φ1 =45° ω1=100rad/s,方向为逆时针 方向，求构件1与构件3在该位置的速度瞬心P13以及构件3的速度v3.
B 2 1 C
1
A
4
3
B
四、在图示导杆机构中，已知AB杆长，AC杆长，BD长度以及ω1。 试用瞬心法求： （1）图示位置时θ＝45°，该机构的全部瞬心的位置； （2）当θ＝45°时，D点的速度vD； （3）构件2上BD延长线上最小速度的位置及大小。 （本题用图解法求解，直接在图上标明位置，速度列出计算式，不 求具体值）
判断(每题2分）：
1（A)、速度瞬心是指两个构件相对运动时相对速度相等的点（
）。
2（C)、平面机构中任一构件的瞬时运动均可视为绕其绝对速度瞬心定 轴转动，故构件上任一点的加速度等于绕该速度瞬心转动的法相和切向 加速度矢量之和（ ）。
简答题(5分）：
1（B)、简要说明如图所示的机构，如何用瞬心法迅速地确定构件4 的转向及 构件3上任一点的速度大小和方向？（原动件为2，转速、转向已知）
简答题（每5分）
4、何谓当量摩擦系数 fv , 其意义何在？
计算与作图 5、图示为一曲柄滑块块机构的某个位置，Ｐ为作用在活塞上的力， 转动副Ａ、Ｂ及C上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此位置 时作用在各构件上的作用力的真实方向（10）。
3 4 4
B
6、在图示连杆机构中，已知：驱动力P沿NN方向向上指，移动副 的摩擦角φ已知（自定），图中各转动副的摩擦圆已知（如图）， 要求（1）、画出各低副总反力的方向（15）； （2）、画出构件1、3之力平衡图 N P
6、任何机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和 机架上面构成的。（ ）
铁道信号复习资料
铁道信号考试复习资料第一章信号继电器1．铁道信号概念答：指示列车及有关行车人员的一种信号或设备，是铁路“信号联锁闭塞”的总称，是由各类信号显示轨道电路、道岔转辙装置等主体设备及其他有关附属设施构成的一个完整的体系。
2．铁道信号主要功能作用答：1）保证铁路行车安全；2）扩大线路通过能力，提高运输组织效率；3）实现运输管理自动化，列车运行自动控制，改善铁路员工的劳动条件等重要作用。
3．什么是故障-安全原则？答：发生安全侧故障的可能性远远大于发生危险侧故障的可能性。
即当设备或系统出现故障时，必须使系统出现在安全状态，或者直接过渡到另一安全状态。
4．基本继电器电路？什么是自闭电路？答：基本继电器电路包括串联电路、并联电路、串并联电路。
自闭电路是当继电器吸合之后，由自身前接点构成，用来继续保持继电器励磁导通的电路5．为了保障故障-安全原则，继电电路采用哪些原则？答：继电器电路的安全性主要是解决断线防护和混线防护的问题。
1）断线防护电路，按闭合电路法设计继电器；2）混线防护电路，用位置法、极性法、双断法、独立电源法设计继电器电路。
6．无极、偏极、有极、继电器机构及特性？答：1）无极继电器结构：电磁系统：线圈、固定的铁心、轭铁、衔铁；接点系统：拉杆、动静接点组特性：不能辨别输入物理量的特征，1+4-，1-4+继电器都会吸起，断电就会落下。
2）有极继电器结构：永久磁铁与轭铁相接，其余与无极继电器相同。
特性：线圈中通以规定方向极性（1+4-）的电流时，继电器吸起，断电后仍保持在吸起位置；通以反方向电流（1-4+）时，继电器打落，断电后保持在打落位置。
3）偏极继电器结构：多有一块L形的永久磁铁。
特性：衔铁的吸起与线圈中的电流的极性有关，只有通过规定方向的电流时，衔铁才吸起，而电流方向相反时，衔铁不动作，但它又不同于有极继电器，只有一种稳态，即衔铁靠电磁力吸起后，断电就落下，落下是稳态。
7．继电器型号的表示法：采用汉字拼音字母和数字表示，字母表示继电器种类，数字表示线圈的阻值。
电子精密机械设计习题答案
7.滚珠丝杠副为什么要预紧？有哪些预紧方法？各有什么优缺点？如何确定预紧力的大小？
解：
（1）对于双螺母结构，对其施加一定的预紧力，可消除轴向间隙，以提高滚珠丝杠副的轴向刚度和传动精度。
（2）预紧方法及其优缺点：
1）调整双螺母轴向相对位置；
2）调整双螺母的相对角度。
典型的结构方案：
(2)各种运动状态满足的条件
1）工件向前滑移
2）工件向后滑移
3）工件腾空跳跃
11如何确定振动料斗的螺旋升角、振动方向角、支撑弹簧倾角？
解：
（1）料槽螺旋升角 的确定
向后滑移条件为：
由以上两式知，B、C值随 变化，又知 ，所要使工件向前滑移比向后滑移容易，就要使B、C差尽量大，即B/C之比尽量大。最大许可的升角 应在B=C条件下确定。
1）垫片式；2）螺纹式；3）弹簧式；4）齿差式
齿差式结构特点：无螺钉连接，刚性好，精度高，调整装配较困难。
（3）确定预紧力
图中，施加预紧力F0，产生预变形δ0。在轴向载荷F作用下，螺母A变形增加了δ，而螺母B变形量减少了δ，故有
第6章习题
1、旋转支撑分为哪几种类型，其特点如何？试分析对比。
解：
按摩擦性质，旋转支撑分五类：
2）莫尔条纹的运动与光栅运动具有对应关系
当两块光栅中的一块沿着垂直于刻线方向移动时，莫尔条纹就沿着夹角θ的平分线方向移动。
光栅反向移动，莫尔条纹也反向移动。可见，通过某固定点的光栅线条数与通过该点的莫尔条纹线数相同。
3）平均光栅误差作用
由于莫尔条纹由光栅的许多刻线共同形成，所以光电接收元件接收到的信号，是整个刻线区域的综合信号。
第8章习题
1、试述产生爬行的原因、过程以及消除爬行的途径。
机械原理第9章 螺旋机构、万向联轴器、间歇运动机构
Fig.9-7 Double-function ratchet mechanisms(双动式棘轮机构)
双向棘轮机构指棘轮能作正反两个方向的间歇运动。图98a、b所示的机构为摆动棘爪双向棘轮机构。棘爪安放在图9-8a 位置时，将推动棘轮沿逆时针方向作单向间歇转动；棘爪安放 在图9-8b位置时，推动棘轮沿顺时针方向作单向间歇转动。图 9-8c、d所示的机构为直动棘爪双向棘轮机构。棘爪安放在图98c位置时，推动棘轮沿逆时针方向作单向间歇转动。棘爪向上 提起，转过180°，如图9-8d所示位置，推动棘轮沿顺时针方向 作单向间歇转动。
图9-7a所示的机构为双动式棘轮机构。主动摇杆1不 是绕棘轮转动中心O1摆动，而是绕O2轴摆动，摇杆上分 别装有两个棘爪。当主动摇杆往复摆动一次时，两个棘 爪分别推动棘轮沿同一方向间歇转动一次。当载荷较大， 齿数较少，摇杆摆角小于齿距角时，需采用双动式棘轮 机构。图9-7b所示双动式棘轮机构中, 棘爪拉动棘轮实现 间歇运动。单向运动棘轮一般采用三角形齿或不对称梯 形齿。
Fig.9-10 Silent ratchet mechanisms(摩擦式棘轮机构)
图9-10b、c为内摩擦式棘轮机构，其中图9-10c所 示机构中的棘爪2为滚柱形。当主动星轮1逆时针方向 转动时，由于摩擦力的作用，使滚柱2楔紧在主动星轮 1和套筒3之间的空隙小端，从而带动套筒3随主动星轮 1以相同的转速回转。当主动星轮1顺时针方向转动时， 同样由于摩擦力的作用，使滚柱2滚向主动星轮1和套 筒3之间的空隙大端，此时套筒3静止不动，故该机构 常用作单向离合器。此外，当主动星轮1逆时针方向转 动时，如果套筒3的逆时针转速超过主动星轮1的转速 时，星轮1和套筒3脱开，并以各自的速度转动，此时 该机构用作超越离合器。
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运动，也可将直线运动转换成旋转运动，即丝杆 和螺母均可作主动件或从动件。
机械制造装备设计 4
滚珠丝杠螺母副的缺点： • 由于结构复杂，丝杆和螺母等元件的加工精度
和表面质量要求高，故制造成本高。 • 由于不能自锁，特别是垂直安装的滚珠丝杆传
第九章 滚珠丝杆螺母副
机械制造装备设计 1
1. 工作原理和特点
• 滚珠丝杆螺母副由于在丝杆和螺母之间 放入了滚珠，使丝杆与螺母间变为滚动 摩擦，因而大大地减小了摩擦阻力，提 高了传动效率。图示为滚珠丝杆副的结 构示意图。丝杆1和螺母3上均制有圆弧 型面的螺旋槽，将它们装在一起便形成 了螺旋滚道，滚珠4在其间既自转又循环 滚动。
机械制造装备设计 19
滚珠丝杠副支承方式图例
机械制造装备设计 20
5. 滚珠丝杠的计算
1) 疲劳强度计算
滚珠丝杠根据额定动载荷选用，当量动
载荷计算公式为：
Cm
Fm 3 L fa
fw
要求选择的丝杠额定动载荷CaCm。
载荷为变化的时候，
Fm
2Fmax 3
Fm in
机械制造装备设计 21
2) 刚度计算 主要考虑滚珠丝杠螺母副的接触和拉压
齿差式消隙 如图所示，在两个螺母的凸 缘上各制有圆柱外齿轮，分别与固紧在套 筒两端的内齿圈相啮合，其齿数分别为Z1、 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，其轴向位移量为：
S
1 Z1
1 Z2
机械制造装备设计 6设计 7
• 内循环 靠螺母上安装的反向器接通相邻 滚道，使滚珠成单圈循环，如图所示。 反向器２的数目与滚珠圈数相等。这种 形式结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好， 摩擦损失小，但制造较困难。适用于高 灵敏、高精度的进给系统，不宜用于重 载传动中。
动，会因部件的自重而自动下降。当部件向下 运动且切断动力源时，由于部件的自重和惯性， 不能立即停止运动。因此必须增加制动装置。 结论 由于其优点显著，虽成本较高，仍被广泛 应用在数控机床上。
机械制造装备设计 5
2．结构类型
• 外循环 滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面 上的螺旋槽或插管返回丝杆螺母间重新进入循环。 图示为常见的外循环结构形式。在螺母外圆上装 有螺旋形的插管口，其两端插入滚珠螺母工作始 末两端孔中，以引导滚珠通过插管，形成滚珠的 多圈循环链。这种形式结构简单，工艺性好，承 载能力较高，但径向尺寸较大。目前应用最为广 泛，也可用于重载传动系统中。
变形，往往由厂家直接给出刚度值或计算 公式。
接触刚度根据载荷的不同是一个变化的 非线性值。
拉压刚度根据螺母至轴端距离的不同而 变化。
机械制造装备设计 22
3) 压杆稳定性和临界转速
长径比较大的滚珠丝杠副，使用时应校核其压 杆稳定性，高速旋转的丝杠还应校核其临界转速 以判断其工作速度与临界转速的差值，观察其是 柔性轴还是刚性轴。
4) 滚珠丝杠的预拉伸
预拉伸主要用于补偿机床温升变形时的丝杠长 度变化量，保证丝杠的导程即使在变形后也能维 持在额定值附近，差值应在允许范围内。
预拉伸量应略大于热膨胀量。
机械制造装备设计 23
机械制造装备设计 2
滚珠丝杠螺母副结构图例
1-丝杠 2-滚道 3-螺母 4-滚珠
机械制造装备设计 3
滚珠丝杠螺母副的优点： • 传动效率高，摩擦损失小 滚珠丝杆螺母副的传
动效率η＝0.85～0.98，可实现高速运动。 • 运动平稳无爬行 由于摩擦阻力小，动、静摩擦
系数之差极小，故运动平稳，不易出现爬行现象。 • 传动精度高，反向时无空程 滚珠丝杆副经预紧
Ph
式中Z1、Z2为齿轮的齿数，Ph为滚珠丝杠 的导程。
机械制造装备设计 16
齿差式消隙图例
机械制造装备设计 17
4. 滚珠丝杆副的支承方式
• 一端装止推轴承(固定－自由式) 如图a所 示。这种安装方式的承载能力小，轴向 刚度低，仅适应于短丝杆。
• 一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承 (固定－支承式) 如图b所示。滚珠丝杆较 长时，一端装止推轴承固定，另一端由 深沟球轴承支承。为了减少丝杆热变形 的影响，止推轴承的安装位置应远离热 源。
机械制造装备设计 18
• 两端装推力轴承(单推—单推式或双推—单推式) 如图c所示。这种方式是对丝杠进行预拉伸安装。 这样做的好处是：减少丝杠因自重引起的弯曲变 形；在推力轴承预紧力大于丝杠最大轴向载荷 1/3的条件下，丝杠拉压刚度可提高四倍；丝杠 不会因温升而伸长，从而保持丝杠的精度。
• 两端装双重止推轴承及深沟球轴承(固定－固定 式) 如图d所示。为提高刚度，丝杆两端采用双 重支承，如止推轴承和深沟球轴承，并施加预紧 拉力。这种结构方式可使丝杆的热变形转化为止 推轴承的预紧力。
机械制造装备设计 13
• 双螺母螺纹式消隙 如图所示，利用一个 螺母上的外螺纹，通过圆螺母调整两个 螺母的相对轴向位置实现预紧，调整好 后用另一个圆螺母锁紧，这种结构调整 方便，且可在使用过程中，随时调整， 但预紧力大小不能准确控制。
机械制造装备设计 14
双螺母螺纹消隙图例
机械制造装备设计 15
机械制造装备设计 8
内循环式滚珠丝杠结构图例
机械制造装备设计 9
3．滚珠丝杆副间隙的调整
• 为了保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向 刚度，必须消除滚珠丝杆螺母副轴向间 隙。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，使每个 螺母中的滚珠分别接触丝杆滚道的左右 两侧。用这种方法预紧消除轴向间隙时， 预紧力一般应为最大轴向负载的l/3。当 要求不太高时，预紧力可小于此值。
机械制造装备设计 10
• 双螺母垫片式消隙：如图所示，此种形 式结构简单可靠、刚度好，应用最为广 泛，在双螺母间加垫片的形式可由专业 生产厂根据用户要求事先调整好预紧力， 使用时装卸非常方便。
机械制造装备设计 11
双螺母垫片调整法(中间加垫片)图例
机械制造装备设计 12
双螺母垫片调整法(端部加垫片)图例