机电一体化技术讲稿
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结构的特点：工艺简单、 径向尺寸小、易于制造。 但是挡珠器刚性差、易磨 损。
②插管式
用一弯管1代替螺纹凹槽，弯管的两端插入与螺纹滚道5相 切的两个内孔，用弯管的端部引导滚珠4进入弯管，构成滚 珠的循环回路，再用压板2和螺钉将弯管固定。
结构简单、容易制造。但是径向尺寸较大，弯管端部用作 挡珠器比较容易磨损。
滚珠总数N一般不超过150个。
5．滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧
常用的几种调整预紧方法
(1)双螺母螺纹预紧调整式 (2)双螺母齿差预紧调整式 (3)双螺母垫片调整预紧式 (4)弹簧式自动调整预紧式 (5)单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过 盈预紧式
(1)双螺母螺纹预紧调整
如图所示，螺母3的外端有凸缘，而螺母4的外端虽无凸 缘，但制有螺纹，并通过二个圆螺母固定。调整时旋转 圆螺母2消除轴向间隙并产生一定的预紧力，然后用锁 紧螺母1锁紧。预紧后两个螺母中的滚珠相向受力(如图 b)，从而消除轴向间隙。其特点是结构简单、刚性好、 预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地调整。
2.1.3 滚珠丝杠传动部件
1．组成及特点
组成：由丝杆3、螺母 2、滚珠4和反向器(滚 珠循环反向装置)1等
四部分组成。(3.26)
优点 ：轴向刚度高、 运动平稳、传动精度 高；不易磨损，使用 寿命长等优点。
缺点：不能自锁，具
有传动的可逆性。
结构
பைடு நூலகம்运行轨迹
2．滚珠丝杠副的典型结构类型：
(1)螺纹滚道型面(法向)的形状及主要尺寸 滚道型面与滚珠接触点之法线与丝杠轴向之垂线 间的夹角被称为接触角，一般为45° 。 单圆弧型：图(a)有： R／rb有1.04和1.1l两种。 双圆弧型： 图(b)
机电一体化技术讲稿
本节重点
1.丝杠螺母传动机构的基本传动形式；丝 杠螺母副的的组成及特点； 2.滚珠丝杠副的典型结构；循环方式；预 紧方式； 3.滚珠丝杠副的选择方法
实例：X-Y工作台的结构
2.1 传动部件的选择与设计
2.1.1 机械传动部件及其功能要求 ①精密化——
②高速化——
③小型化、轻量化——
常见的机械传动机构
螺旋传动 齿轮传动 同步带传动 高速带传动 非线性传动 ……
2.1.2 丝杆螺母机构基本传动形式
丝杠
螺母
转 动
移 动
（5）其它传动方式（例差动传动方式）
原1可基02理本动)两：导螺段丝程母螺杆的1纹的上大，移有小其动基相旋距本差向离导较相为程少同s(＝，或。n则螺(当1可0距丝l—获)杆不l0得22)同，较转的如小动(果的时如位两，l01、 移s。 应用场合：多用于各种微动机构中。
公称直径d0 ： 基本导程l0(或螺距t) ： 行程l： 还有丝杆螺纹大径d、丝杆螺纹小径d1、滚珠直径db、螺 母螺纹大径D、螺母螺纹小径D1、丝杆螺纹全长ls等。
基本导程的大小的确定
根据机电一体化系统的精度要求确定：
精度要求高时应选取较小的基本导程。滚珠 的工作圈(或列)数和工作滚珠的数量N由试验 可知：第一、第二和第三圈(或列)分别承受 轴向载荷的50%、30%和20%左右。因此， 工作圈(或列)数一般取2.5～3.5。
整也不方便。 沿螺母圆周均匀分布。
浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副
结构特点:反向器1上的安装孔有0.01～0.015mm的配合间隙，反
向器弧面上加工有圆弧槽，槽内安装拱形片簧4，外有弹簧套2，籍助 拱形片簧的弹力，始终给反向器一个径向推力，使位于回珠圆弧槽内 的滚珠与丝杆3表面保持一定的压力，从而使槽内滚珠代替了定位键 而对反向器起到自定位作用。
工作原理
(2)双螺母齿差预紧调整式
结构如图，二个螺母
内齿轮
的两端分别制有圆柱齿
外齿轮
轮3，二者齿数相差一
个齿，通过二端的二个
内齿轮2与上述圆柱齿
轮相啮合并用螺钉和定
位销固定在套筒1上。
方法：调整时先取下二端的内齿轮2，当二个滚珠螺母相对 于套筒同一方向转动同一个齿后固定后，则一个滚珠螺母相 对于另一个滚珠螺母产生相对角位移，使二个滚珠螺母产生 相对移动，从而消除间隙并产生一定的预紧力。
特点：可实现定量调整。即可进行精密微调(如0.002mm)， 使用中调整较方便。
(3)双螺母垫片调整预紧式
如图所示，调整垫片1的厚度，可使两螺母2产 生相对位移，以达到消除间隙、产生预紧拉力 之目的。其特点是结构简单刚度高、预紧可靠， 但使用中调整不方便。
(4)弹簧式自动调整预紧式
如图所示，双螺 母中一个活动另 一个固定，用弹 簧使其之间产生 轴向位移并获得 预紧力。
③端盖式
构造：在螺母1上钻出纵 向孔作为滚子回程滚道，螺 母两端装有两块扇形盖板或 套筒2，滚珠的回程道口就 在盖板上。滚道半径为滚珠 直径的1.4～1.6倍。
特点：结构简单、工艺性 好，但滚道吻接和弯曲处圆 角不易做准确而影响其性能， 故应用较少。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
优点：在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口的自动对接，通道流
畅、摩擦特性较好，更适用于高速、高灵敏度、高刚性的精密进给系 统。
外循环
从结构上看，外循环有三 种形式：
①螺旋槽式 ：在螺母2的 外圆表面上铣出螺纹凹槽， 槽的两端钻出二个与螺纹 滚道相切的通孔，螺纹滚 道内装入二个挡珠器4引 导滚珠3通过这二个孔， 应用套筒1盖住凹槽，构 成滚珠的循环回路。
(2)滚珠的循环方式 (3.2)
有内循环和外循 环二种
内循环 ：如图
优点：滚珠循环
的回路短、流畅
性好、效率高、
螺母的径向尺寸 工作原理：在螺母2的侧面孔内装有
也较小。
接通相邻滚道的反向器4，利用反向器 引导滚珠3越过丝杆1的螺纹顶部进入相
缺点：反向器加 邻滚道，形成一个循环回路。一般在同
工 困 难 、 装 配 调 一螺母上装有2～4个滚珠用反向器，并
特点：能消除使 用过程中由于磨 损或弹性变形产 生的间隙。但其 结构复杂、轴向 刚度低。
(5)单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式
图为变位导程自预紧方 式。它是在滚珠螺母体 内的两列循环滚珠链之 间，使内螺纹滚道在轴 向制作一个Δl0的导程突 变量，从而使二列滚珠 在轴向错位而实现预紧。 预紧力的大小取决于Δl0 和单列滚珠的径向间隙。 特点：结构简单紧凑， 但使用中不能调整，且 制造困难。
②插管式
用一弯管1代替螺纹凹槽，弯管的两端插入与螺纹滚道5相 切的两个内孔，用弯管的端部引导滚珠4进入弯管，构成滚 珠的循环回路，再用压板2和螺钉将弯管固定。
结构简单、容易制造。但是径向尺寸较大，弯管端部用作 挡珠器比较容易磨损。
滚珠总数N一般不超过150个。
5．滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧
常用的几种调整预紧方法
(1)双螺母螺纹预紧调整式 (2)双螺母齿差预紧调整式 (3)双螺母垫片调整预紧式 (4)弹簧式自动调整预紧式 (5)单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过 盈预紧式
(1)双螺母螺纹预紧调整
如图所示，螺母3的外端有凸缘，而螺母4的外端虽无凸 缘，但制有螺纹，并通过二个圆螺母固定。调整时旋转 圆螺母2消除轴向间隙并产生一定的预紧力，然后用锁 紧螺母1锁紧。预紧后两个螺母中的滚珠相向受力(如图 b)，从而消除轴向间隙。其特点是结构简单、刚性好、 预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地调整。
2.1.3 滚珠丝杠传动部件
1．组成及特点
组成：由丝杆3、螺母 2、滚珠4和反向器(滚 珠循环反向装置)1等
四部分组成。(3.26)
优点 ：轴向刚度高、 运动平稳、传动精度 高；不易磨损，使用 寿命长等优点。
缺点：不能自锁，具
有传动的可逆性。
结构
பைடு நூலகம்运行轨迹
2．滚珠丝杠副的典型结构类型：
(1)螺纹滚道型面(法向)的形状及主要尺寸 滚道型面与滚珠接触点之法线与丝杠轴向之垂线 间的夹角被称为接触角，一般为45° 。 单圆弧型：图(a)有： R／rb有1.04和1.1l两种。 双圆弧型： 图(b)
机电一体化技术讲稿
本节重点
1.丝杠螺母传动机构的基本传动形式；丝 杠螺母副的的组成及特点； 2.滚珠丝杠副的典型结构；循环方式；预 紧方式； 3.滚珠丝杠副的选择方法
实例：X-Y工作台的结构
2.1 传动部件的选择与设计
2.1.1 机械传动部件及其功能要求 ①精密化——
②高速化——
③小型化、轻量化——
常见的机械传动机构
螺旋传动 齿轮传动 同步带传动 高速带传动 非线性传动 ……
2.1.2 丝杆螺母机构基本传动形式
丝杠
螺母
转 动
移 动
（5）其它传动方式（例差动传动方式）
原1可基02理本动)两：导螺段丝程母螺杆的1纹的上大，移有小其动基相旋距本差向离导较相为程少同s(＝，或。n则螺(当1可0距丝l—获)杆不l0得22)同，较转的如小动(果的时如位两，l01、 移s。 应用场合：多用于各种微动机构中。
公称直径d0 ： 基本导程l0(或螺距t) ： 行程l： 还有丝杆螺纹大径d、丝杆螺纹小径d1、滚珠直径db、螺 母螺纹大径D、螺母螺纹小径D1、丝杆螺纹全长ls等。
基本导程的大小的确定
根据机电一体化系统的精度要求确定：
精度要求高时应选取较小的基本导程。滚珠 的工作圈(或列)数和工作滚珠的数量N由试验 可知：第一、第二和第三圈(或列)分别承受 轴向载荷的50%、30%和20%左右。因此， 工作圈(或列)数一般取2.5～3.5。
整也不方便。 沿螺母圆周均匀分布。
浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副
结构特点:反向器1上的安装孔有0.01～0.015mm的配合间隙，反
向器弧面上加工有圆弧槽，槽内安装拱形片簧4，外有弹簧套2，籍助 拱形片簧的弹力，始终给反向器一个径向推力，使位于回珠圆弧槽内 的滚珠与丝杆3表面保持一定的压力，从而使槽内滚珠代替了定位键 而对反向器起到自定位作用。
工作原理
(2)双螺母齿差预紧调整式
结构如图，二个螺母
内齿轮
的两端分别制有圆柱齿
外齿轮
轮3，二者齿数相差一
个齿，通过二端的二个
内齿轮2与上述圆柱齿
轮相啮合并用螺钉和定
位销固定在套筒1上。
方法：调整时先取下二端的内齿轮2，当二个滚珠螺母相对 于套筒同一方向转动同一个齿后固定后，则一个滚珠螺母相 对于另一个滚珠螺母产生相对角位移，使二个滚珠螺母产生 相对移动，从而消除间隙并产生一定的预紧力。
特点：可实现定量调整。即可进行精密微调(如0.002mm)， 使用中调整较方便。
(3)双螺母垫片调整预紧式
如图所示，调整垫片1的厚度，可使两螺母2产 生相对位移，以达到消除间隙、产生预紧拉力 之目的。其特点是结构简单刚度高、预紧可靠， 但使用中调整不方便。
(4)弹簧式自动调整预紧式
如图所示，双螺 母中一个活动另 一个固定，用弹 簧使其之间产生 轴向位移并获得 预紧力。
③端盖式
构造：在螺母1上钻出纵 向孔作为滚子回程滚道，螺 母两端装有两块扇形盖板或 套筒2，滚珠的回程道口就 在盖板上。滚道半径为滚珠 直径的1.4～1.6倍。
特点：结构简单、工艺性 好，但滚道吻接和弯曲处圆 角不易做准确而影响其性能， 故应用较少。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
优点：在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口的自动对接，通道流
畅、摩擦特性较好，更适用于高速、高灵敏度、高刚性的精密进给系 统。
外循环
从结构上看，外循环有三 种形式：
①螺旋槽式 ：在螺母2的 外圆表面上铣出螺纹凹槽， 槽的两端钻出二个与螺纹 滚道相切的通孔，螺纹滚 道内装入二个挡珠器4引 导滚珠3通过这二个孔， 应用套筒1盖住凹槽，构 成滚珠的循环回路。
(2)滚珠的循环方式 (3.2)
有内循环和外循 环二种
内循环 ：如图
优点：滚珠循环
的回路短、流畅
性好、效率高、
螺母的径向尺寸 工作原理：在螺母2的侧面孔内装有
也较小。
接通相邻滚道的反向器4，利用反向器 引导滚珠3越过丝杆1的螺纹顶部进入相
缺点：反向器加 邻滚道，形成一个循环回路。一般在同
工 困 难 、 装 配 调 一螺母上装有2～4个滚珠用反向器，并
特点：能消除使 用过程中由于磨 损或弹性变形产 生的间隙。但其 结构复杂、轴向 刚度低。
(5)单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式
图为变位导程自预紧方 式。它是在滚珠螺母体 内的两列循环滚珠链之 间，使内螺纹滚道在轴 向制作一个Δl0的导程突 变量，从而使二列滚珠 在轴向错位而实现预紧。 预紧力的大小取决于Δl0 和单列滚珠的径向间隙。 特点：结构简单紧凑， 但使用中不能调整，且 制造困难。