滚珠丝杠设计说明书

xxxx大学

题目：《滚珠丝杠结构设计》

学院：职业技术教育学院

专业：机械工程

班级：机械Z125班

学号：

姓名：

指导教师：

2015年1月14日

摘要：螺旋传动是应用非常广泛的机械传动之一，最常见的一种是滑动螺旋传动。但是，由于滑动螺旋传动的接触螺旋面间存在着比较大的滑动摩擦阻力，故其传动效率低、磨损快、使用寿命短，已不能完全适应现代机械传动在高速度、高效率、高精度等方面的发展要求。

为了减小丝杠传动副的摩擦和提高传动效率，国内外已普遍采用以滚动摩擦代替滑动摩擦原理，简称“滚化”原理，创造了滚珠丝杠副这种先进的新型传动机构。

对于滚珠丝杠副，其结构上的明显特征是：

构件间的可动连接通常不是借助于运动副本身，而是在丝杠和螺母两构件之间利用中间元件（滚珠）来实现的。滚珠丝杠副是在丝杠与螺母旋合螺旋槽之间放置适量滚珠作为中间传动体，借助滚珠返回通道，构成滚珠在闭合回路中循环的螺旋传动机构。如图：1-1

图：1-1

根据课题要求，我们对滚珠丝杠进行了以下设计：

有效导程1000，丝杠直径50mm

滚珠丝杠结构设计说明书

一、滚珠丝杠的预拉伸结构设计

丝杠又称丝杆．它是机械传动上最常使用的传动元件．其主要功能是将旋转运动转换成直线运动．既可以使用较小的转矩得到很大的推力，又可以作为减速装置，得到很大的减速比；也有将直线运动变成旋转运动的。丝杠作为高精度的动力驱动装置，应用越来越广泛。采用丝杠两端固定的安装方式，需要作预拉伸处理。目的是减小丝杠工作中因热膨胀、自重引起的弹性变形从而加大导程，影响传动比和传动精度。对要求精密的传动丝杠，需要热膨胀补偿。而丝杠预拉伸就是常用的补偿方式。

在丝杠制造时，使丝杠螺纹部分的长度小于公称长度一个预拉伸量，预拉伸量略大于热膨胀量。装配时，通过一定拉伸结构，将丝杠拉长一个预拉伸量，使丝杠螺纹部分达到公称长度。工作时，热膨胀量抵消部分预拉伸量，丝杠拉应力下降，但长度不变。从而保证螺距精度不受热膨胀的影响。

二、丝杠两端采用双螺母防松设计

依其可靠性和拆装的方便，在机械装备中的螺栓联接多采用双螺母防松。众

所周知，螺栓联接采用双螺母防松与单螺母防松的原理是一致的，即“自锁”所不同之处在于双螺母防松效果远高于单螺母防松。究其原因是２个对顶螺母拧紧后，在２个螺母与螺栓组成的螺纹副中螺牙侧面受到的轴线方向的压力方向相反，从而当外力使螺纹副中螺牙上的压力减少成为不可能。外力使一方压力减少，而另一方压力必然上升，从而保证了在螺纹副中螺牙上的总压力不变，也即防松总阻力矩不变。“自锁”会得以保证。

圆螺母用止动垫圈又称止退垫圈，俗名王八垫，是一种防止圆螺母松动的垫圈。，垫圈和圆螺母配套使用，使用时垫圈装在螺母开槽的那一侧，紧固后将内外止动耳折弯放到槽里。圆螺母紧固后，分别将内外耳朵扳成轴向，分别卡在轴上的键槽和圆螺母的开口处，这样，圆螺母就不会由于轴的转动而松脱。

三、丝杠螺母副的选择

根据一、二两点的设计及课题要求的滚珠丝杠有效导程1000，丝杠直径50mm，选择的丝杠螺母副的型号：HJG-S FYND 5010-3 。

四、轴承的选择

滚珠丝杠在工作过程中会产生较大的轴向力，因此在设计中我们选用角接触球轴承。角接触球轴承在工作过程中可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高的转速下工作。接触角越大，轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取15 度接触角。在轴向力作用下，接触角会增大。

单列角接触球轴承:只能承受一个方向的轴向负荷，在承受径向负荷时，将引起附加轴向力。并且只能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。角接触球轴承的接触角为40度，因此可以承受很大的轴向负荷。角接触球轴承是非分离型的设计，内外圈的两侧的肩部高低不一。为了提高轴承的负载能力，会把其中一侧的肩部加工得较低，从而让轴承可装进更多的钢球。

双列角接触球轴承:能承受较大的径向负荷为主的径向和轴向联合负荷和力矩负荷，限制轴的两方面的轴向位移。主要用于限制轴和外壳双向轴向位移的部件中双列角接触球轴承内、外圈之间的可倾斜性有限，允许倾斜角取决于轴承的内部间隙、轴承尺寸、内部设计及作用于轴承上的力和力矩，而最大允许倾斜角应保证轴承内不会产生过高的附加应力。若轴承内、外圈之间存在倾斜角，将影响轴承的寿命，同时造成轴承运转精度下降，运转噪声增大。双列角接触球轴承一般采用尼龙保持架或黄铜实体保持架。双列角接触球轴承安装时应注意，虽然轴承可承受双向轴向载荷，但若一侧有装球缺口时，则应注意不要让主要轴向载荷通过有缺口的一侧沟边。在轴承使用时应注意使不带装球缺口的一侧滚道承受主要载荷。

成对双联球轴承:若是成对双联安装，使一对轴承的外圈相对，即宽端面对宽端面，窄端面对窄端面。这样即可避免引起附加轴向力，而且可在两个方向使轴或外壳限制在轴向游隙范围内。因其内外圈的滚道可在水平轴线上有相对位移，所以可以同时承受径向负荷和轴向负荷——联合负荷（单列角接触球轴承只能承受单方向轴向负荷，因此一般都常采用成对安装）。

而两列或者两列以上轴承相对安装（即宽面对宽面，窄面对窄面），可以很好地消除掉轴向所承载的负荷。因此，我们选用型号:

760208TNI的多列角接触球轴承（60°）相对安装,精度等级ISOP4级。

五、丝杠螺母的选择

滚珠丝杠螺母有法兰时，滚珠丝杠可以直接装在螺母座上，而滚珠丝杠没有

法兰时，需要加带螺纹的法兰配在滚珠螺母的三角螺纹上，这样才能与螺母座连接，因此选择法兰型滚珠丝杠螺母。

因为在装配中存在间隙，为满足装配和工作要求，我们采用双螺母垫片式消隙。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调整预紧力，使用时装卸非常方便。

六、联轴器的选择

为满足设计要求，根据滚珠丝杠轴端直径和装配使用要求，选用DJM型单型弹性膜片联轴器，其型号： DJM-04，DJM型单型弹性膜片联轴器；主要特点有：偏心允许范围大，可灵活应用于各种传动系统；拆装迅速，具有很高的装配重复性；无需润滑，无噪音，无磨损，无滑动、摩擦、转动部件，可降低能量损失；结构简单，重量轻；无需维护，停机时肉眼可检查故障；良好的环境适应性，可高温下运转；传东精度高，可靠性高，寿命长。