絲杠的選型及計(jì)算

1、絲杠的選型及計(jì)算3.1絲杠的介紹3.1.1絲杠螺母機(jī)構(gòu)基本傳動(dòng)形式絲杠螺母機(jī)構(gòu)乂稱螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)?直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有以傳遞能量為主的（如螺旋壓力機(jī)），也有以傳遞運(yùn) 動(dòng)為主的（如工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠）。絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦之分?；瑒?dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加 工方便，制造成本低，具有自鎖功能。但其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（30%40%。 滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造成本高。 但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動(dòng) 效率高（92%98% ,因此選用滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)。根據(jù)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)選擇絲杠傳動(dòng)螺母移動(dòng)的形式，該傳動(dòng)形式需要限 制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需導(dǎo)向裝

2、置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，絲杠剛性較好，適用于工作 行程較大的場(chǎng)合。3.1.2滾珠絲杠副的組成及特點(diǎn)滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝有 中間傳動(dòng)元件一滾珠。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)由絲杠，螺母，滾珠，和反向器等四部 分組成。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，為防止?jié)L珠從滾道端面掉出， 在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置構(gòu)成滾珠的循環(huán)返回通道，從而形成滾珠流動(dòng)的閉合通路。滾珠絲杠副與滑動(dòng)絲杠副相比，除上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有軸向剛度高，運(yùn)動(dòng)平 穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，不易磨損，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于不能自鎖，具有傳動(dòng)的 可逆性，在用做升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，需要采取制動(dòng)等措施。3.1.3

3、滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)形式按照用途和制造工藝的不同，滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式很多。一般，根據(jù)鋼球的 循環(huán)形式，消除軸向間隙和調(diào)整預(yù)緊的方法以及螺紋滾道法向截面形狀的不同 ， 將其區(qū)分成不同的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行研究。1）鋼球循環(huán)方式按鋼球返回時(shí)是否脫離絲杠表面可分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩大類，見表3-11。若鋼球在循環(huán)過程中，始終與絲杠表面保持接觸，稱內(nèi)循環(huán)；否則，稱外循環(huán)。通常，把在同一螺母上所具有的循環(huán)回路的數(shù)目，稱為鋼球的列數(shù)，常用的有24列。而把每一循環(huán)回路中鋼球所經(jīng)過的螺紋滾道圈數(shù) （導(dǎo)程數(shù)）稱為工作圈表3-1鋼球的循環(huán)方式類別形式特點(diǎn)內(nèi)循環(huán)優(yōu)點(diǎn)：返回通道短，一個(gè)循環(huán) 只有一圈鋼球，流暢性好，摩 擦損失小，效

4、率局,徑向尺寸 小,剛性好缺點(diǎn):返向器鋼球返回通道的 曲面加工復(fù)雜外循環(huán)端蓋式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊,工藝性好 缺點(diǎn)：循環(huán)回路長(zhǎng),流暢性差, 鋼球通過短槽時(shí)易卡住螺旋槽式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，承載能力人缺點(diǎn)：鋼球流暢性較差，擋珠 器較易磨損插官式優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，鋼 球的流暢性好，應(yīng)用較廣 缺點(diǎn)：凸出式的插管凸出于螺 母外部，徑向尺寸較大2）消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方式滾珠絲杠副中的間隙對(duì)傳動(dòng)精度影響較大。 當(dāng)精度要求不高時(shí)，可采用單螺 母,并對(duì)絲杠和螺母進(jìn)行選配，或進(jìn)行預(yù)緊以減小配合間隙。當(dāng)精度要求較高時(shí)， 常采用雙螺母，通過調(diào)整兩個(gè)螺母間的軸向位置，以消除軸向間隙，并進(jìn)行預(yù)緊, 提高傳動(dòng)

5、的定位精度、重復(fù)定位精度及軸向剛度。預(yù)緊力一般約取最大軸向載荷的1/3。表3-2為幾種常用的消除間隙和調(diào)整預(yù)緊的方式。表3-2消除間隙和調(diào)整預(yù)緊的方式類型特點(diǎn)墊片式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，剛度高，但不易實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整，螺紋滾道有磨損時(shí)，不能隨時(shí)消 除間隙和預(yù)緊。適用于重載傳動(dòng)和一般精度要求的場(chǎng)合圓螺 母式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便。但容易松動(dòng)，不夠準(zhǔn)確。一般用于剛度要求不高及 需要隨時(shí)調(diào)整預(yù)緊力的場(chǎng)合齒差式調(diào)整精度較高，要求 S較小時(shí)，所需齒數(shù)較多，結(jié)構(gòu)尺寸較大，且齒圈的模數(shù)m較小，聯(lián)接剛度較差，適用于高精度傳動(dòng)場(chǎng)合3）螺紋滾道法向截型螺紋滾道法向截型（或稱滾道型面），是指通過滾珠中心的螺旋線的法

6、向平面與絲杠或螺母滾道型面的交線的形狀3.2絲杠的選型初步選取絲杠數(shù)據(jù)見表3-3表3-3所選絲杠參數(shù)公稱直徑/mm導(dǎo)程/mm205滾珠絲杠的工作長(zhǎng)度計(jì)算:L l工作臺(tái)l行程l余量X方向絲杠的的工作長(zhǎng)度計(jì)算：lx 30042020740mmY方向絲杠的工作長(zhǎng)度：ly 35050020870mmX方向絲杠的工作載荷：Fx800NY方向絲杠的工作載何：Fy800N由丁兩方向絲杠的公況為，每天開機(jī)六小時(shí)，每年300個(gè)工作日。工作八年 以上，依工作要求和工作條件，初選外循環(huán)插管式，預(yù)緊采用雙螺母型，圓螺母 調(diào)隙，導(dǎo)珠管凸出式，3級(jí)精度，定位滾珠副，絲杠材料：CWMn鋼；滾道硬 度為 5862HRC d0

7、 20mm,Ph 4mm, DW 2.381mm, j k 3.5 1, rs 0.55Dw，螺 紋右旋， 3 39' 型號(hào)為 CLT-2004-3.5-P3 , Ca 8850 N, Coa 24700W。絲杠的傳動(dòng)精度為0.04mmTh 8 6 300 14400h絲杠的轉(zhuǎn)速：n2250r / min絲杠的工作載荷：F=800N3.3絲杠的校核壽命計(jì)算:CoeKhKKH Kl f 5810.4 8850滿足壽命要求。式中F軸向載荷，取F= 800N;Kh -壽命系數(shù)，Kh(Lh/500)1/3 3.1072Lh工作壽命，取Lh =15000Kf載荷系數(shù)，取Kf =1.2KH 動(dòng)載荷

8、硬度影響系數(shù)，取Kh=1.0Kl短行程系數(shù)，取Kl=1.0Kn轉(zhuǎn)速系數(shù)，取Kn =0.5107靜載荷條件計(jì)算：C0a KfK'h F 96024700滿足條件螺母長(zhǎng)度72mm, Ph 4mm,余程為10mmX方向螺紋長(zhǎng)度L0 420 300 2 10 740mm取支撐跨矩h 760mm絲杠全長(zhǎng)最大為780mmY方向螺紋長(zhǎng)度：L=500+350+20=870mm取支撐跨矩：l1 890mm絲杠全長(zhǎng)最大為910mmF-F支撐方式的絲杠不受壓縮力作用，不校核壓桿穩(wěn)定性 絲杠彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速：ncrLc29910f22 當(dāng) Lc查表f2 4.73d2 d0 1.2Dw 20 1.2 2.381

9、 17.14mm 0.01714m300780 740Lc42010600mm 0.6m222 0.01714 ncr 9910 4.732 10570.1r / min 250r / min0.62預(yù)拉深量：取溫升3.5oc螺紋深長(zhǎng)量:tu a t lu 2.55 10 6 3.5 0.74 6.6045um絲杠的全長(zhǎng)深長(zhǎng)量:tu2.55106 3.5 0.786.9615um取預(yù)拉伸量:4.5um預(yù)拉伸力:FtL04.510 62_-0.017142 2.140.74,110800301.01N N3所選絲杠預(yù)拉伸力滿足要求。3.4絲杠設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題絲杠由丁其精度要求高，制造比較復(fù)雜，

10、所以在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意如下問題：1）受力合理為了保證定位精度，除考慮絲杠剛度外，還應(yīng)在結(jié)構(gòu)布置上盡可能使螺母和 絲杠同樣受拉或受壓，以使兩者軸向變形方向一致，減少螺母與絲杠之間的導(dǎo)程 變形量之差。此外，滾珠螺旋傳動(dòng)應(yīng)盡量避免承受徑向載荷，以免使絲杠彎曲，若 絲杠上有齒輪等產(chǎn)生徑向載荷的元件，則應(yīng)使其盡可能靠近絲杠，螺母所受的傾 覆力矩，力求部件移動(dòng)阻力的合力通過絲杠軸線。2）防止逆轉(zhuǎn)滾珠螺旋傳動(dòng)反行程不能自鎖，為了使螺旋傳動(dòng)受軸向力后 不發(fā)生逆轉(zhuǎn)，應(yīng) 設(shè)置防止逆轉(zhuǎn)的裝置： 采用本身不能逆?zhèn)鲃?dòng)的電液脈沖馬達(dá)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)元件。 采用可自鎖的蝸桿傳動(dòng)等作中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 采用電磁或液壓制動(dòng)器，或選用本身帶制動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)。 采用能鎖住某一方向傳動(dòng)的超越離合器。3）安全裝置垂直安裝的滾珠螺旋傳動(dòng)，容易發(fā)生螺母從絲杠螺紋滾道上脫出而造成事 故，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置防止螺母脫出的安全裝置， 如限位擋塊或安全制 動(dòng)器等。4）控制升溫設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意時(shí)滾珠絲杠傳動(dòng)遠(yuǎn)離熱源，并采用油浴，氣冷等方法減小溫升， 以減少絲杠的熱變形；或在安裝時(shí)對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，以抵消運(yùn)行時(shí)因發(fā)熱后引 起的絲杠伸長(zhǎng)。5）密封與潤(rùn)滑為防止塵埃和污物進(jìn)入螺紋滾道,妨礙鋼球運(yùn)轉(zhuǎn)的流暢性并且加速鋼球