課題4-滾珠絲杠副的應用

1．了解滾珠絲杠副的結構、特點及應用。2．了解滾珠絲杠副的分類。3．熟悉滾珠絲杠副的支撐方式。4．了解滾珠絲杠副支承軸承的配合公差。5．掌握滾珠絲杠副軸向間隙的消除和預緊力的調(diào)整。6．了解滾珠絲杠副軸向間隙調(diào)整機構的形式。課題4滾珠絲杠副的應用學習目標課題4滾珠絲杠副的應用一、滾珠絲杠副的傳動特點及應用1．結構原理圖6-4-1滾珠絲杠副的結構1—絲杠2—回珠管3—滾珠4—螺母課題4滾珠絲杠副的應用2．傳動特點及應用（1）傳動特點1）傳動效率高，摩擦損失小。2）傳動轉(zhuǎn)矩小，傳動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高，同步性好。3）有可逆性，可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，也可以將直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動，即絲杠和螺母都可以作為主動件。課題4滾珠絲杠副的應用4）給予適當預緊，可消除絲杠和螺母的間隙，從而提高剛度，消除反向時的空行程死區(qū)，提高定位精度。5）磨損小，使用壽命長，精度保持性好。6）制造工藝復雜，滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度高，表面粗糙度值要求小，制造成本高。7）不能自鎖，特別是用于升降的場合，由于重力的作用，下降時當傳動切斷后，不能停止運動，故常在傳動系統(tǒng)中增加制動裝置。課題4滾珠絲杠副的應用（2）應用目前在各類機床，特別是各類數(shù)控機床的直線運動以及進給系統(tǒng)中均普遍采用滾珠絲杠副，特別適用于精密傳動的數(shù)控機床以及自動控制裝置、升降機構、精密測量儀器、車輛轉(zhuǎn)向機構等對傳動精度要求較高的場合。課題4滾珠絲杠副的應用二、滾珠絲杠螺母傳動的結構1．按螺紋滾道型面分單圓弧形和雙圓弧形（1）單圓弧形單圓弧形滾珠絲杠副的結構如圖6-4-2所示，其接觸角多為45°，且隨初始徑向間隙和軸向力而變化；r0/R值過高時，摩擦損失增加；r0/R值過低時，承載能力降低；效率、承載能力及軸向剛度不穩(wěn)定；必須采用雙螺母結構；易進入臟物。課題4滾珠絲杠副的應用圖6-4-2單圓弧形滾珠絲杠副課題4滾珠絲杠副的應用（2）雙圓弧形雙圓弧形滾珠絲杠副的結構如圖6-4-3所示，其接觸角多為45°，但工作中接觸角不變化；r0/R比值過高時，摩擦損失增加；r0/R值過低時，承載能力下降；承載能力及軸向剛度比較穩(wěn)定；易實現(xiàn)無間隙或有預緊力的傳動副；磨損比小。課題4滾珠絲杠副的應用圖6-4-3雙圓弧形滾珠絲杠副課題4滾珠絲杠副的應用2．按滾珠循環(huán)方式分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)（1）外循環(huán)1）插管式。它就是用彎管插入螺母的通孔代替螺旋回珠槽作為滾珠返回通道，這種方式工藝性好，但螺母徑向外形尺寸較大，不易在設備上安裝，如圖6-4-4所示。2）螺旋槽式。特點是徑向尺寸較小，便于安裝，加工工藝性好，但擋珠器形狀復雜，易磨損，剛度差，如圖6-4-5所示。課題4滾珠絲杠副的應用圖6-4-4插管式滾珠絲杠副（外循環(huán)）a）六角螺釘擋珠b）一字槽螺釘擋珠1―螺母2―彎管3―滾珠4―絲杠5―擋珠器課題4滾珠絲杠副的應用圖6-4-5螺旋槽式滾珠絲杠副（外循環(huán)）a）六角螺釘擋珠b）內(nèi)六角螺釘擋珠課題4滾珠絲杠副的應用3）端蓋式。特點是結構緊湊，工藝性較好，但滾珠經(jīng)過滾道短槽時，易發(fā)生卡珠現(xiàn)象，如圖6-4-6所示。圖6-4-6端蓋式滾珠絲杠副（外循環(huán)）課題4滾珠絲杠副的應用（2）內(nèi)循環(huán)滾珠的循環(huán)在返回過程中與絲杠始終保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)方式滾珠循環(huán)回路短，工作珠少，流暢性好，摩擦損失小，傳動效率高，但反向器結構復雜，制造比較困難，如圖6-4-7所示。課題4滾珠絲杠副的應用圖6-4-7內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副a）扁圓鑲塊反向器b）圓柱凸件反向器課題4滾珠絲杠副的應用三、滾珠絲杠副的支撐和支撐軸承的配合公差1．支撐方式圖6-4-8滾珠絲杠的支承方式a）一端裝角接觸球軸承b）一端裝組合式角接觸球軸承，另一端裝深溝球軸承c）兩端裝深溝球軸承d）兩端裝角接觸球軸承課題4滾珠絲杠副的應用（1）一端裝角接觸球軸承如圖6-4-8a所示，這種安裝支撐方式只適用于短絲杠，它的承載能力小，軸向剛度低。一般用于數(shù)控機床的調(diào)整環(huán)節(jié)或小規(guī)模升降臺銑床的垂直坐標中。（2）一端裝組合式角接觸球軸承，另一端裝深溝球軸承如圖6-4-8b所示，當絲杠較長時，一端固定，另一自由端裝深溝球軸承。一般用于要求中等速度的回轉(zhuǎn)坐標軸中。課題4滾珠絲杠副的應用（3）兩端裝深溝球軸承如圖6-4-8c所示，此種方式承受剛度小。一般用于中等速度回轉(zhuǎn)坐標軸及軸向載荷較小的坐標軸中。（4）兩端裝角接觸球軸承如圖6-4-8d所示，這種支撐方式可承受較高的軸向載荷，適用于高速度、高精度回轉(zhuǎn)坐標軸中，這種支撐方式最大的特點是滾珠絲杠被施加預拉伸，由此來補償因滾珠絲杠在高速回轉(zhuǎn)時摩擦升溫而引起的熱變形。課題4滾珠絲杠副的應用2．支撐軸承的配合公差固定軸承及支撐軸承配合公差見表6-4-1。表6-4-1固定軸承及支撐軸承配合公差課題4滾珠絲杠副的應用四、滾珠絲杠和螺母軸向間隙的調(diào)整和預緊1．調(diào)整機構的形式（1）墊片式調(diào)整機構圖6-4-9墊片式調(diào)整機構課題4滾珠絲杠副的應用（2）螺紋式調(diào)整機構圖6-4-10螺紋式調(diào)整機構1、3、4―螺母2―螺母座5―長鍵課題4滾珠絲杠副的應用（3）彈簧式調(diào)整機構圖6-4-11彈簧式調(diào)整機構形式之一圖6-4-12彈簧式調(diào)整機構形式之二課題4滾珠絲杠副的應用（4）齒差式調(diào)整機構圖6-4-13齒差式調(diào)整機構課題4滾珠絲杠副的應用（5）隨動式調(diào)整機構圖6-4-14隨動式調(diào)整機構1―活動螺母2―固定螺母3―滾針軸承課題4滾珠絲杠副的應用2．預緊力的確定預緊力產(chǎn)生的接觸變形量可用下式計算：式中δ——預緊力產(chǎn)生的變形量，mm；Fy——軸向預緊力，N；zΣ——滾珠數(shù)量，zΣ=圈數(shù)×列數(shù)；課題4滾珠絲杠副的應用z——一圈的滾珠數(shù)，

Fa——軸向載荷，N；D0——滾珠絲杠的公稱直徑，mm；d0——滾珠直徑，mm。課題4滾珠絲杠副的應用五、技能訓練——滾珠絲杠副磨損后的預緊

力調(diào)整以墊片式調(diào)整機構為例，當滾珠絲杠副經(jīng)較長時間使用后，滾道及滾珠磨損，部分預緊力釋放，會影響加工精度，因此需要進行調(diào)整，可增加墊片厚度來恢復預緊力。墊片厚度的增加量為δ，新墊片厚度及裝配可以用如下方法確定及操作：課題4滾珠絲杠副的應用（1）制造廠在裝配滾珠絲杠副預緊時，墊片的厚度按游隙和預緊變形量確定。墊片預壓變形量用下式計算：式中F預——滾珠絲杠的預緊力（從制造廠家查詢），N；

E——墊片材料的彈性模量（從制造廠家查詢），N/mm2；

L——預緊前墊片的厚度（從制造廠家查詢），mm；

A——墊片的橫截面積，mm2；

ΔL——墊片的預壓變形量，mm。課題4滾珠絲杠副的應用絲杠副磨損后，由于部分預緊力釋放，墊片的變形量相應減小，設絲杠磨損后墊片的變形量為ΔL′，則墊片應增加的厚度為：課題4滾珠絲杠副的應用（2）把滾珠絲杠副保持裝配狀態(tài)整體拆下來。在拆卸松開螺母前，把電阻應變片沿軸向貼在墊片上，把應變片的兩極接到靜態(tài)應變儀上，然后松開螺母，使墊片完全放松。這時就可以從靜態(tài)應變儀上讀出應變值，此值即為ΔL′，由此就可求出δ值。拆卸完螺母，應校核墊片的實際厚度L，必要時按校核的L值修正ΔL。這樣就可確定新墊片的厚度為L+δ。課題4滾珠絲杠副的應用（3）按確定的厚度制造新墊片，并用新墊片重新裝配滾珠絲杠副，就可以正常工作了。課題4滾珠絲杠副的應用思