《機(jī)械基礎(chǔ)》 課件 項(xiàng)目九 分析精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)滾珠絲杠傳動(dòng)

產(chǎn)教融合

任務(wù)導(dǎo)向項(xiàng)目九

分析精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)械基礎(chǔ)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖情境導(dǎo)入

隨機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展，滾珠絲杠機(jī)構(gòu)作為一種高精度的傳動(dòng)部件，大量應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化加工中心、電子精密機(jī)械進(jìn)給機(jī)構(gòu)、伺服機(jī)械手、工業(yè)裝配機(jī)器人、半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備等各種領(lǐng)域。小型搬送輸送機(jī)，將上方線上流轉(zhuǎn)的工件，通過(guò)本裝置下降，搬送到下方線上，順暢地完成工件交接工作。輸送機(jī)的升降是由伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母及負(fù)載滑塊沿著直線導(dǎo)軌作上下平滑移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。在該輸送機(jī)中采用滾珠絲杠的型號(hào)是BSSC2005-1000-FC25-KC16。1.在該機(jī)構(gòu)中為何采用滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。2.描述該升降機(jī)的工作過(guò)程。3.辨別該滾珠絲杠的類型及特點(diǎn)。4.分析BSSC2005-1000-FC25-KC16型號(hào)的滾珠絲杠精度的等級(jí)、公稱直徑、導(dǎo)程、全長(zhǎng)。如何評(píng)價(jià)滾珠絲杠的精度。5.分析該輸送機(jī)中滾珠絲杠采用何種支撐方式并說(shuō)明原因。6.列明滾珠絲杠在垂直使用過(guò)程中的注意點(diǎn)。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.熟悉滾珠絲杠的傳動(dòng)特點(diǎn)；2.掌握滾珠絲杠的類型；3.掌握滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和性能參數(shù)。能力目標(biāo)1.查閱標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，具備識(shí)讀滾珠絲杠型號(hào)的能力；2.具備使用和維護(hù)滾珠絲杠的能力3.具備選用端部支撐方式的能力。育人目標(biāo)1.培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)習(xí)慣；2.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)、精益求精的工匠精神。學(xué)習(xí)方法掃一掃：邊學(xué)邊練電子活頁(yè)工單活頁(yè)工單樣例知識(shí)鏈接一、滾珠絲杠傳動(dòng)特點(diǎn)目錄CONTENTS二、滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理三、識(shí)別滾珠絲杠類型四、滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的參數(shù)五、安裝滾珠絲杠六、滾珠絲杠機(jī)構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)一、滾珠絲杠傳動(dòng)特點(diǎn)螺母同步帶滑臺(tái)絲杠滾珠絲杠作為高精度傳動(dòng)部件，大量應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)加工中心、電子精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)、伺服機(jī)械手、工業(yè)裝配機(jī)器人等領(lǐng)域。直線導(dǎo)軌一、滾珠絲杠傳動(dòng)特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)扭矩小高效率、壽命長(zhǎng)價(jià)格較貴高精度、高剛性優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：能微量、高度進(jìn)給

由滾珠絲杠螺母運(yùn)動(dòng)副、直線導(dǎo)軌、負(fù)載工作臺(tái)、電機(jī)支架、固定端和支撐端組成。該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度的直線進(jìn)給，簡(jiǎn)化了設(shè)備的復(fù)雜程度，降低設(shè)計(jì)成本。滾珠絲杠機(jī)構(gòu)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)二、滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理1.滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

滾珠絲杠螺母副則是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置，主要由絲杠、螺母、滾珠等組成，如右圖所示。滾珠絲杠螺母副是把電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。螺母的螺旋槽的兩端用回珠器連接起來(lái)，使?jié)L珠能夠周而復(fù)始地循環(huán)運(yùn)動(dòng)，管道的兩端還起著擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。滾珠絲杠螺母副必須有可靠的軸向消除間隙的機(jī)構(gòu)，并易于調(diào)整安裝。滾珠絲杠機(jī)構(gòu)二、滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理1.絲杠

：一般與驅(qū)動(dòng)部件連接在一起，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)由電機(jī)直接或間接驅(qū)動(dòng)2.滾珠絲杠組成部分作用1.絲杠3.滾珠2.螺母2.螺母

：一般將所需要移動(dòng)的各種負(fù)載（例如工作臺(tái)、托板、滑座）與螺母連接在一起，再在工作臺(tái)或移動(dòng)滑塊上安裝各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)3.滾珠

：滾珠作為承載體的一部分，直接承受載荷，同時(shí)又作為中間傳動(dòng)元件，以滾動(dòng)的方式傳遞運(yùn)動(dòng)二、滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理二、滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理3.滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的工作原理滾珠絲杠工作原理

在滾珠絲桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)絲杠能夠轉(zhuǎn)動(dòng)而螺母不能轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，螺母及負(fù)載與導(dǎo)向部件（如直線導(dǎo)軌）連接在一起，所以螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度就被限制，這樣螺母及其連接在一起的負(fù)載只能在導(dǎo)向部件作用下作直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向時(shí)，直線的運(yùn)動(dòng)方向也同時(shí)發(fā)生改變，螺母及負(fù)載滑塊將進(jìn)行反向的直線運(yùn)動(dòng)，所以負(fù)載能進(jìn)行往返直線運(yùn)動(dòng)。

1.軋制滾珠絲杠：用于傳送，即把物品從一點(diǎn)傳送到另外一點(diǎn)，位置精度沒(méi)有要求或者要求一般，如儲(chǔ)料裝置的升降裝置。1.按照加工制造方法及精度分類三、識(shí)別滾珠絲杠類型不同制造方法滾珠絲杠對(duì)比分類磨制滾珠絲杠軋制滾珠絲杠精度等級(jí)C3C5C7C7C10導(dǎo)程精度數(shù)字越小精度越高成本成本依次降低適宜用途定位傳送2.磨制滾珠絲杠：采用是用精密磨削方法加工出來(lái)的，精度更高，但制造成本較高，因而價(jià)格也更貴，常用于定位等位置精度要求較高的場(chǎng)合，例如自動(dòng)化產(chǎn)線上的檢查裝置。2.按照滾珠的循環(huán)方式分類內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠機(jī)構(gòu)工作原理三、識(shí)別滾珠絲杠類型1-滾珠；2-反向器；3-螺母；4-絲杠

1-回流管；2-壓板；3-絲杠；4-滾珠；5-滾道2.按照滾珠的循環(huán)方式分類外循環(huán)式滾珠絲杠機(jī)構(gòu)工作原理三、識(shí)別滾珠絲杠類型滾珠絲杠其主要的尺寸參數(shù)如右圖，主要為導(dǎo)程Ph、滾珠絲杠的公稱直徑d0、螺桿長(zhǎng)度L。滾珠絲杠參數(shù)四、分析滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的參數(shù)1.

識(shí)別滾珠絲杠的參數(shù)PhL

公稱直徑d0：即絲杠的外徑導(dǎo)程Ph：?jiǎn)尉€絲杠也稱螺距，即螺桿每旋轉(zhuǎn)一周螺母直線運(yùn)動(dòng)的距離長(zhǎng)度L：長(zhǎng)度有兩個(gè)概念，一個(gè)是全長(zhǎng)，另一個(gè)是螺紋長(zhǎng)度?；緟?shù)

導(dǎo)程精度等級(jí)：滾珠絲杠按GB分類有P類和T類，即定位類和傳動(dòng)類，精度等級(jí)有1、2、3、4幾種。通用機(jī)械或普通數(shù)控機(jī)械選C7滾珠絲杠參數(shù)四、分析滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的參數(shù)1.

識(shí)別滾珠絲杠的參數(shù)PhL

軸向間隙：滾珠絲杠的螺母與絲杠軸軸間的間隙值。該參數(shù)影響物體移動(dòng)的重復(fù)精度。重復(fù)定位精度：指的是相對(duì)于任意一點(diǎn)，沿同一方向反復(fù)進(jìn)行多次定位后，實(shí)際停止位置的最大值與最小值之差。額定負(fù)載：額定負(fù)載是指負(fù)載為90%的滾動(dòng)面或滾珠未發(fā)生剝離的壽命達(dá)到100萬(wàn)轉(zhuǎn)的軸向負(fù)載。性能參數(shù)

珠卷數(shù)：這個(gè)參數(shù)一般標(biāo)注在型號(hào)的導(dǎo)程后，如4010-4，這個(gè)“-4”就是珠卷數(shù)，可以簡(jiǎn)單地理解為滾動(dòng)體的循環(huán)圈數(shù)。珠徑：這個(gè)參數(shù)是指滾動(dòng)體的直徑。制造方式代碼：滾珠絲杠的制造方式主要是兩種：軋制和磨制，滾軋制造，一般用F表示。研磨制造，一般用G表示。預(yù)壓：也稱預(yù)緊。大直徑、雙螺母、高精度、驅(qū)動(dòng)力矩較大的情況下預(yù)壓等級(jí)可以選高一點(diǎn)，反之選低一點(diǎn)。滾珠絲杠參數(shù)四、分析滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的參數(shù)1.

識(shí)別滾珠絲杠的參數(shù)PhL

其它參數(shù)例：某滾珠絲杠的代號(hào)是：G16043035-P7，識(shí)讀其代號(hào)的含義四、分析滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的參數(shù)2.識(shí)讀滾珠絲杠的代號(hào)滾珠絲杠的名稱是G，絲杠軸公稱直徑16，導(dǎo)程4，螺紋長(zhǎng)度30，絲杠全長(zhǎng)35，對(duì)應(yīng)的精度等級(jí)是P7。固定端滾珠絲杠支撐方式五、安裝滾珠絲杠1.分析滾珠絲杠的端部支撐方式（1）一端固定一端支承一端固定一端支撐五、安裝滾珠絲杠2.分析滾珠絲杠機(jī)構(gòu)安裝方式固定端：采用一對(duì)角接觸球軸承支承，使絲杠端部在軸向、徑向均受約束支撐端：只在徑向提供約束，在軸向則是自由的不施加限制。該方式適用于中等速度、剛度及精度都較高的場(chǎng)合（2）兩端固定兩端固定五、安裝滾珠絲杠2.分析滾珠絲杠機(jī)構(gòu)安裝方式固定端：采用一對(duì)角接觸球軸承支承，使絲杠端部在軸向、徑向均受約束絲杠的軸向剛度比一端固定一端支承安裝方式約高4倍，因而絲杠的臨界轉(zhuǎn)速大幅提高該安裝方式適用在高轉(zhuǎn)速、高精度且絲杠長(zhǎng)度較大的場(chǎng)合（3）兩端支承兩端支撐五、安裝滾珠絲杠2.分析滾珠絲杠機(jī)構(gòu)安裝方式支撐端：只在徑向提供約束，在軸向則是自由的不施加限制。支撐端：只在徑向提供約束，在軸向則是自由的不施加限制。該安裝方式適用中等速度、剛度與精度都要求不高的一般場(chǎng)合。（4）一端固定一端自由兩端支撐五、安裝滾珠絲杠2.分析滾珠絲杠機(jī)構(gòu)安裝方式固定端：采用一對(duì)角接觸球軸承支承，使絲杠端部在軸向、徑向均受約束自由端：就是指絲杠端部沒(méi)有支承結(jié)構(gòu)，呈懸空狀態(tài)該安裝方式適用般只用于絲杠長(zhǎng)度較短且轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合，如垂直布置的絲杠。六、維護(hù)和保養(yǎng)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)1.使用注意事項(xiàng)1.建議采用以制造商原始包裝水平擺放的形式放置。2.輕拿輕放，禁止敲擊絲杠及滾珠螺母或拆卸回流管。3.禁止超越行程使用。4.禁止隨意拆卸螺母組件，一旦導(dǎo)致鋼球散落，預(yù)壓力消失。圖1禁止超越行程圖2禁止拆卸螺母5.避免將無(wú)預(yù)壓的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)處于直立狀態(tài)。6.用在垂直傳動(dòng)或水平放置的高速大慣量傳動(dòng)中，必須裝有制動(dòng)裝置。7.注意不超越-30°~+80°溫度條件使用。8.如果環(huán)境無(wú)法避免灰塵，必須設(shè)置有效的防塵裝置。六、維護(hù)和保養(yǎng)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)2.維護(hù)保養(yǎng)1.滾珠絲杠螺母副的潤(rùn)滑每半年對(duì)滾珠絲杠上的潤(rùn)滑脂更換一次，清洗絲杠上的舊潤(rùn)滑脂，涂上新的潤(rùn)滑脂。2.支承軸承的定期檢查應(yīng)定期檢查絲杠支承軸承與床身的連接是否有松動(dòng)，以及支承軸承是否損壞等。如有以上問(wèn)題，要及時(shí)緊固松動(dòng)部位并更換支承軸承。任務(wù)實(shí)施

1.驅(qū)動(dòng)扭矩小、高精度、能微量進(jìn)給、高剛性、能高速進(jìn)給、傳動(dòng)效率高、使用壽命長(zhǎng)等

2.搬送小型輸送機(jī)，由伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母及負(fù)載滑塊沿著直線導(dǎo)軌作上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了工件從上、下方生產(chǎn)線上流轉(zhuǎn)交接工作。

3.結(jié)構(gòu)緊湊且低價(jià)的壓軋內(nèi)端循環(huán)器式滾珠絲杠。其優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短.流暢性好.效率高.螺母的徑向尺寸也較小。其不足之處是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。所以適用于高速、高靈敏度、高剛度的精密進(jìn)給系統(tǒng)。6.避免敲擊或碰撞；避免將滾珠螺母與絲杠分開(kāi)；避免滾珠螺母因自重從絲杠上脫落；禁止超越行程使用；避免使用中無(wú)制動(dòng)；使用溫度在正確的潤(rùn)滑條件下，滾珠絲杠副的允許運(yùn)行溫度范圍通常是-30°~+80°；設(shè)置防塵措施5.在此小型輸送機(jī)中，滾珠絲杠的固定方式：一端固定一端支承。其原因是：輸送機(jī)升降速度不高，但是剛度及精度都較高,工作行程較長(zhǎng)。

4.滾珠絲杠精度等級(jí)C10、螺紋軸公稱直徑（外徑）20mm，導(dǎo)程5mm，螺紋軸全軸長(zhǎng)1000mm學(xué)習(xí)小課堂潛心磨礪，中國(guó)制造新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)是智能制造——制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。作為美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國(guó)工業(yè)4.0和中國(guó)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主攻方向，智能制造將先進(jìn)信息技術(shù)（特別是新一代人工智能技術(shù)）和制造技術(shù)進(jìn)行深度融合，以推進(jìn)新一輪工業(yè)革命。機(jī)床是制造業(yè)的“工業(yè)母機(jī)”，其智能化程度對(duì)智能制造的實(shí)施具有重要影響。加速機(jī)床向智能邁進(jìn)，提高機(jī)床的智能化水平，不僅是機(jī)床行業(yè)面臨的轉(zhuǎn)型升級(jí)的緊迫需求，更是打造制造強(qiáng)國(guó)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。滾珠絲杠是精密機(jī)床的定位精度控制關(guān)鍵部件，