丝杆螺母传动

杭 州 电 子 科 技 大 学 机 械 工 程 学 院第 五 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 2 滑 动 丝 杠 螺 母 传 动 3 滚 珠 丝 杠 螺 母 传 动 1 丝 杠 螺 母 传 动第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动1、 丝 杠 螺 母 传 动（ 1） 丝 杠 螺 母 机 构 的 主 要 构 成丝 杠 + 丝 杠 螺 母 + 减 摩 介 质滚 动 体 （ 回 珠 装 置 ） 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动作 用 ： 用 于 机 构 之 间 能 量 的 传 递 和 运 动 形 式 的 传递 。功 能 ： 实 现 旋 转 运 动 与 直 线 运 动 之 间 相 互 转 换 或 调整 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 2） 丝 杠 螺 母 结 构 及 材 料1） 螺 母 结 构整 体 螺 母 不 能 调 整 间 隙 ， 只 能 用 在 轻 载 且精 度 要 求 较 低 的 场 合组 合 螺 母对 开 螺 母 这 种 螺 母 便 于 操 作 ， 一 般 用 于 车床 溜 板 箱 的 螺 旋 传 动 中减 少 间 隙 ， 提 高 传 动 精 度 机 电 一 体 化 系 统 设 计 2） 螺 杆 结 构通 常 采 用 牙 型 为 ： 矩 形 梯 形 锯 齿 形 右 旋 螺 纹特 殊 情 况 下 也 采 用 左 旋 螺 纹 。第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 3） 材 料一 般 螺 杆 的 选 用 原 则 如 下 ：l高 精 度 传 动 时 多 选 碳 素 工 具 钢l需 要 较 高 硬 度 ， 可 采 用 铬 锰 合 金 钢 或 者 采 用 65Mn钢l一 般 情 况 下 可 用 45、 50钢第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 铸 造 锡 青 铜 ， 重 载 低 速 的 场 合 可 选 用 铸 造 铝铁 青 铜 ， 而 轻 载 低 速 时 也 可 选 用 耐 磨 铸 铁 。 螺 母 材 料 可 采 用第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 3） 丝 杠 螺 母 机 构 的 分 类 及 特 点1） 按 功 能 分a) 传 递 力 /能 量 为 主 （ 传 力 螺 旋 ）千 斤 顶 压 力 机 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动特 点 ： 低 速 、 间 歇 工 作 ， 传 递轴 向 力 大 、 能 自 锁 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动b) 传 递 运 动 为 主 （ 传 动 螺 旋 ）机 床 工 作 台 的 进 给 丝 杠特 点 ： 速 度 高 、 连 续 工 作 、 精 度 高 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动c) 调 整 位 置 （ 调 整 螺 旋 ）特 点 ： 受 力 较 小 且 不 经 常 转 动 。虎 钳 微 调 螺 旋 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动2） 按 摩 擦 方 式 分a） 滑 动 丝 杠 螺 母 机 构 ：优 点 ：a) 结 构 简 单b) 加 工 方 便c) 成 本 低d)具 有 自 锁 功 能缺 点 ：a) 摩 擦 阻 力 较 大b)传 动 效 率 低 (30%40%) 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动b） 滚 动 丝 杠 螺 母 机 构 ：优 点 ：a) 传 动 效 率 高 （ 92%98%）b) 摩 擦 阻 力 小c) 传 动 精 度 高缺 点 ：a) 结 构 复 杂b)成 本 高c)无 自 锁 功 能 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动1） 螺 母 固 定 ， 丝 杠 转 动 并 移 动 ： 特 点 ： 结 构 简 单 ， 传 动 精 度 较 高 ， 螺 母 支 撑杆 可 消 除 附 加 轴 向 窜 动 ， 刚 性 较 差 。3） 按 丝 杠 和 螺 母 相 对 运 动 情 况 分 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动2） 丝 杠 转 动 ， 螺 母 移 动 ： 特 点 ： 结 构 紧 凑 ， 丝 杆 刚 性 高 。 要 限 制 螺 母转 动 ， 故 需 导 向 装 置 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动3） 螺 母 转 动 ， 丝 杠 移 动 ： 特 点 ： 结 构 复 杂 ， 占 用 空 间 大 ， 传 动 时 需 限制 螺 母 移 动 和 丝 杠 转 动 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动4） 丝 杠 固 定 ， 螺 母 转 动 并 移 动 ： 特 点 ： 结 构 简 单 ， 紧 凑 ， 丝 杆 刚 性 较 高 ， 但使 用 不 方 便 ， 应 用 较 少 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动5） 差 动 传 动 ： 特 点 ： 调 节 方 便 ， 可 实 现 微 动 或 快 速 移 动 ，应 用 广 泛 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 设 螺 杆 2左 、 右 两 段 螺 纹 的 旋 向 相 同 ,且 导程 分 别 为 Ph1和 Ph2 。 当 螺 杆 2转 动 角 时 ,可 动螺 母 1的 移 动 距 离 L为 )(2 21 hh PPL 如 果 Ph1 与 Ph2相 差 很 小 ,则 L很 小 。 因 此 差动 螺 旋 常 用 于 各 种 微 动 装 置 中 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 若 螺 杆 2左 、 右 两 段 螺 纹 的 旋 向 相 反 ,则 当螺 杆 2转 动 角 时 ,可 动 螺 母 1的 移 动 距 离 为 1 2( )2 h hL P P 可 见 ,此 时 差 动 螺 旋 变 成 快 速 移 动 螺 旋 ,即 螺母 1相 对 固 定 端 快 速 趋 近 或 离 开 。 这 种 螺 旋 装 置用 于 要 求 快 速 夹 紧 的 夹 具 或 锁 紧 装 置 中 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 4） 丝 杠 螺 母 传 递 的 基 本 条 件1） 滑 动 丝 杠 螺 母 机 构 传 递 运 动 基 本 条 件 ：a) 足 够 的 滑 移 间 隙b) 充 分 地 润 滑c) 足 够 的 热 胀 冷 缩 补 偿 空 间因 而 ， 存 在 一 定 的 空 回 间 隙 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动2） 滚 珠 丝 杠 螺 母 机 构 传 递 运 动 的 基 本 条 件 ：a) 足 够 的 润 滑 储 油 空 间b) 足 够 的 热 胀 冷 缩 弹 性 补 偿 能 力c) 滚 珠 的 回 珠 装 置 （ 内 或 外 ）可 实 现 无 间 隙 工 作 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 5） 几 个 基 本 概 念2） 左 旋 螺 纹 和 右 旋 螺 纹 按 螺 旋 线 绕 行 方 向 ， 螺 纹 可 分 为 左 旋 螺纹 和 右 旋 螺 纹 。 按 螺 纹 的 位 置 ， 螺 纹 分 为 内 螺 纹 和 外 螺纹 ， 二 者 共 同 组 成 螺 纹 副 用 于 联 接 和 传 动 。1） 内 螺 纹 和 外 螺 纹 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动右 旋 左 旋 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动3） 单 线 螺 纹 和 多 线 螺 纹 按 螺 旋 线 的 数 目 ， 螺 纹 可 分 为 单 线 螺纹 （ n=1） 、 双 线 螺 纹 （ n=2） 和 多 线 螺纹 （ n2） 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动单 线 螺 纹 和 多 线 螺 纹n=1 n=2 n=3 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动4） 螺 纹 的 主 要 参 数d 大 径 d 1 小 径 d2 中 径 P 螺 距 S 导 程 升 角 牙 型 角 、 牙 型 斜 角 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动5） 螺 纹 牙 型三 角 形 螺 纹矩 形 螺 纹梯 形 螺 纹锯 齿 形 螺 纹 主 要 用 于 联 接主 要 用 于 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动三 角 形 螺 纹 普 通 螺 纹 米 制 三 角 形 螺 纹 ， 牙 型 角为 60 ， 同 一 公 称 直 径 下 有多 种 螺 距 ， 其 中 螺 距 最 大 的 称为 粗 牙 螺 纹 ， 其 余 为 细 牙 螺 纹 。 管 螺 纹 英 制 螺 纹 ， 牙 型 角 为 55 ， 公 称 直 径 是 管 子 内径 ， 可 分 为 圆 柱 管 螺 纹 和 圆 锥 管 螺 纹 ， 前 者 用 于 低压 场 合 ， 后 者 用 于 高 温 、 高 压 或 密 封 性 高 的 管 连 接 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动矩形螺纹矩 形 螺 纹 牙 型 为 正 方 形 ， 牙 型 角 为 0 ， 传 动 效 率 最 高 ，牙 根 强 度 低 ， 传 动 精 度 低 ， 常 用 于 传 力 或 传 导 螺旋 ， 未 标 准 化 ， 逐 渐 被 梯 形 螺 纹 所 替 代 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动梯形螺纹梯 形 螺 纹 牙 型 为 等 腰 梯 形 ， 牙 型 角 为 30 ， 传 动 效 率 低于 矩 形 螺 纹 ， 但 牙 根 强 度 高 ， 对 中 性 好 ， 广 泛 用 于传 力 或 传 导 螺 旋 ， 如 机 床 的 丝 杠 、 螺 旋 举 重 器 等 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动锯齿形螺纹锯 齿 形 螺 纹 工 作 面 的 牙 型 斜 角 为 3 ， 非 工 作 面 的 牙 型 斜角 为 30 ， 综 合 了 矩 形 螺 纹 效 率 高 和 梯 形 螺 纹 牙根 强 度 高 的 特 点 ， 但 仅 用 于 单 向 受 力 的 传 力 螺 旋 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动6) 螺 距 与 导 程 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动2、 滑 动 丝 杠 螺 母 传 动（ 1） 螺 旋 副 零 件 与 滑 板 连 接 结 构 的 确 定 螺 旋 副 零 件 与 滑 板 的 联 接 结 构 对 螺 旋 副 的 磨 损 有直 接 影 响 ， 设 计 时 应 注 意 。常 见 的 联 接 结 构 有 下 列 几 种 ：刚 性 连 接 结 构弹 性 连 接 结 构活 动 连 接 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动1） 刚 性 连 接 结 构 图 4-1 刚 性 联 接 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-1为 刚 性 联 接 结 构 ， 这 种 联 接 结 构 的 特 点 是 牢固 可 靠 。 但 当 螺 杆 轴 线 与 滑 板 运 动 方 向 不 平 行 时 ， 螺 纹 工作 面 的 压 力 增 大 ， 磨 损 加 剧 ， 严 重 （ 、 较 大 ） 时还 会 发 生 卡 住 现 象 ， 刚 性 联 接 结 构 多 用 于 受 力 较 大 的螺 旋 传 动 中 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动2） 弹 性 连 接 结 构 图 4-2 弹 性 联 接 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-2所 示 的 装 置 中 ， 螺 旋 传 动 采 用 了 弹 性 联 接 结构 。 弹 性 联 接 结 构 适 用 于 受 力 较 小 的 精 密 螺 旋 传 动 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动3） 活 动 连 接 结 构 图 4-3 活 动 联 接 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-3所 示 为 活 动 联 接 结 构 的 原 理 图 。 恢 复 力 F（ 一 般 为 弹 簧 力 ） 使 联 接 部 分 保 持 经 常 接触 。 当 滑 板 1的 运 动 方 向 与 螺 杆 2的 轴 线 不 平 行 时 ， 通过 螺 杆 端 部 的 球 面 与 滑 板 在 接 触 处 自 由 滑 动 （ 图 4-3a） ， 或 中 间 杆 3自 由 偏 斜 （ 图 4-3b） ， 从 而 可 以 避 免 螺旋 副 中 产 生 过 大 的 应 力 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 2） 影 响 螺 旋 传 动 精 度 的 因 素1） 螺 纹 参 数 误 差（ 1） 螺 距 误 差 。 （ 2） 中 径 误 差 。（ 3） 牙 型 半 角 误 差 。 螺 纹 实 际 牙 型 半 角 与 理 论 牙 型 半 角 之 差称 为 牙 型 半 角 误 差 （ 如 图 4-4 所 示 ） 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-4 牙 型 半 角 误 差 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动2） 螺 杆 轴 向 窜 动 误 差 如 图 4-5所 示 ,若 螺 杆 轴 肩 的 端 面 与 轴 承的 止 推 面 不 垂 直 于 螺 杆 轴 线 而 有 1和 2的 偏差 ,则 当 螺 杆 转 动 时 ,将 引 起 螺 杆 的 轴 向 窜 动 误差 ,并 转 化 为 螺 母 位 移 误 差 。 螺 杆 的 轴 向 窜 动误 差 是 周 期 性 变 化 的 ,以 螺 杆 转 动 一 周 为 一 个循 环 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-5 螺 杆 轴 向 窜 动 误 差 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动最 大 的 轴 向 窜 动 误 差 为 max =Dtan min （ 4-1） 式 中 : Dtan 螺 杆 轴 肩 的 直 径 ； min 1和 2中 较 小 者 ,对 于 图 4-5, min为 2。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动3） 偏 斜 误 差 在 螺 旋 传 动 机 构 中 ,如 果 螺 杆 的 轴 线 方向 与 移 动 件 的 运 动 方 向 不 平 行 而 有 一 个 偏 斜 角 （ 见 图 4-6） 时 ,就 会 发 生 偏 斜 误 差 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动图 4-6 偏 斜 误 差 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 设 螺 杆 的 总 移 动 量 为 L,移 动 件 的 实 际 移 动 量为 x,则 偏 斜 误 差 为 L=L-x=L（ 1-cos ） =2Lsin2 由 于 一 般 很 小 ,因 此 sin ( /2) /2,则 （ 4-2） 2 2 LL 2 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动4） 温 度 误 差 当 螺 旋 传 动 的 工 作 温 度 与 制 造 温 度 不 同 时 ,将使 螺 杆 长 度 和 螺 距 发 生 变 化 ,从 而 产 生 传 动 误 差 ,这 种误 差 称 为 温 度 误 差 ,其 大 小 为 Lt=L a t （ 3-7） 式 中 : L 螺 杆 螺 纹 部 分 的 长 度 ； a 螺 杆 材 料 的 热 膨 胀 系 数 ,对 于 钢 ,一 般 取 为 11.6 10-6 / 。 t 工 作 温 度 与 制 造 温 度 之 差 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 3） 消 除 螺 旋 传 动 空 回 的 方 法 当 螺 旋 机 构 中 存 在 间 隙 ， 若 螺 杆 的 转 动 方 向 改变 ， 螺 母 不 能 立 即 产 生 反 向 运 动 ， 只 有 螺 杆 转 动 某 一角 度 后 才 能 使 螺 母 开 始 反 向 运 动 ， 这 种 现 象 称 为 空 回。 对 于 在 正 反 向 传 动 下 工 作 的 精 密 螺 旋 传 动 ， 空回 将 直 接 引 起 传 动 误 差 ， 必 须 设 法 予 以 消 除 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动几 种 常 见 的 消 除 空 回 的 方 法 ：利 用 单 向 作 用 力利 用 调 整 螺 母利 用 塑 料 螺 母 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动1） 利 用 单 向 作 用 力 在 螺 旋 传 动 中 ， 利 用 弹 簧 产 生 单 向 恢 复 力 ， 使螺 杆 和 螺 母 螺 纹 的 工 作 表 面 保 持 单 面 接 触 ， 从 而 消 除了 另 一 侧 间 隙 对 空 回 的 影 响 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 这 种 方 法 除 可 消 除 螺 旋 副 中 间 隙 对 空 回 的 影 响外 ， 还 可 消 除 轴 承 的 轴 向 间 隙 和 滑 板 联 接 处 的 间 隙 而产 生 的 空 回 。 同 时 ， 这 种 结 构 在 螺 母 上 无 需 开 槽 或 剖 分 ， 因此 螺 杆 与 螺 母 接 触 情 况 较 好 ， 有 利 于 提 高 螺 旋 副 的 寿命 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动2） 利 用 调 整 螺 母图 4-7所 示 为 径 向 调 整 法 的 典 型 示 例 。a） 径 向 调 整 法 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-7 螺 纹 间 隙 径 向 调 整 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-7(a)采 用 开 槽 螺 母 结 构 ,拧 动 螺 钉 可 以 调整 螺 纹 间 隙 。图 4-7（ a） 螺 纹 间 隙 径 向 调 整 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-7 (b)采 用 卡 簧 式 螺 母 结 构 ,在 主 螺 母 1上铣 出 纵 向 槽 ,拧 紧 副 螺 母 2时 ,靠 主 、 副 螺 母 的 圆 锥 面 ,可 迫 使 主 螺 母 径 向 收 缩 ,以 消 除 螺 旋 副 的 间 隙 。图 4-7（ b） 螺 纹 间 隙 径 向 调 整 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-7 (c)采 用 对 开 螺 母 结 构 。 为 了 便 于 调 整 ,螺 钉 和 螺 母 之 间 装 有 螺 旋 弹 簧 ,这 样 可 使 压 紧 力 均 匀稳 定 。 图 4-7（ c） 螺 纹 间 隙 径 向 调 整 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 为 了 避 免 螺 母 直 接 压 紧 在 螺 杆 上 而 增 加 摩 擦力 矩 ,加 速 螺 纹 磨 损 ,可 在 此 结 构 中 装 入 紧 定 螺 钉 以 调整 其 螺 纹 间 隙 ,如 图 4-7 (d)所 示 。图 4-7（ d） 螺 纹 间 隙 径 向 调 整 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动图 4-8为 轴 向 调 整 法 的 典 型 结 构 示 例 。b） 轴 向 调 整 法 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动图 4-8 螺 纹 间 隙 轴 向 调 整 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-8(a) 为 开 槽 螺 母 结 构 。 拧 紧 螺 钉 强 迫 螺母 变 形 ， 使 其 左 、 右 两 半 部 的 螺 纹 分 别 压 紧 在 螺 杆 螺纹 相 反 的 侧 面 上 。 从 而 消 除 了 螺 杆 相 对 螺 母 轴 向 窜 动的 间 隙 。 图 4-8（ a） 螺 纹 间 隙 轴 向 调 整 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动图 4-8（ b） 螺 纹 间 隙 轴 向 调 整 结 构 图 4-8(b) 为 刚 性 双 螺 母 结 构 。 主 螺 母 1和 副螺 母 2之 间 用 螺 纹 联 接 。 联 接 螺 纹 的 螺 距 P， 不 等 于螺 杆 螺 纹 的 螺 距 P， 因 此 当 主 、 副 螺 母 相 对 转 动 时 ，即 可 消 除 螺 杆 相 对 螺 母 轴 向 窜 动 的 间 隙 。 调 整 后 再 用紧 定 螺 钉 将 其 固 定 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动图 4-8（ c） 螺 纹 间 隙 轴 向 调 整 结 构 图 4-8(c)为 弹 性 双 螺 母 结 构 。 它 是 利 用 弹 簧 的弹 力 来 达 到 调 整 的 目 的 。 螺 钉 3的 作 用 是 防 止 主 螺 母 1和 副 螺 母 2的 相 对 转 动 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动3） 利 用 塑 料 螺 母 消 除 空 回 图 4-9所 示 是 用 聚 乙 烯 或 聚 酰 胺 (尼 龙 )制 作螺 母 ， 用 金 属 压 圈 压 紧 ， 利 用 塑 料 的 弹 性 能 很 好地 消 除 螺 旋 副 的 间 隙 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 图 4-9 塑 料 螺 母 结 构 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动3、 滚 动 丝 杠 螺 母 传 动 滑 动 丝 杠 螺 母 传 动 存 在 如 下 问 题 ：l 接 触 面 间 存 在 着 较 大 的 滑 动 摩 擦 阻 力l 传 动 效 率 低l 磨 损 快l 精 度 不 高l 使 用 寿 命 短 已 不 能 适 应 机 电 一 体 化 设 备 在 高 速 度 、 高 效 率 、高 精 度 等 方 面 的 要 求 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 滚 珠 丝 杠 螺 母 传 动 则 是 为 了 适 应 机 电 一 体化 机 械 系 统 的 要 求 而 发 展 起 来 的 一 种 新 型 传 动机 构 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 在 螺 杆 和 螺 母 制 建 设 有 封 闭 循 环 的 滚 道 ， 在 滚道 间 填 充 钢 珠 ， 使 螺 旋 副 的 滑 动 摩 擦 变 为 滚 动 摩 擦 ，提 高 传 动 效 率 ， 这 种 传 动 称 为 螺 旋 传 动 ， 又 称 为 滚 珠丝 杠 副 。第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 1） 滚 珠 丝 杠 螺 母 的 工 作 原 理 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 滚 珠 丝 杠 副 由 丝 杠 、 螺 母 、 滚 动 体 和 滚 动 体 循环 装 置 组 成 。 工 作 时 ， 螺 母 4与 需 作 直 线 往 复 运 动 的 零 部 件相 连 ， 丝 杠 1旋 转 带 动 螺 母 4作 直 线 往 复 运 动 ， 从 而带 动 零 部 件 作 直 线 往 复 运 动 。 在 丝 杠 1、 螺 母 4和 端 盖 2（ 滚 珠 循 环 装 置 ） 上都 制 有 螺 旋 槽 ， 由 这 些 槽 对 合 起 来 形 成 滚 珠 循 环 通道 ， 滚 珠 3在 此 通 道 内 循 环 滚 动 。 为 了 防 止 滚 珠 3从螺 母 中 掉 出 ， 螺 母 螺 旋 槽 的 两 端 应 封 住 。第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 2） 滚 珠 丝 杠 螺 母 的 分 类 按 用 途 和 制 造 工 艺 不 同 ， 滚 珠 螺 旋 传 动 的结 构 型 式 有 多 种 ， 它 们 的 主 要 区 别 在 于 用 途 、螺 纹 滚 道 法 向 截 形 、 滚 珠 循 环 方 式 、 消 除 轴 向间 隙 的 调 整 预 紧 的 方 法 等 四 方 面 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动1） 按 用 途a) 定 位 滚 珠 丝 杠 通 过旋 转 角 度和 导 程 控制 轴 向 位移 量 。 称 为 P类 滚 珠丝 杠 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动b) 传 动 滚 珠 丝 杠 用 于传 动 动 力的 滚 珠 丝杠 。 称 为 T类 滚 珠丝 杠 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动2） 按 螺 纹 滚 道 法 向 截 形 螺 纹 滚 道 法 向 截 形 是 指 通 过 滚 珠 中 心 且 垂 直 于滚 道 螺 旋 面 的 平 面 和 滚 道 表 面 交 线 的 形 状 。 常 用 的 截 形 有 两 种 ， 单 圆 弧 形 和 双 圆 弧 形 。 滚 珠 与 滚 道 表 面 在 接 触 点 处 的 公 法 线 与 过 滚 珠中 心 的 螺 杆 直 径 线 间 的 夹 角 叫 接 触 角 。 理 想 接 触角 45 0。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动a) 单 圆 弧 形 螺 纹 滚 道 法 向 截 形为 单 圆 弧 形 。 特 点 ： 成 型 比 较 简单 ， 易 于 得 到 较 高 的 精度 。 但 接 触 角 转 动 中 不断 变 化 ， 因 此 ， 效 率 、承 载 能 力 和 轴 向 刚 度 均不 够 稳 定 。 一 般 在 轻 载条 件 下 工 作 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动b) 双 圆 弧 形 螺 纹 滚 道 法 向 截 形 为双 圆 弧 形 。 特 点 ： 接 触 角 在 工 作过 程 中 基 本 保 持 不 变 ， 效率 、 承 载 能 力 和 轴 向 刚 度稳 定 ， 磨 损 较 小 ， 传 递 精度 高 。 但 双 圆 弧 形 砂 轮 修整 、 加 工 、 检 验 比 较 困 难 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动3） 按 滚 珠 循 环 方 式 按 滚 珠 在 整 个 循 环 过 程 中 与 螺 杆 表 面 的 接 触情 况 ， 滚 珠 的 循 环 方 式 可 分 为 内 循 环 和 外 循 环 两类 。 滚 珠 在 循 环 过 程 中 始 终 与 螺 杆 保 持 接 触 的 循环 叫 内 循 环 。 滚 珠 在 返 回 时 与 螺 杆 脱 离 接 触 的 循 环 称 为 外循 环 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 内 循 环 的 工 作 圈数 是 一 列 只 有 一 圈 ，因 而 回 路 短 ， 滚 珠 少 ，滚 珠 的 流 畅 性 好 ， 效率 高 。 此 外 ， 它 的 径向 尺 寸 小 ， 零 件 少 ，装 配 简 单 。 内 循 环 的 缺 点 是反 向 器 的 回 珠 槽 具 有空 间 曲 面 ， 加 工 较 复杂 。a) 内 循 环 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 按 结 构 的 不 同 ， 外 循 环 可 分 为 ：b) 外 循 环螺 旋 槽 式插 管 式端 盖 式 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 特 点 ： 结 构 工 艺 简 单 ， 易 于 制 造 ， 螺 母 径 向 尺寸 小 。 缺 点 是 挡 珠 器 刚 度 较 差 ， 容 易 磨 损 。 螺 旋 槽 式 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 特 点 ： 结 构 简 单 ， 工 艺 性 好 ， 适 于 批 量 生 产 。缺 点 是 弯 管 突 出 在 螺 母 的 外 部 ， 径 向 尺 寸 较 大 ， 若用 弯 管 端 部 作 挡 珠 器 ， 则 耐 磨 性 较 差 。 插 管 式 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 特 点 ： 结 构 紧 凑 ， 工 艺 性 好 。 缺 点 是 滚 珠 通 过短 槽 时 容 易 卡 住 。端 盖 式 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动4） 按 消 除 轴 向 间 隙 的 调 整 预 紧 方 法 滚 珠 丝 杠 副 除 了 对 本 身 单 一 方 向 的 传 动 精 度 有 要求 外 ， 对 其 轴 向 间 隙 也 有 严 格 要 求 ， 以 保 证 其 反 向 传动 精 度 。 滚 珠 丝 杠 副 的 轴 向 间 隙 是 承 载 时 在 滚 珠 与 滚道 型 面 接 触 点 的 弹 性 变 形 所 引 起 的 螺 母 位 移 量 和 螺 母原 有 间 隙 的 总 和 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 通 常 采 用 双 螺 母 预 紧 或 单 螺 母 的 方 法 ， 把 弹 性 变形 控 制 在 最 小 限 度 内 ， 以 减 小 或 消 除 轴 向 间 隙 ， 并 可以 提 高 滚 珠 丝 杠 副 的 刚 度 。 常 用 的 双 螺 母 预 紧 调 整 方 法 有 三 种 ： 垫 片 调隙 式 、 螺 纹 调 隙 式 、 齿 差 调 隙 式 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动垫 片 调 隙 式 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动丝 杠 侧螺 母 A 螺 母 B调 整 垫 片预 拉 方 向 预 拉 方 向 预 紧 方 向 垫 片 预 紧 方 向 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动螺 纹 调 隙 式 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动齿 差 调 隙 式 1 22 11 2 1 21 1( )( ) hhz z Pz z hz z z zL PP 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 常 用 的 单 螺 母 调 整 方 法 有 两 种 ： 增 大 滚 珠 直 径 法 偏 置 导 程 法 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动增 大 滚 珠 直 径 法丝 杠 侧螺 母 侧 丝 杠 侧螺 母 侧承 载 滚 珠 间 隔 钢 球 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动偏 置 导 程 法 导 程 导 程 + 导 程丝 杠 侧螺 母 侧预 拉 方 向 预 拉 方 向 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 3） 滚 珠 丝 杠 副 的 安 装 丝 杠 的 轴 承 组 合 及 轴 承 座 、 螺 母 座 以 及 其 它 零件 的 连 接 刚 性 ， 对 滚 珠 丝 杠 副 传 动 系 统 的 刚 度 和 精度 都 有 很 大 影 响 ， 需 在 设 计 、 安 装 时 认 真 考 虑 。 为 了 提 高 轴 向 刚 度 ， 丝 杠 支 承 常 用 推 力 轴 承 为主 的 轴 承 组 合 ， 仅 当 轴 向 载 荷 很 小 时 ， 才 用 向 心 推力 轴 承 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动以 下 列 出 了 四 种 典 型 支 承 方 式 及 其 特 点 。单 推 -单 推双 推 -双 推双 推 -简 支双 推 -自 由 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动单 推 -单 推1 轴 向 刚 度 较 高 ， 预 拉 伸 安 装 时 预 紧 力 较 大 ；2 预 拉 伸 安 装 时 ， 须 加 载 荷 较 大 ， 轴 承 寿 命 低 ；3 适 宜 中 速 、 精 度 高 ， 并 可 用 双 推 单 推 组 合 ；4. 轴 承 寿 命 比 双 推 双 推 式 低 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动双 推 -双 推1 轴 向 刚 度 最 高 ， 预 拉 伸 安 装 时 预 紧 力 较 大 ；2 预 拉 伸 安 装 时 ， 须 加 载 荷 较 小 ， 轴 承 寿 命 高 ；3 适 宜 高 速 、 高 精 度 ， 高 刚 度 的 精 密 丝 杠 传 动 系 统 。4. 由 于 工 作 时 随 着 温 度 的 升 高 会 造 成 丝 杠 的 预 紧 力 增 大 ， 因 而 易 造 成 两 端 支 承 的 预 紧 力 不 对 称 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动双 推 -简 支 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动双 推 -自 由1 轴 向 刚 度 和 承 载 能 力 低 ， 与 螺 母 位 置 有 关 ；2 双 推 端 可 预 拉 伸 安 装 ；3 适 宜 中 小 载 荷 与 低 速 ， 更 适 宜 垂 直 安 装 ， 短 丝 杠 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 4） 滚 珠 丝 杠 副 的 标 注 方 法 精 度 等 级类 型 (P/T)承 载 钢 珠 圈 数螺 纹 旋 向公 称 导 程公 称 直 径预 紧 方 式 结 构 特 征循 环 方 式1 2 3 4 5 6 7 8 9 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动参 照 的 标 准1 ISO 3408-1:2006；2 GB/T17587.3-1998 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动滚 珠 丝 杠 副 的 标 注 示 例1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动1F： 循 环 方 式 （ 内 循 环 浮 动 式 为 F， 外 循 环 插 管 埋 入 式 为 CM， 外 循 环 端 盖 式 为 DG）F： 法 兰 螺 母 标 识b： 防 尘 条 件 （ 带 防 尘 圈 不 标 ， 不 带 防 尘 圈 为 b）b： 防 尘 条 件 (带 防 尘 圈 不 标 ， 不 带 防 尘 圈 为 b)Z： 直 筒 螺 母 标 志 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动防 尘 圈精 密 用 (迷 宫 式 )、 冷 轧 用 (刷 式 )、普 通 防 尘 。 。 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动2D： 预 紧 方 式 （ 垫 片 预 紧 为 D， 变 位 导 程 预 紧 为 B， 螺 纹 预 紧 为 L） 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动32： 公 称 直 径3常 见 的 公 称 直 径 有 ：6,8,10,15,16,18,20,25,28,32,36,40,45,50,55,63,70,80 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动公 称 直 径滚 珠 丝 杠 的 名 义 直 径D0是 滚 珠 与 螺 纹 滚 道在 理 论 接 触 角 状 态 时 ，包 络 滚 珠 球 心 的 圆 柱 直径 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动05： 公 称 导 程常 见 的 公 称 导 程 有 ：04,05,06,08,10,12,16,20,25,32,50,60,80,1004 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动T： 特 型 （ 与 样 本 系 列 不 同 时 标 ， 相 同 时 不 标 ）5 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动LH： 螺 纹 旋 向 （ 右 旋 不 标 ， 左 旋 标 LH）6 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动3： 负 荷 滚 珠 圈 数 （ 分 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 5六 种 ）7 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动P： 类 型 （ P或 者 T） 8 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动3： 精 度 等 级 9精 度 等 级 有 ：1, 2, 3, 4， 5, 7， 10七 个 等 级 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动精 度 等 级 滚 珠 丝 杠 螺 母 副 按 其 使 用 范 围 及 要 求分 为 7个 精 度 等 级 。 1级 精 度 最 高 ， 其 余依 次 逐 级 递 减 。 数 控 机 床 和 精 密 机 械 可 选 用 1、 2、3级 精 度 ， 一 般 动 力 传 动 可 选 4、 5级 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 10 111500： 丝 杠 全 长 （ mm）1200： 滚 珠 螺 纹 长 度 （ mm） 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 5） 丝 杠 的 制 造 工 序切 削热 处 理校 直磨 机 电 一 体 化 系 统 设 计 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 6） 螺 母 的 制 造 工 序切 削热 处 理磨 机 电 一 体 化 系 统 设 计 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 7） 滚 珠 丝 杠 副 的 制 动 装 置 作 用 ： 在 垂 直 安 装 或 在 高 速 移 动 定 位 时 ，防 止 滚 珠 丝 杠 副 逆 转 发 生 不 安 全 事 故 或 定 位 不可 靠 （ 无 自 锁 能 力 ） 。 常 用 的 制 动 装 置 ： 超 越 离 合 器 、 双 推 式 电磁 离 合 器 （ 制 动 器 ） 。 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 超 越 离 合 器1 2 3 4 5 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动双推式电磁离合器 12346 7 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 8） 滚 珠 丝 杠 副 的 选 择 及 注 意 事 项 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动（ 9） 滚 珠 丝 杠 副 的 设 计 计 算 hL 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 mAHFC FKKKF v 载 荷 系 数 ， 按 表 1选 取 ；v 硬 度 系 数 ， 按 表 2选 取 ；v 精 度 系 数 ， 按 表 3选 取 ；v 平 均 工 作 载 荷 （ N） 。FKHK AK mF 机 电 一 体 化 系 统 设 计 载 荷 性 质 无 冲 击 平 稳运 转 一 般 运 转 有 冲 击 和 振动 运 转11.2 1.21.5 1.52.5FK HK滚 道 实 际 硬度 HRC 58 55 50 45 401.0 1.11 1.56 2.4 3.85AK精 度 系 数 C、 D E、 F G H1.0 1.1 1.25 1.43 表 1表 2表 3第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 4 1067.1 hmCa LnFCmn hLCF 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 aa CC min/10rn 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动例 : 试 设 计 一 数 控 铣 床 工 作 台 进 给 用 滚 珠 丝 杠副 。 已 知 平 均 工 作 载 荷 Fm 3800N， 丝 杠 工作 长 度 l 1.2m， 平 均 转 速 nm 100r/min， 最大 转 速 nmax 10000r/min， 使 用 寿 命 15000h左 右 ， 丝 杠 材 料 为 CrWMn钢 ， 滚 道 硬度 为 5862HRC， 传 动 精 度 要 求 03.0 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动解 ：(1) 求 计 算 载 荷 Fc 1.2 1.0 1.0 3800 4560C F H A mF K K K FN 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动(2) 根 据 寿 命 条 件 计 算 额 定 动 载 荷 4 41.67 10100 150004560 1.67 1020422 m ha C n LC F N aC 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动(3) 根 据 必 须 的 额 定 动 载 荷 选 择 丝 杠 副 尺 寸 ， 由 查 表 6-13， 得 如 下 规 格 ： 0D规 格 型 号 公 称导 程p 丝 杠外 径d 钢 球直 径dW 丝 杠底 径d1 循 环圈 数 动 负荷Ca(KN)FFZD3210-3 32 10 32.5 7.144 27.3 3 25.7FFZD5006-5 50 6 48.9 4 45.9 5 26.4 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动考 虑 各 种 因 素 ， 选 FFZD5006-5， 其 中 ： 公 称 直 径 ： D0=50mm 导 程 ： p=6mm 螺 旋 角 ： =arctan(6/(50)=2 11 滚 珠 直 径 ： d0=4mm 滚 道 半 径 ： R =0.52d0=0.52 4=2.08mm 偏 心 距 ： 丝 杠 内 径 ： d1=45.9mm 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动(4) 稳 定 性 验 算 ： crF 22 ) ( lEIF acr GPaE 206aI 4744a m1018.2640459.064dI 3/2 假 设 为 双 推 简 支 （ FS） ， 因 为 丝 杠 较长 ， 所 以 用 压 杆 稳 定 性 来 求 临 界 载 荷式 中 ： E 丝 杠 的 弹 性 模 量丝 杠 危 险 截 面 的 轴 惯 性 矩 长 度 系 数 ， 两 端 用 铰 接 时 , 机 电 一 体 化 系 统 设 计 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 52 79222 1093.6)2.13/2( 1018.210206)( lEIF acr 45.22.18238001093.6 5 SFFmcr S cf 支 承 方 式有 关 系 数 双 推 自 由FO 双 推 简 支FS 双 推 双 推FF34 2.53.3 2 2/3 1.875 3.927 4.730 机 电 一 体 化 系 统 设 计 临 界 转 速 验 证 高 速 运 转 时 ， 需 验 算 其 是 否 会 发 生 共 振 的 最 高 转速 ， 要 求 丝 杠 最 高 转 速crn crnn max 10960 )2.132( 0459.0927.39910) (9910 22212 ldfn ccr 10000max nncr临 界 转 速 可 按 公 式 计 算 ： 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 （ 5） 刚 度 验 算 ： 滚 珠 丝 杠 在 工 作 负 载 F（ N） 和 转 矩 T（ Nm） 共 同作 用 下 引 起 每 个 导 程 的 变 形 量 （ m） 为式 中 ： A 丝 杠 的 截 面 积 ， (m2)； 丝 杠 的 极 惯 性 矩 ， (m4)； G 钢 的 切 变 模 量 ， 对 于 钢 G=83.3GPa；0L cGJTpEApFL 2 20 214 dA 4132 dJc cJ 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 T 转 矩 （ Nm）0 3 tan( )2 503800 10 tan(211 840 ) 3.82m DT F 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动按 最 不 利 的 情 况 ， 即 取 F=Fm， 则 2 20 2 2 41 13 3 29 2 2 9 42 4 1624 6 10 3800 16 (6 10 ) 3.8 3.14 206 10 0.0459 (3.14) 83.3 10 0.04596.752 10 cpF p T pF p TL EA GJ Ed Gdm 机 电 一 体 化 系 统 设 计 丝 杠 在 工 作 长 度 上 的 弹 性 变 形 所 引 起 的 导 程 误 差 为mpLlL 5.13106 10752.62.1 3 20 mmm 1503.02121L 通 常 要 求 丝 杠 的 导 程 误 差 应 小 于 其 传 动 精 度 的 1/2， 即 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系 统 设 计 （ 6） 效 率 验 算 滚 珠 丝 杠 副 的 传 动 效 率 为 要 求 在 90%95%之 间 ， 所 以 该 丝 杠 副 能满 足 使 用 要 求 。 经 上 述 计 算 验 证 ， FFZD5006-5各 项 性 能 指标 均 符 合 题 目 要 求 ， 可 选 用 。 939.0)408112tan( )112tan()tan(tan 第 四 章 丝 杠 螺 母 传 动 机 电 一 体 化 系