精密机械滚珠丝杠结构课件.ppt
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1、1.1.螺纹传动基础知识螺纹传动基础知识 螺纹类型螺纹类型 参数参数 传动特性传动特性2.2.滑动丝杠螺母结构设计滑动丝杠螺母结构设计 丝杠精度:丝杠精度:减少误差措施、除隙机构减少误差措施、除隙机构 丝杠传动副主要参数设计:丝杠传动副主要参数设计:牙形(角)、螺距、直径、螺母长度、牙形(角)、螺距、直径、螺母长度、螺纹长度、公差等级螺纹长度、公差等级 丝杠工艺:丝杠工艺:材料、工艺、热处理材料、工艺、热处理上次课程主要内容上次课程主要内容26/0126/011ppt课件26/0226/025.2 5.2 滚珠丝杠螺母机构滚珠丝杠螺母机构 滑动螺旋传动中,各类螺纹牙型加工困难滑动螺旋传动中,各
2、类螺纹牙型加工困难,存在的误差难以通过调整机构修正;且动力传存在的误差难以通过调整机构修正;且动力传动中存在较大的摩擦,应用中传动精度受限。动中存在较大的摩擦,应用中传动精度受限。物场分析原理:物场分析原理:两个相互作用的物体之间加入两个相互作用的物体之间加入中间介质(作用场),改变胡提高原功能。中间介质(作用场),改变胡提高原功能。设想:设想:丝杠机构中滚动副取代滑动副丝杠机构中滚动副取代滑动副 改变改变丝杠丝杠牙形,使之与球面吻合牙形,使之与球面吻合 螺母螺母、丝杠接触面、丝杠接触面充满滚珠作中间传动充满滚珠作中间传动 滚珠在螺母滚珠在螺母内内闭合的回路中循环闭合的回路中循环2ppt课件2
3、6/0326/031.1.滚珠丝杠的组成滚珠丝杠的组成 如图所示,滚珠丝杠传动副由如图所示,滚珠丝杠传动副由螺杠、螺母、螺杠、螺母、滚珠、循环装置滚珠、循环装置 组成。组成。滚动丝杠螺母内含滚动丝杠螺母内含滚珠返回通道,保滚珠返回通道,保持滚珠循环工作。持滚珠循环工作。螺母螺母丝杠丝杠滚珠滚珠循环装置循环装置3ppt课件26/0426/042.2.滚珠丝杠机构的特点滚珠丝杠机构的特点 除滑动丝杠传动的一般特点外,滚珠除滑动丝杠传动的一般特点外,滚珠丝杠副还具有如下特点:丝杠副还具有如下特点:(1 1)传动效率高()传动效率高(0.960.96),启动力矩小),启动力矩小(2 2)传动精度高(微
4、米级)传动精度高(微米级)(3 3)具有传动的可逆性,不能自锁)具有传动的可逆性,不能自锁(4 4)寿命长,维护简单)寿命长,维护简单(5 5)制造工艺复杂,成本高)制造工艺复杂,成本高4ppt课件内循环内循环外循环外循环滚珠丝杠副结构特点:滚珠丝杠副结构特点:螺纹滚道型面的形状螺纹滚道型面的形状 滚珠的循环方式滚珠的循环方式 轴向间隙和调整预紧轴向间隙和调整预紧机构机构 根据丝杠传动不同的使用条件,其结构特点根据丝杠传动不同的使用条件,其结构特点存在一定差异,设计与选用时应予以注意。存在一定差异,设计与选用时应予以注意。关键问题:关键问题:滚道形状、滚珠循环方式、调整机构滚道形状、滚珠循环方
5、式、调整机构26/0526/055ppt课件(1 1)螺纹滚道法向截型)螺纹滚道法向截型 综合考虑精度、结构、工艺等问题,目前综合考虑精度、结构、工艺等问题,目前滚珠丝杠副常用两种滚道型面:滚珠丝杠副常用两种滚道型面:26/0626/06单圆弧滚道单圆弧滚道双圆弧滚道双圆弧滚道6ppt课件1 1)单圆弧型滚道)单圆弧型滚道 工艺简单,单螺母结构运行特性不够稳定;工艺简单,单螺母结构运行特性不够稳定;采用的双螺母结构复杂,调试相对困难。采用的双螺母结构复杂,调试相对困难。2 2)双圆弧型滚道)双圆弧型滚道 制造工艺复杂。接触刚性好,摩擦小,承载制造工艺复杂。接触刚性好,摩擦小,承载能力较大,预紧
6、或承载后接触角基本保持不变。能力较大,预紧或承载后接触角基本保持不变。采用双圆弧截面滚道传动效率高,系统轴向采用双圆弧截面滚道传动效率高,系统轴向刚度稳定,可实现较小(无)的间隙传动,能获刚度稳定,可实现较小(无)的间隙传动,能获得更高的传动精度。得更高的传动精度。26/0726/077ppt课件3 3)滚道形状参数)滚道形状参数接触角接触角与径向间隙与径向间隙 在在螺纹螺纹滚道法向剖面内,滚珠球心与滚道接滚道法向剖面内,滚珠球心与滚道接触点连线触点连线与与螺纹轴线的螺纹轴线的铅铅垂线垂线之间的之间的夹角夹角。标准标准接触角接触角:=45=45 丝杠副的径向间隙丝杠副的径向间隙dd直接直接影响
7、影响功能,无功能,无负荷负荷时,滚珠时,滚珠直直径径d db b、滚道半径、滚道半径R R、接触角、接触角的的关系关系:承载后上述关系将发生变化。承载后上述关系将发生变化。26/0826/08接触角接触角)cos1)(2(4bdRd法向法向剖面剖面过轴线过轴线铅垂线铅垂线8ppt课件滚道与滚珠尺寸差滚道与滚珠尺寸差 滚道半径理论上应略大于滚子半径,控制滚道半径理论上应略大于滚子半径,控制滚滚道半径有利于提高道半径有利于提高丝杠丝杠承载能力。承载能力。推荐设计参数:推荐设计参数:该参数取值过大,导致该参数取值过大,导致滚道滚道、滚子、滚子截面截面形状形状接触接触(面小)(面小)刚性差,承载能力小
8、,传动精度低刚性差,承载能力小,传动精度低;反之滚珠与滚道几乎完全接触,反之滚珠与滚道几乎完全接触,存在较大存在较大摩擦摩擦,且对制造精度要求很高。且对制造精度要求很高。单圆弧型两种取值标准:单圆弧型两种取值标准:26/0926/0955.052.00dR11.104.10dR9ppt课件偏心距偏心距e e 承载传动状态下,滚道圆弧中心与滚珠中承载传动状态下,滚道圆弧中心与滚珠中心的偏移距离,如图所示。心的偏移距离,如图所示。偏心距与直径比、接触角相关。偏心距与直径比、接触角相关。理论计算公式:理论计算公式:26/1026/10sin)2(bdRe单圆弧单圆弧滚道滚道e双圆弧双圆弧滚道滚道e1
9、0ppt课件(2 2)滚珠循环方式)滚珠循环方式1 1)内循环式)内循环式 内循环采用单圈内循环采用单圈循环,为保证承载刚性一循环,为保证承载刚性一套滚动丝杠副应采用多圈结构。套滚动丝杠副应采用多圈结构。内循环方式滚珠流畅性好,丝杠副总体径内循环方式滚珠流畅性好,丝杠副总体径向尺寸相对较小。向尺寸相对较小。26/1126/11内循环式内循环式 借助反向器使滚珠越过滚借助反向器使滚珠越过滚道槽顶进入下一圈循环。反道槽顶进入下一圈循环。反向器设计、加工困难。向器设计、加工困难。11ppt课件2 2)外循环式)外循环式 螺母上设计滚珠回流通道,有插管式螺母上设计滚珠回流通道,有插管式和端盖式两种。和
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