滚珠丝杠副滚动体滑动特性分析
行星滚柱丝杠副滑动特性的分析与研究
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｔ ａ ｒ ｙ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｓ ｃ ｒ ｅ ｗ嬲 ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ， ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ， ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆｒ ｅ ｌ ｔｉ ａ ｖ ｅ ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｓ ｃ ｒ ｅ ｗ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｅ ｌ ｓｔ ａ ｉ ｃ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｔｉ ａ ｏ ｎ ． Ｕ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｔｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ， ｈｅ Ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｒｅ ａ ｓｆ ａ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗ ｓ ： ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｅ ｌ ｓｔ ａ ｉ ｃ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｔｉ ａ ｏ ｎ ， ｌ ｅ ａ ｄ ｎｇ ａ ｌ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ｓｅ ａ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ｓｅ ａ ｓ ；ｔ ｈ ｅ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｆｌ ｏ ｅ ｄ ａ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｏ ｎ ｒ ｅ ｌ ｔ ａ ｉ ｖ ｅ ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆｃ ｏ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｅ ｌ ｓｔ ａ ｉ ｃ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｔｉ ａ ｏ ｎ ， ｌ ｅ ｄ ａ
滚珠丝杠副螺旋面之间为滚动摩擦
滚珠丝杠副螺旋面之间为滚动摩擦，具有摩阻小、效率高、轴向刚度大、运动平稳、传动精度高、寿命长等突出特点。
它早已在汽车和拖拉机的转向机构中得到应用。
目前在要求高效率和高精度的场合广泛应用，例如飞机机翼和起落架的控制、水闸的升降机构和数控机床进给装置等。
应该注意到滚珠丝杠副逆传效率高（可达到80%以上）、不自锁对使用带来的影响，例如用普通丝杠副提吊重物在半途暂停时因普通丝杠副的自锁使重物不会靠重力自动下移，但换成滚珠丝杠副就要采取措施防止重物自动下移。
一、滚珠丝杠结构1、滚珠丝杠副的种类与结构滚珠丝杠螺母副：是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，在数控机床进给系统中一般采用滚珠丝杠副来改善摩擦特性。
工作原理是：当丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动，如图1和图21—返向器2—螺3—丝杠4—滚珠（a）单圆弧（b）双圆弧图1滚珠丝杠副图2 螺纹滚道型面按滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种。
1）内循环式内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面保持接触。
如图3。
在螺母的侧面孔内，装有接通相邻滚道的反向器，利用反向器引导滚珠越过丝杠的螺纹顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。
一般在同一螺母上装有2—4个反向器，并沿螺母圆周均匀分布。
优缺点：滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小，但制造精度要求高。
图3 内循环示意图1—凸键2、3—反向键2）外循环式外循环方式的滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。
如图4，（a）为螺旋槽式外循环（b）为插管式外循环。
优缺点：结构简单、制造容易、但径向尺寸大，且弯管两端耐磨性和抗冲击性差。
图4 外循环示意图（a）螺旋槽式：1—套筒；2—螺母；3—滚珠；4—挡珠器；5—丝杠（b）插管式：1—弯管；2—压板；3—丝杠；4—滚珠；5—滚道2、滚珠丝杠副的结构参数滚珠丝杠副的主要参数有：公称直径D、导程L和接触角β。
关于滚珠丝杠副的工作原理你可知？
关于滚珠丝杠副的工作原理你可知？传统机械传动设计选型中采纳螺旋传动是特别广泛的，最常见的一种是滑动螺旋传动。
由于滑动螺旋传动的接触螺旋面间存在着较大的滑动摩擦阻力，故其传动效率低、磨损快、使用寿命短，已不能充足现代机械传动在高速度、高效率、高精度等方面的进展要求。
滚珠丝杠副是一种可以将螺旋运动与直线运动进行双向转换的传动元件，其结构包括丝杠轴、螺母和滚动体。
滚珠丝杠副美妙之处在于滚动体在螺母与丝杠滚道之间所做的滚动运动，这种运动方式与滑动相比大大提高了传动的效率。
例如与传统的滑动丝杠副相比较，滚珠丝杠副只需要原来的三分之一动力即可达到同一水平的传动效果。
但是滚珠丝杠副制造难度也比传统的滑动丝杠副要大很多，其制造过程甚至对湿度和温度都有很高的要求。
数控机床传动设计选型中为了减小传动副摩擦和提高传动效率，国内外已普遍采纳以滚动摩擦代替滑动摩擦的原理，简称“滚化”原理，制造了滚珠丝杠副这种先进的新型传动机构。
对于滚珠丝杠副，其结构上很明显的特征是：构件间的可动联接通常不是借助于运动副本身，而是在丝杠和螺母两构件之间利用中心元件（滚珠）来实现的。
滚珠丝杠副是在丝杠与螺母旋合螺旋槽之间放置适量滚珠作为中心传动体，借助滚珠返回通道，构成滚珠在闭合回路中循环的螺旋传动机构，如下方图所示。
当丝杠或螺母传动时，滚珠被推动在闭合回路中行成滚珠链的反复循环运动，丝杠和螺母的相对运动借助于滚珠链的作用，把滑动接触变成了滚动接触。
因此，滚动螺旋传动相对于滑动螺旋传动而言，其螺旋传动机理，概括地说来，就是以滚动摩擦代替了滑动摩擦。
这也是滚动螺旋传动具有技术性能的物理本质所在。
以上就是为您讲解的关于滚珠丝杠副的信息，也希望可以给您带来帮忙。
1 / 1。
滚动直线导轨副运动精度测控系统的动态特性分析与优化
滚动直线导轨副运动精度测控系统的动态特性分析与优化直线导轨副作为一种重要的运动控制装置，在现代工业生产中得到了广泛应用。
其运动精度和控制系统设计的优化对于提高生产效率、保证产品质量具有重要意义。
本文围绕滚动直线导轨副运动精度测控系统的动态特性展开分析，并提出相应优化方案，具体内容如下。
一、动态特性分析1.直线导轨副的动力学模型直线导轨副的动力学模型是研究运动控制系统运动特性的基础，对于系统动态响应有着重要的影响。
通过建立导轨副的动力学方程，可以对系统进行分析和仿真，为优化设计提供支持。
2.系统的传递函数表示根据导轨副的动力学方程，可以建立系统的传递函数表示，进而分析系统的频域特性和时域响应。
通过对传递函数的分析，可以了解系统的动态性能，为后续的控制策略提供基础。
3.系统的阻尼特性分析导轨副在运动过程中受到阻尼的影响，阻尼特性直接影响了系统的动态响应速度和稳定性。
通过对系统阻尼特性的分析，可以评估系统的运动性能，并在优化设计中加以考虑。
二、优化方案提出1.传感器选型优化传感器是测控系统中的核心部件，直接影响了系统对运动状态的监测和控制能力。
在选择传感器时，应综合考虑其分辨率、采样频率、灵敏度等参数，以保证系统的测量精度和响应速度。
2.控制算法改进控制算法是影响系统性能的关键因素之一，优化控制算法可以提高系统的稳定性和响应速度。
采用先进的控制策略，如模糊控制、自适应控制等，可以有效改善系统的动态特性。
3.结构参数设计优化导轨副的结构参数设计直接关系到系统的运动精度和稳定性，合理设计结构参数可以提高系统的性能表现。
通过优化轨道、导轨、滚珠等部件的几何尺寸和材料选择，可以降低系统的摩擦、振动和噪音，进而提高系统的精度和可靠性。
三、结论滚动直线导轨副运动精度测控系统的动态特性分析与优化是提高系统性能的关键环节。
通过对系统的动态特性进行深入分析，结合优化方案的提出和实施，可以有效改善系统的运动精度、稳定性和响应速度，为实现高效、精准的运动控制提供有力支持。
行星滚柱丝杠副滑动特性的分析与研究
行星滚柱丝杠副滑动特性的分析与研究韩敏;黄龙涛;畅玉春【摘要】The planetary roller screw as the research object,respectively,build mathematical model of relative sliding speed between screw and roller based on elastic deformation and without elastic e the MATLAB to simulate the model,The results are as follows:without elastic deformation,lead angle increases and relative sliding speed increases;.the effect of lead angle on relative sliding speed is not influenced by the position of contact points.With elastic deformation,lead angle increases and relative sliding speed increases;however,when contact angle increases,sliding speed decreases.Increasing lead angle and contact angle can improve the transmission efficiency of planetary roller screw.%以行星滚柱丝杠为研究对象,分别建立未考虑与考虑弹性变形时丝杠和滚柱之间的相对滑动速度的数学模型.通过maflab对其模型进行仿真,仿真结果表明:未考虑弹性变形时,螺旋升角增加,相对滑动速度增加;螺旋升角对相对滑动速度的影响不受接触点位置的影响.考虑弹性变形时,螺旋升角增加,相对滑动速度增加,但影响不大;接触角增加,相对滑动的速度减小.螺旋升角与接触角的增加都可以提高行星滚柱丝杠的传动效率.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P73-76)【关键词】行星滚柱丝杠;相对滑动速度;弹性变形;滚动摩擦【作者】韩敏;黄龙涛;畅玉春【作者单位】西安科技大学机械工程学院,陕西西安710054;西安科技大学机械工程学院,陕西西安710054;西安科技大学机械工程学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TH16行星滚柱丝杠（Planetary Roller Screw，PRS）作为一种可以将直线运动和旋转运动相互转换的高端传动部件，以其具有高精度、高频响、大推力和长寿命等特点，被广泛应用于飞行器和精密机床以及石油、化工、武器装备等需要直线伺服传动的场合[1-3]。
滚珠丝杠副滚动体陀螺力矩计算及分析
Ｄ
螺力 矩 Ｍｓ它将作 用在 滚道上 。 ，
ｌ
图 １ 滚珠丝杠滚动体的陀螺运动示意 图
２ 陀 螺 运 动 和 陀螺 效 应
２ １ 滚珠 丝杠滚 动体 的陀螺 运动 ．
根据相关文献［ ， ４ 滚珠丝杠启动 和停止 阶段 由 ］ 于滚动体不能匀速转动 ， 因此其陀螺力矩 由下式计
ｇ ｒ ｓａｉ ｍｅ ｔｆ ｍ ｏｌｎ ｏ ｙ ｉ ｔ ｒ ｎ ｎ ｔｐ ｉ ｇ ｓａ ｅ ｉ ｍｕ ｈ ｇ ｅ ｔ ｒｔａ ｔｉ ｔｂ ｅ ｓａ ｅ ｙ ｏ ｔ ｔ ｍｏ ｎ ｏ ｒ ｌ ｇ ｂ ｄ ｎ ｓａ ｔ ｇ ａ ｄ ｓｏ ｐ ｎ ｔｇ ｓ ｃ ｒ ｉ ｉ ｃ ｒ ａｅ ｎ ｉ ｎ ｓａ ｌ ｔ ｇ ． ｈ Ｋ ｅ ｒ ｓ ａｌ ｃ ｅ ａ ｓ ｍｂ ｙ；ｇ ｒ ｓ ｏ ｉ ｆ ｃ ；ｇ ｒｓａｉ ｍｅ ｔ ａｃ ｌｔ ｎ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ：ｂ ｌ ｓ ｒｗ ｓｅ ｌ ｙ ｃ ｐ ｃ ｅｆ ｔ ｙｏ ｔｔ ｍｏ ｎ ；ｃ ｌ ｕ ａｉ ｎ ｎ ｓｓ ｏ ｅ ｃ ｏ ｌ
滚轮丝杠机构的工作原理,运动特点
滚轮丝杠机构的工作原理，运动特点
滚轮丝杠机构是一种常见的传动机构，它主要由一个滚轮和一个丝杠组成。
滚轮固定在机构的输出端，而丝杠则与输入端相连。
工作原理：
当驱动丝杠进行旋转时，丝杠将会带动滚轮运动。
滚轮与工作物体接触，通过滚轮与工作物体之间的摩擦力，将输入端的旋转运动转换为输出端的直线运动。
丝杠的一个螺纹转动周期会带动滚轮向前或向后移动一个螺距距离，从而实现传动效果。
运动特点：
1. 高效与精确传动：滚轮丝杠机构的传动效率较高，能够准确地将旋转运动转换为直线运动，具有较高的传动精度。
2. 转速与力矩关系：滚轮丝杠机构的输出旋转速度与输入旋转速度之间的关系与丝杠的螺距有关，螺距越大，输出转速越小。
转动滚轮所需的力矩与工作物体的阻力及滚轮半径有关，阻力越大或滚轮半径越小，所需力矩越大。
3. 受限于滚轮摩擦力：滚轮丝杠机构的输出运动主要通过滚轮与工作物体之间的摩擦力传递，因此摩擦力的大小会直接影响滚轮丝杠机构的工作性能。
如果摩擦力不足，输出运动容易滑动或不稳定；如果摩擦力过大，会增加能源消耗和机械损伤的风险。
4. 自锁特性：滚轮丝杠机构一般具有自锁特性，即当丝杠停止旋转时，滚轮会自动锁死，防止输出端的工作物体受到外力的干扰而发生滑动。
这种特性可以在一定程度上增加机构的安全性和稳定性。
影响滚珠丝杠副运动平稳性的原医及解决方法
中 （ 在 滚道 出入 Ｉ ： Ｉ 处 ）运动流 畅 ，滚道 与返向器
接 口无 阻 滞 ；反 之 ，如 果 螺 母 滚 道 出 口与返 向 元
影响滚珠丝杠副在整个运动行程中动态预紧转 矩 （ 摩擦力矩 ）大小变化的主要原 因是 ，受滚珠丝 杠 副公称直 径变动 量即滚道 中径尺寸平 行度 的影
５ ． 平移 套 ６ ． 定位 销
７ ． 压簧螺 钉
端 面 、镗 孔 ， 经 三 坐 标 检 测 ：外 端 面 平 面 度 ≤
求。ＭＷ
（ 收稿 日期 ：２ ０ １ ３ ０ ３ １ ５ ）
４ ０
参 磊
工
滚珠 丝 杠 副 在一 圈转 动 中 出现 力矩 周 期 性 变化 主 要 原 因之 一 是 滚 珠 丝 杠 副 装 配 质量 差 。返 向元
影响滚珠丝杠副运动平稳性的原因 及解决方法
陕西汉江机床 有限公司 （ 汉 中 ７ ２ ３ ０ ０ ３ ） 马宇理 闰笃政
滚 珠 丝杠 副 是 丝杠 和 螺母 间以 钢球 为 滚 动体 的 螺旋 传 动 元件 。它可 将旋 转 运 动转 变 为直 线 运 动或 者 将直 线运 动 转 变 为旋 转运 动 ，它以 传 动效 率 高 、 滚 珠 丝杠 副 的 运 动平 稳 性 反映 在 运 动部 件 上 ， 具 体表 现 为所 驱 动 的运 动 元件 的 稳 定性 ，最直 接表
台平稳性 。平稳性 好 ，则工作 台运 行平稳 ，无颤
动 ，加 工 零 件 质量 符 合要 求 ；平 稳性 差 ，则 工作 台 运 行 不平 稳 ，严 重 时 则 出现 工作 台 抖动 、导致 加 工 的 零 件表 面 出现 振 纹 、零 件表 面 粗 糙度 超 差 ，同时
使工件表面尺寸发生变化 ，造成被加工零件报废 。
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术高等概念［M］． 5 版． 北京： 机械工业出版社，2009． 9： 28 － 31，35 － 39，49 － 51．
櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖毈
1. 2 滚动体间滑动 如图 2 所示，当丝杠以逆时针 ω0 转动时，滚动
体 1、2、3 在摩擦力作用下分别以 ω1 、ω2 、ω3 顺时 针转动。如果方向不改变，无论 ω1 、ω2 、ω3 大小如 何改变，在其接触点 C、D 处都会分别产生（ ω1 + ω2 ）
收稿日期： 2010 － 11 － 23 作者简介： 陈曼龙，男，硕士，副教授，从事精密测量技术研究和教学工作。E － mail： hz202053@ 126. com。
滚道曲率半径越小） ，该椭圆的长短半径也相应越
小。从以上分析得出，为减小自旋引起的滑动摩擦，
需要选择尽量小的滚动体直径。但与之矛盾的是滚动
体直径越小，滚动体自旋会越显著，这就需要在设计
时进行合理选择。
2. 4 陀螺效应引起的滑动分析
由于滚动体既作公转又作自转运动，按照付科规
则 （ 陀螺力矩矢量力图使自转角速度沿最短途径与
Abstract： Corresponding to higher theoretical transmission efficiency of ball screw，the practical efficiency is below 90% frequently in service． The cause lies in sliding between ball and raceway． This sliding can vary with screw's structure parameters or assembling status greatly． With theoretically analyzing the structure of ball screw，produced reason and conditions of ball sliding were given． It provides theory base for test．
按照滚珠丝杠的设计要求，滚动体工作时保持接 触角为 β （ 一般为 45°） ，见图 1。
滚动体与丝杠和螺母接触点为 A、B，滚动体沿 垂直于 O'O″直线且包含 OO' 的平面作回转运动，瞬 时回转轴线为 O' O″。当滚动体沿以 OO' 为半径的圆 周转一周时 （ 滚动体自转瞬时回转中心为 OO″） ，忽
忽视。
2. 2 滚动体间的滑动分析
滚珠丝杠副工作过程中所产生的轴向力由每列滚
动体承担，每列所有滚动体 （ 除返向器内滚动体）
都同等承受该列所分担的轴向力。由于滚珠丝杠副通
常为
2—4
列，因此每个滚珠会承受
为
1 2
～
1 4
丝杠工
作轴向力。显然，滚动体之间的作用力是很大的，即
滚动体之间的滑动摩擦是十分显著的。按照滑动摩擦
用，滚珠 向 螺 母 滚 道 侧 移 动［1］， 即 图 中 S 方向； 反 之，则 向 丝
图 5 楔紧效应产生 滑移受力分析
杠滚道侧滑移。
2 各种滑动情况分析
2. 1 滚动体的差动滑动分析
和滚动轴承类似，滚珠丝杠副运动过程中滚动体
必然存在差动滑动。滚动体沿丝杠轴线回转一周所产
生的差动滑动量为 4πr·sinβ。滚动体直径越大，差
滚珠丝杠 运 动 过 程 中 滚 动 体 的 滑 动 是 不 可 避 免 的，这些滑动包括滚动体差动滑动、滚动体间滑动、 陀旋引起的滑动、自旋引起的滑动和楔紧效应引起的 滑动。滚动体直径越大，差动滑动、陀旋引起的滑动 和楔紧效应引起的滑动的量会越大； 导程越大，自旋 引起的滑动、楔紧效应引起的滑动的量会越大； 接触 角会对差动滑动、陀旋引起的滑动情况造成影响。 参考文献： 【1】程明仁，施祖康，张超鹏． 滚珠螺旋传动设计基础［M］．
Keywords： Ball screw assembly； Sliding； Property analysis； Sliding friction
尽管滚珠丝杠以其传动效率高而得到广泛应用， 但其实际传动效率较理论计算值却有较大的差异。究 其原因，是因为理论计算值一般是按照滚动摩擦因数 或者当量摩擦因数计算出来的，而滚珠丝杠传动中滚 动体在滚动的同时也伴随着滑动，这种滑动会随着丝 杠副导程、滚珠直径和结构的不同而不同。另外，该 滑动发生比例还受具体装配情况的影响而改变。对于 滚珠丝杠副滚珠的滑动问题，文献 ［1 － 2］ 只进行 文字性定性分析，在丝杠设计计算时一般采用当量摩 擦因数 （ 该当量摩擦因数一般由试验获得） 。由于滑 动摩擦因数远大于滚动摩擦因数，不同参数或工况的 滚珠丝杠副滑动摩擦发生情况和比例也不尽相同，因 而分析和探讨滑动摩擦发生条件和影响因素，不仅可 以优化滚珠丝杠结构，更对提高滚珠丝杠传动效率具 有重大意义。 1 滚珠丝杠滚动体滑动原因 1. 1 滚动体的差动滑动
Байду номын сангаас
3，如果增大滚道和滚动体表面硬度，可以有效减小
滚道弹性变形量，即减小图 3 椭圆长、短半轴，进而
第 23 期
陈曼龙： 滚珠丝杠副滚动体滑动特性分析
·79·
减小滑动摩擦矩。根据文献 ［2 ］，该椭圆的长、短
半轴与滚珠和滚道的曲率相关，在载荷和相关参数不
变的情况下，滚珠和滚道的曲率越大 （ 也即滚珠和
消费电子制造业拉动机床消费市场
中国是世界第一大消费电子制造基地和第二大消费国，是世界消费电子产业链上不可或缺的一环，消费电子业年 产值超过 6. 5 万亿元。而以富士康为代表的消费电子代工企业的扩张，吸引了众多机床制造厂商关注的目光。
近年来，境外消费电子企业在我国设厂布局，已经逐渐形成了沿海、中部以致西部的覆盖面。随着某些境外消费 电子加工企业在我国的急剧扩张，大批量的电加工机床、加工中心、数控钻床、数控铣床等进入我国，是今年机床进 口居高不下的原因之一。据不完全统计： 今年上半年，这类企业进口立式加工中心、卧式加工中心和未列明数控铣床 的数量分别占相应产品进口的 50. 1% 、32. 9% 和 88. 5% ，且多数为小型机床，价格不高，主要来自日本和中国台湾， 大部分以出口加工区进口设备方式进入我国。
关键词： 滚珠丝杠副； 滑移； 特性分析； 滑动摩擦 中图分类号： TH132. 1 文献标识码： A 文章编号： 1001 － 3881 （ 2011） 23 － 077 － 3
Sliding Property Analysis of Ball for Ball Screw Assembly
CHEN Manlong （ Shaanxi University of Technology，Hanzhong Shaanxi 723003，China）
略螺旋升角的影响，滚珠在螺母滚道上滚过的路径会 大于在丝杠滚道上滚过的路径。如令 r 为滚动体半 径，OO' = R。则：
BB' = R － r·sinβ AA' = R + r·sinβ
图 1 滚珠丝杠副滚动体工作状态示意图 滚珠在丝杠和螺母滚道上路径差为： 2π（ AA' － BB'） = 4πr·sinβ 对于滚珠丝杠而言接触角不可能为 0，显然该路 径差必然存在，且只能由滚珠差动滑动来实现。
的轮 廓 曲 线 一 般 为 一
椭圆。滚 动 体 在 绕 其
自身 瞬 时 轴 OO″ 转 动
时，在除点 O 外的区
域与丝杠和螺母 滚 道 产生 滑 动，滑 动 方 向
图 3 滚动体自旋时滑 动情况示意图
如图 3 所示。
1. 4 陀螺效应引起的滑动
滚珠丝杠工作时，滚动体既作自旋运动，又围绕
丝杠轴心线作公转运动，因而在螺母或者丝杠按照一
动滑动越显著； 当接触角较大时，差动滑动量也会相
应增加。因此，为减小滚珠的滑动，滚珠丝杠副设计
过程中应该尽量选择直径较小的滚动体和适当减小接
触角。
另外，尽管单从关系式来看，滚动体的这个差动
滑动量较小，但是要注意的是该关系式只是针对一个
滚珠体所发生的滑动量。一般滚珠丝杠副采用 2—5
列，每列有 20 个以上滚珠，所产生的滑动量就不能
的特点，相对运动速度越高时动摩擦因数越小。由于
滚动体直径较小时滚动体的滚动速度会越快，为减轻
这种滑动摩擦影响，可以在设计时选用较小直径的滚
动体。
2. 3 滚动体自旋引起的滑动分析
滚珠丝杠工作过程中，滚动体必然会作绕某一过
其几何型心的轴线转动。显然对于滚珠丝杠而言滚动
体自旋是 其 运 动 组 成 部 分，是 无 法 避 免 的。 观 察 图
摘要： 具有很高理论传动效率的滚珠丝杠副在实际使用过程中传动效率却会经常低于 90% 。产生这种情况的原因在于 滚珠丝杠传动中滚动体始终与滚道存在滑动。这种滑动会伴随丝杠参数和装配条件不同而表现出很大差异。在理论分析滚 珠丝杠结构基础上，给出滚珠丝杠滚动体滑动产生的原因和发生的条件，为进一步试验论证提供了理论依据。
定速度回转时，每个滚珠上都产生一陀螺力矩，它将
引起滚珠滑动。按照文献 ［2］，该陀螺力矩引起的
滑动速度为：
vg = ωgr
（ 1）
式中： ωg 为牵连运动速度；
r 为滚珠半径。
陀旋力引起的滚珠旋转方向如图 4 （ a） 所示，
在丝杠接触点 B 处引起的滚珠滑动状况如图 4 （ b）
所示。
图 4 陀螺效应引起的滑动示意图
目前，应用于我国消费电子制造的设备还是以进口机床为主。可喜的是，沈阳机床集团已经开始成批提供小型数 控钻铣加工中心，用于 iPhone 外壳和部分零件的加工。今年 4 月，沈阳机床、吉特迈、森精机正式宣布即将展开合 作，并建立合资公司，生产配备 30 号锥形主轴的 MC 系列小型加工中心，新产品瞄准的方向正是消费电子市场。