第9章_滚珠丝杠[1].
滚珠丝杠的原理与应用
滚珠丝杠的原理与应用1. 滚珠丝杠的原理滚珠丝杠是一种常见的传动装置，它通过滚珠在螺纹母上滚动来实现旋转运动传递。
滚珠丝杠由螺纹母、滚珠、导向装置和螺纹轴组成。
其工作原理如下：1.当螺纹轴转动时，滚珠因受到外力作用，沿螺纹母内径滚动。
2.滚珠的滚动摩擦减小了摩擦力，提高了传动效率。
3.滚珠与螺纹母之间的接触点较少，减小了磨损，延长了使用寿命。
4.滚珠丝杠具有高速度、高精度和高刚性等优点，适用于各种自动化设备。
2. 滚珠丝杠的应用滚珠丝杠广泛应用于各个行业和领域，主要包括以下几个方面：2.1 机床滚珠丝杠作为机床传动装置的核心部件之一，被广泛应用于数控机床、车床、铣床等设备上。
其高精度、高刚性和高速度等特点，能够确保机床的准确性和生产效率。
2.2 机器人滚珠丝杠在机器人领域的应用非常广泛。
机器人通常需要进行精确定位和高速运动，滚珠丝杠能够提供高精度和高速度的运动控制，满足机器人的要求。
2.3 汽车制造滚珠丝杠被广泛应用于汽车制造领域，用于汽车座椅、车门、天窗等部件的调节、升降和开启等动作。
滚珠丝杠的高精度和可靠性，确保了汽车零部件的顺畅操作和长期使用。
2.4 医疗设备医疗设备通常需要进行精确的位置控制和快速的调节，因此滚珠丝杠在医疗领域得到广泛应用。
例如，手术器械的运动控制、CT扫描器的升降等都需要滚珠丝杠来完成。
2.5 印刷设备滚珠丝杠在印刷设备上的应用主要体现在纸张送纸机构的传动系统中。
使用滚珠丝杠可以实现高速、精确的纸张输送，提高印刷质量和生产效率。
2.6 其他领域除了上述应用领域外，滚珠丝杠还在航空航天、电子设备、石油化工等领域得到广泛应用。
滚珠丝杠的高精度和可靠性使其在各种要求严格的工业环境中发挥重要作用。
3. 滚珠丝杠的优势与发展趋势滚珠丝杠相比于其他传动装置，具有以下优势：•高效率：滚珠丝杠采用滚珠滚动，减少了传动中的摩擦，提高了传动效率。
•高精度：滚珠丝杠的滚珠直接与螺纹接触，减少了传动误差，提高了传动精度。
简述滚珠丝杠的工作原理及应用
简述滚珠丝杠的工作原理及应用1. 工作原理滚珠丝杠是一种利用滚珠在滚道上滚动来实现线性运动的传动装置。
滚珠丝杠由外套管、螺杆、滚珠和滚珠挡圈等部件组成。
螺杆通过滚珠的滚动来实现与外套管的转动或滑动联系，从而将转动运动转化为线性运动。
滚珠丝杠的工作原理可以简述如下：•当外套管转动时，螺杆带动滚珠沿着滚道滚动。
•滚珠与螺杆之间的滚动摩擦力较小，因此能够实现较高的效率和精度。
•通过控制螺杆的转动来控制滚珠丝杠的线性运动。
2. 应用领域滚珠丝杠因其高效、高精度和高刚性的特点，在许多领域得到广泛应用。
以下是滚珠丝杠的几个主要应用领域：2.1 机床工业机床工业是滚珠丝杠最主要的应用领域之一。
滚珠丝杠广泛应用于各类数控机床、加工中心、车床、铣床等机床设备中。
滚珠丝杠在机床上能够实现高精度的直线运动，从而提高加工精度和效率。
2.2 自动化设备滚珠丝杠也被广泛应用于各类自动化设备中。
例如，滚珠丝杠可用于机器人、自动化生产线等设备中，用于实现精确的线性运动。
2.3 电子设备滚珠丝杠在电子设备中的应用也逐渐增多。
例如，滚珠丝杠可应用于光纤通信设备、半导体设备、LCD制造设备等。
滚珠丝杠在这些设备中可以实现高精度的位置控制，保证设备的稳定性和可靠性。
2.4 航空航天领域航空航天领域对精度和可靠性要求极高，因此滚珠丝杠在该领域具有重要的应用价值。
滚珠丝杠常用于飞机起落架、导航设备、卫星设备等。
滚珠丝杠在航空航天领域中能够实现高速、高精度的线性运动。
2.5 医疗设备滚珠丝杠在医疗设备中的应用也越来越多。
例如，滚珠丝杠可应用于手术机器人、CT扫描仪、医疗床等设备中。
滚珠丝杠在这些设备中能够实现精确的位置控制，提高医疗设备的性能和精度。
3. 总结滚珠丝杠作为一种高效、高精度和高刚性的传动装置，在各个领域都有广泛的应用。
其工作原理简单明了，通过滚珠在滚道上滚动来实现线性运动。
滚珠丝杠的应用领域包括机床工业、自动化设备、电子设备、航空航天领域和医疗设备等。
滚珠丝杆 ppt课件
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容许转速
一、丝杠轴的危险速度：
随着滚珠丝杠转速的提高，主见接近丝杠轴的固有频率，因而会发 生共振而不能继续转动。因此，一定要在共振点一下使用。
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DN值的计算
容许转速
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（3）、不要让滚珠丝杠掉落或敲击。否则，可能导致划伤 破损。另为，受到了冲击，即使外观上看不见的破损，也 可能导致功能损失。
（4）、请防止垃圾、切屑等异物进入。否则，可能导致钢 球寻个哑巴部件的破损、功能的损失。
（5）、因冷却液的种类的不同，有事可能给滚珠丝杠的功 能带来障碍。因此，要在冷却液可能进入滚珠丝杠螺母内 部的环境下使用，请咨询厂家。
六、发热量小；
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滚珠丝杠的计算
一、容许轴向载荷； 二、容许转速； 三、静态安全系数； 四、轴向载荷的计算； 五、工作寿命；
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容许轴向载荷
一、丝杠轴的挫曲载荷：
滚珠丝杆在轴向上被施加最大压缩负荷时， 应选择不发生挫曲的丝杠轴。
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容许轴向载荷
二、丝杠轴的容许拉伸压缩负荷:
滚珠丝杠
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1
滚珠丝杠
循环器式
弯管式
端盖式
弯管式
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3
按精密级分：
滚珠丝杠的种类
滚珠丝杠
精密级
轧制
球保持器型
全钢球型
全钢球型
预压
无预压
精密旋转式
预压
轧制旋转式 预压 无预压
机械系统设计 (滚珠丝杠)PPT课件
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
双推—自由
1．轴向刚度低，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。
固定可以用深沟球轴承和双向推力轴承组合或用圆锥滚子轴承
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
(2) 轴承的组合安装支承示例
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
滚珠丝杠副的特点
传动效率高 运动平稳 工作寿命长 定位精度和重复定位精度高 同步性好 可靠性高 不能自锁 制造工艺复杂
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
滚珠丝杠副的典型结构类型
从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴 向间隙的调整方法进行区别。
1，产生的轴向位移（即间隙）为：
1 (
Z1
1 )np
Z2
其中：n为螺母同方向转过的齿数
p为丝杠的导程
例：若Z1=99，Z2=100，n=1, p=6mm 则d=0.6μm
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
（3） 垫片调隙式
调整垫片厚度，使螺母产生轴向位移，该形式结构简单，调整较为 方便，应用广，但仅适用于一般精度机构。
滚珠丝杠在工作负载fn和转矩tnm共同作用下引起每个导程的变形量esie38001038机械系统设计机械传动装置滚珠丝杠副按最不利的情况即取ffm则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的12即edpfgjeapf1075216045910206143800101310107521503机械系统设计机械传动装置滚珠丝杠副试设计一数控机床工作台进给用滚珠丝杠副
1．轴向刚度最高； 2．预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高 3．适宜高速、高刚度、高精度。
滚珠丝杆使用方法
滚珠丝杆使用方法滚珠丝杆是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各种机械设备中。
它具有结构简单、传动效率高、精度高、寿命长等优点，被广泛应用于数控机床、机械手臂、自动化生产线等领域。
本文将详细介绍滚珠丝杆的使用方法。
一、滚珠丝杆的基本原理滚珠丝杆是由螺杆和滚珠螺母组成的，通过螺杆的旋转驱动滚珠螺母移动，从而实现线性运动。
滚珠丝杆的螺纹形状和滚珠螺母的结构设计使得滚珠螺母能够在螺杆上滚动，减小了滚动摩擦阻力，提高了传动效率。
二、滚珠丝杆的安装方法1. 安装前准备在安装滚珠丝杆之前，首先要对滚珠丝杆进行检查，确保其表面光滑，无明显划痕或损坏。
同时，还要检查滚珠螺母的滚珠和滚道是否完好，保证其正常运转。
2. 安装滚珠螺母将滚珠螺母安装在需要线性运动的部件上，如滑块或工作台。
在安装过程中，要确保滚珠螺母与滚珠丝杆的螺纹相匹配，并采取适当的固定方式，如螺栓固定或焊接固定，以确保其稳定性。
3. 安装定位支撑为了保证滚珠丝杆的稳定性和精度，通常需要安装定位支撑。
定位支撑可以固定滚珠丝杆的一端，防止其在工作过程中产生倾斜或偏移。
4. 连接驱动装置将滚珠丝杆与驱动装置连接，一般采用联轴器连接。
联轴器能够将驱动装置的旋转运动传递给滚珠丝杆，同时允许一定的轴向位移和角度偏差，以适应工作过程中的变化。
5. 润滑滚珠丝杆在工作过程中需要进行润滑，以减小摩擦阻力，延长使用寿命。
常用的润滑方式有两种：一种是采用油润滑，通过油脂或润滑油对滚珠丝杆进行润滑；另一种是采用循环润滑，通过循环系统将润滑剂输送到滚珠丝杆上进行润滑。
三、滚珠丝杆的使用注意事项1. 定期检查滚珠丝杆的工作状态，如有异常应及时处理，避免因故障而影响正常生产。
2. 定期对滚珠丝杆进行润滑，以保证其正常工作。
注意选择适合的润滑剂，并按照规定的润滑周期进行润滑。
3. 避免滚珠丝杆超负荷工作，以免影响其使用寿命。
根据工作负载的要求，选择合适的滚珠丝杆规格和型号。
4. 避免滚珠丝杆受到冲击或振动，以免影响其精度和稳定性。
《滚珠丝杠计算》课件
绿色环保
未来滚珠丝杠的设计和制造将更加注 重环保和节能，减少对环境的污染和 能源的消耗。
THANKS
感谢观看
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
05
滚珠丝杠的发展趋势与未来展望
滚珠丝杠的发展趋势
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
高效化
随着工业自动化和智能 制造的快速发展，滚珠 丝杠作为传动系统的重 要组成部分，正朝着高 效化方向发展，以提高 生产效率和加工精度。
精密化
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
《滚珠丝杠计算》ppt课件
• 滚珠丝杠简介 • 滚珠丝杠参数计算 • 滚珠丝杠的校核计算 • 滚珠丝杠的安装与维护 • 滚珠丝杠的发展趋势与未来展望
目录
CONTENTS
01
滚珠丝杠简介
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
02 在工业机器人中，滚珠丝杠用于实现机器人的关 节运动和伸缩运动。
03 此外，滚珠丝杠还应用于精密测量仪器、印刷机 、包装机等机械设备中。
滚珠丝杠的特点
01
高精度
滚珠丝杠的传动精度高，能够实现 精确的直线运动和位置控制。
长寿命
滚珠丝杠的耐磨性能好，使用寿命 长，降低了维护成本。
03
02
高速性能
滚珠丝杠具有较小的摩擦阻力，能 够承受高速旋转和运动。
刚度好
滚珠丝杠的刚度性能好，能够保证 在承受负载时仍保持高精度。
04
02
滚珠丝杠参数计算
Байду номын сангаас
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
滚珠丝杠的工作原理
滚珠丝杠的工作原理滚珠丝杠的工作原理3 n) Y( ~! A- O; g4 F" z8 p( }滚珠丝杠螺母副是数控机床中回转运动转换为直线运动常用的传动装置。
它以滚珠的滚动代替丝杆螺母副中的滑动，摩擦力小，具有良好的性能。
组成及工作原理：+ E, X9 U3 N; t滚珠丝杠螺母副的结构原理图8 o# |% }; k V# b' ?6 N·组成：主要由丝杆、螺母、滚珠和滚道（回珠器）、螺母座等组成。
·工作原理：在丝杆和螺母上加工有弧行螺旋槽，当它们套装在一起时便形成螺旋滚道，并在滚道内装满滚珠。
而滚珠则沿滚道滚动，并经回珠管作周而复始的循环运动。
回珠管两端还起挡珠的作用，以防滚珠沿滚道掉出。
) ?! @' M F' o1 H. t$ H特点：' a6 M }$ s" l8 V ]( I·传动效率高：机械效率可高达92%~98%。
·摩擦力小：主要是用滚珠的滚动代替了普通丝杆螺母副的滑动。
& h+ b9 R) p4 Y% u) S4 l- b·轴向间隙可消除：也是由于滚珠的作用，提高了系统的刚性。
经预紧后可消除间隙。
·使用寿命长、制造成本高：主要采用优质合金材料，表面经热处理后获得高的硬度。
滚珠丝杆螺母副的消隙·双螺母垫片调隙：( i' ]: i3 y% _3 ~/ ?修磨垫片厚度消隙) f. L+ X% U4 U4 ?4 Y% Z/ K滚珠丝杆螺母副采用双螺母结构（类似于齿轮副中的双薄片齿轮结构）。
通过改变垫片的厚度使螺母产生轴向位移，从而使两个螺母分别与丝杆的两侧面贴合。
当工作台反向时，由于消除了侧隙，工作台会跟随CNC的运动指令反向而不会出现滞后。
·双螺母螺纹调隙： g* I' Y7 j! j' c用锁紧螺母消隙差齿式调整法图示为利用两个锁紧螺母调整预紧力的结构。
滚珠丝杆说明
滚珠丝杆说明一、简介滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。
滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。
它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是艾克姆螺杆的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作。
由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。
滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。
滚珠丝杠主要参数为：公称直径与导程。
二、原理1.按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例，滚珠丝杠（已基本取代梯形丝杆，俗称丝杆）是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等。
2.当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。
滚珠丝杠轴承为适应各种用途，提供了标准化种类繁多的产品。
广泛应用于机床，滚珠的循环方式有循环导管式、循环器式、端盖式。
预压方式有定位预压（双螺母方式、位预压方式）、定压预压。
可根据用途选择适当类型。
丝杆有高精度研磨加工的精密滚珠丝杠（精度分为从CO-C7的6个等级）和经高精度冷轧加工成型的冷轧滚珠丝杠轴承（精度分为从C7-C10的3个等级）。
三、用途超高DN值滚珠丝杠：高速工具机，高速综合加工中心机端盖式滚珠丝杠：快速搬运系统，一般产业机械，自动化机械高速化滚珠丝杠：CNC机械、精密工具机、产业机械、电子机械、高速化机械精密研磨级滚珠丝杠：CNC机械，精密工具机，产业机械，电子机械，输送机械，航天工业，其它天线使用的致动器、阀门开关装置等螺帽旋转式（R1）系列滚珠丝杠：半导体机械、产业用机器人、木工机、雷射加工机、搬送装置等轧制级滚珠丝杠：低摩擦、运转顺畅的优点，同时供货迅速且价格低廉重负荷滚珠丝杠：全电式射出成形机、冲压机、半导体制造装置、重负荷制动器、产业机械、锻压机械。
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为了保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向 刚度，必须消除滚珠丝杆螺母副轴向间 隙。消除间隙的方法常采用双螺母结构， 利用两个螺母的相对轴向位移，使每个 螺母中的滚珠分别接触丝杆滚道的左右 两侧。用这种方法预紧消除轴向间隙时， 预紧力一般应为最大轴向负载的l/3。当 要求不太高时，预紧力可小于此值。
双螺母垫片式消隙 如图所示，此种形式 结构简单可靠、刚度好，应用最为广泛， 在双螺母间加垫片的形式可由专业生产 厂根据用户要求事先调整好预紧力，使 用时装卸非常方便。
滚珠丝杆螺母副
１．工作原理和特点
滚珠丝杆螺母副由于在丝杆和螺母之间 放入了滚珠，使丝杆与螺母间变为滚动 摩擦，因而大大地减小了摩擦阻力，提 高了传动效率。图示为滚珠丝杆副的结 构示意图。丝杆１和螺母３上均制有圆 弧型面的螺旋槽，将它们装在一起便形 成了螺旋滚道，滚珠４在其间既自转又 循环滚动。
滚珠丝杠螺母副结构图例
双螺母垫片调整法（中间加垫 片）图例
双螺母垫片调整法（端部加垫 片）图例
双螺母螺纹式消隙 如图所示，利用一个 螺母上的外螺纹，通过圆螺母调整两个 螺母的相对轴向位置实现预紧，调整好 后用另一个圆螺母锁紧，这种结构调整 方便，且可在使用过程中，随时调整， 但预紧力大小不能准确控制。
双螺母螺纹消隙图例
式中Z1、Z2为齿轮的齿数，Ph为滚珠丝杠的导程。
齿差式消隙图例
4．滚珠丝杆副的支承方式
一端装止推轴承(固定－自由式) 如图a所示。 这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，仅 适应于短丝杆。 一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承(固定 －支承式) 如图b所示。滚珠丝杆较长时，一 端装止推轴承固定，另一端由深沟球轴承支承。 为了减少丝杆热变形的影响，止推轴承的安装 位置应远离热源。
支承，如止推轴承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。 这种结构方式可使丝杆的热变形转化为止推轴承的预 紧力。
滚珠丝杠副支承方式图例
滚珠丝杠的计算
1. 疲劳强度计算
滚珠丝杠根据额定动载荷选用，当量动载荷计算公式为：
Fm 3 L f w Cm fa
要求选择的丝杠额定动载荷CaCm。 载荷为变化的时候，
滚珠丝杠螺母副的缺点 由于结构复杂，丝杆和螺母等元件的加工精度 和表面质量要求高，故制造成本高。 由于不能自锁，特别是垂直安装的滚珠丝杆传 动，会因部件的自重而自动下降。当部件向下 运动且切断动力源时，由于部件的自重和惯性， 不能立即停止运动。因此必须增加制动装置。 结论 由于其优点显著，虽成本较高，仍被广泛 应用在数控机床上。
两端装推力轴承（单推—单推式或双推—单推式）
如图c所示。这种方式是对丝杠进行预拉伸安装。这样 做的好处是：减少丝杠因自重引起的弯曲变形；在推 力轴承预紧力大于丝杠最大轴向载荷1/3的条件下，丝 杠拉压刚度可提高四倍；丝杠不会因温升而伸长，从 而推轴承及深沟球轴承(固定－固 定式) 如图d所示。为提高刚度，丝杆两端采用双重
外循环式滚珠丝杠结构图例
内循环 靠螺母上安装的反向器接通相邻 滚道，使滚珠成单圈循环，如图所示。 反向器２的数目与滚珠圈数相等。这种 形式结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好， 摩擦损失小，但制造较困难。适用于高 灵敏、高精度的进给系统，不宜用于重 载传动中。
内循环式滚珠丝杠结构图例
3．滚珠丝杆副间隙的调整
Fm 2 Fmax Fmin 3
2. 刚度计算
主要考虑滚珠丝杠螺母副的接触和拉压变形，往 往由厂家直接给出刚度值或计算公式。 接触刚度根据载荷的不同是一个变化的非线性值。 拉压刚度根据螺母至轴端距离的不同而变化。
3. 压杆稳定性和临界转速 4. 滚珠丝杠的预拉伸
2．结构类型
外循环 滚珠在循环过程结束后通过螺母外表 面上的螺旋槽或插管返回丝杆螺母间重新进入 循环。图示为常见的外循环结构形式。在螺母 外圆上装有螺旋形的插管口，其两端插入滚珠 螺母工作始末两端孔中，以引导滚珠通过插管， 形成滚珠的多圈循环链。这种形式结构简单， 工艺性好，承载能力较高，但径向尺寸较大。 目前应用最为广泛，也可用于重载传动系统中。
1-丝杠 2-滚道 3-螺母 4-滚珠
滚珠丝杠螺母副的优点
传动效率高，摩擦损失小 滚珠丝杆螺母副的传动效率 η＝0.85～0.98，可实现高速运动。 运动平稳无爬行 由于摩擦阻力小，动、静摩擦系数之 差极小，故运动平稳，不易出现爬行现象。 传动精度高，反向时无空程 滚珠丝杆副经预紧后，可 消除轴向间隙。 磨损小 精度保持性好，使用寿命长。 具有运动的可逆性 可以将旋转运动转换成直线运动， 也可将直线运动转换成旋转运动，即丝杆和螺母均可 作主动件或从动件。
3．滚珠丝杆副间隙的调整
齿差式消隙 如图所示，在两个螺母的凸缘上各制有
圆柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合， 其齿数分别为Z1、Z2，并相差一个齿。调整时，先取 下内齿圈，让两个螺母相对于套筒同方向都转动一个 齿，然后再插入内齿圈，则两个螺母便产生相对角位 移，其轴向位移量为：
1 1 S Z Ph Z 2 1