滚珠丝杠的结构和原理

滚珠丝杠的结构和原理

：欧特精密机械访问商铺添加人：ljwgdmy 添加时间：2009-7-6

滚珠丝杠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。

滚珠丝杠的结构：

滚珠丝杠副的结构传统分为循环结构(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循环结构(以插管为代表)两种。这两种结构也是最常用的结构。这两种结构性能没有本质区别，只是循环结构安装连接尺寸小；外循环结构安装连接尺寸大。目前，滚珠丝杠副的结构已有10多种，但比较常用的主要有：循环结构；外循环结构；端盖结构；盖板结构。

滚珠丝杠原理：

1、按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例，滚珠丝杠（目前已基本取代梯形丝杆，已俗称丝杆）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。

滚珠丝杠的特点：

1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3

滚珠丝杆的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。

2、高精度的保证

滚珠丝杆是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。

3、微进给可能

滚珠丝杆由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。

4、无侧隙、刚性高

滚珠丝杆可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。

5、高速进给可能

滚珠丝杆由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。

◎精度公差:C10,C7,C5,C3,C2,C1--数字越小，精度越高。

◎世界主要滚珠丝杆生产制造商：

ZTPM 正攀滚珠丝杆，上银hiwin滚珠丝杆，ABBA滚珠丝杆，PMI滚珠丝杆，中国工艺滚珠丝杆，国SBC滚珠丝杆、日本THK滚珠丝杆、日本NSK滚珠丝杆，德国STAR滚珠丝杆等......

滚珠丝杠加工注意问题：

滚珠丝杠加工时，螺杆预拉就是在装配时用螺杆两端的锁紧螺母按要求对螺杆的长度方向施加一定的拉力以调整螺杆正反螺母的反向紧度，原因是螺杆在运行中温升时，热应力效应会使螺杆伸长，使螺杆的长度变得不稳定。目的是为了有效消除该部件的弹性变量以期获得平稳的运动精度。否则在微量进给时当滑鞍或工作台的阻尼力大于螺杆及螺母的弹性力矩时工作台不发生位移，随着不断的进给螺杆及螺母的累积弹性力矩超过工作台阻尼力矩此时的工作台产生冲动位移。虽然总的进给量可能不受影响、但实际的步数、每步的进给量与控制器的输出产生误差，其后果是严重影响加工精度。

滚珠丝杠应用：

行业包括:IT产业、汽车、家用电器、工作机械、铁路、钢铁、工程机械发电厂电厂、石化机械等。

广泛应用于数控机床，电子设备，自动化设备，激光设备，医疗器械等领域

◎滚珠丝杠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、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。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覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高

效率的特点。

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特点

1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3

由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。

2、高精度的保证

滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。

3、微进给可能

滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。

4、无侧隙、刚性高

滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。

5、高速进给可能

滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。

◎精度公差:P5 .P7 --

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世界主要滚珠丝杠生产制造商

德国博士·力士乐（BOSCH-REXROTH）滚珠丝杠，德国布里斯（BLIS）滚珠丝杠，德国A·曼斯曼(A·MANNESMANN)滚珠丝杠，日本NSK滚珠丝杠、日本THK滚珠丝杠、日本黑田精工(KURODA)滚珠丝杠、工艺装备制造厂滚珠丝杠（商标“中国艺工”），汉江机床厂滚珠丝杠，上银HIWIN滚珠丝杠、ABBA滚珠丝杠、国SBC滚珠丝杠等。

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THK滚珠丝杠系列产品与应用

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

滚珠丝杠副故障诊断

滚珠丝杠副故障大部分是由于运动质量下降、反向间隙过大、机械爬行、润滑不

丝杠研损更换

伺服电动机与滚珠丝杠联接

不同轴

调整同轴度并紧固连接座无润滑油调整润滑油路

超程开关失灵造成机械故障检查故障并排除

伺服电动机过热报警检查故障并排除

4 丝杠螺

母润滑

不良

分油器是否分油检查定量分油器

油管是否堵塞清除污物使油管畅通

5 滚珠丝

杠副噪

声

滚珠丝杠轴承压盖压合不良调整压盖，使其压紧轴承

滚珠丝杠润滑不良检查分油器和油路，使润滑油充足

滚珠产生破损更换滚珠

电动机与丝杠联轴器松动拧紧联轴器锁紧螺钉

What about Material and Heat-Treatment?(材料和热处理)

The hardness of ball groove on the shaft largely influences life expectancy of a ball screw. In addition, the shaft must possess a strength required as a drive shaft.

滚道的硬度大大影响丝杠的寿命。此外，丝杠必须有足够的强度以满足作为一个驱动轴的需求。

The following table shows the material composition and heat treating details of a ball screw system.

下表列出了丝杠部件的材料构成和热处理工艺。

PARTS 零件

MATRIAL

材料

HEAT TREATMENT

热处理Chromium molybdenum steel

AISI 4150HV

(dia. 15mm or larger)

Induction

hardening

感应淬火

Chromium molybdenum steel SCM415 (SCM21) (dia. 14mm or smaller) Carburization 渗碳 HRc 58-62

NUT 螺母

Chromium molybdenum steel SCM20 (SCM22) Carburization 渗碳

HRc 58-62 STEEL BALL 钢球 Center (Original material

hardness) H igh-carbon chromium bearing steel SUJ 2

Through Hardening 通体淬火 HRc 62-67 Ball screw shafts and nuts are surface hardened for the following reasons.丝杠和螺母表面淬火的原因如下：

(1) Ball races are hardened since it largely affects life.滚道必须淬硬，因为会大大影响寿命。

(2) They are not through-hardened to avoid becoming brittle and prone to breakage. 他们不进行通体淬火的原因是防止变脆易遭破坏。

In other cases where high temperature immunity and anti-corrosive property are desired, stainless steel (SUS440C) is used. The stainless steel components are heat treated to achieve HRc56~59 hardness.

在高温或者耐腐蚀的环境中，可以要求使用不锈钢制品(SUS440C).不锈钢制品热处理后的硬度可以达到HRc56~59。

精密滚珠丝杠副选用和使用中的注意事项

预紧载荷的确定

为了防止造成丝杠传动系统的任何失位，保证传动精度，提高丝杠系统的刚度是很重要的，而要提高螺母的接触刚度，必须施加一定的预紧载荷。

施加了预紧载荷后，摩擦转矩增加，并使工作时的温升提高。因此必须恰当地确定预紧载荷（最大不得超过10%的额定动载荷），以便在满足精度和刚度的同时，获得最佳的寿命和较低的温升效应。

润滑

在使用滚珠丝杠副时，必须要有足够的润滑，如果润滑不够，将导致摩擦和磨损的增加，造成故障或寿命缩短等。

油润滑

· 一般情况下，用于滚动轴承的矿物油都适用。

· 特别是在高转速情况下，以油润滑比脂润滑佳，这时滚珠丝杠副的温升较小。· 油润滑的补充润滑量和间隔，按下表，按表中的油量，至少可以达到8小时的补充润滑时间。

脂润滑

采用脂润滑的优点可以使滚珠丝杠传动系统在一段很长时间后才需进行补充。也就是说，在多数情况下，可以省去一套补充润滑的装置。补充润滑脂的限量为大约填入螺母空间容积的一半。

可以使用所有高级滚动轴承润滑脂，但要注意润滑脂厂家的提示说明！

润滑脂的补充通常在半年或一年进行更换，更换前应清除旧润滑脂后才能更换新的润滑脂。

防尘

滚珠丝杠与滚动轴承一样，如果污物及异物（切屑碎屑）进入就会很快使它磨损，成为损坏的原因。困此，必须采用防护装置（折叠式或伸缩式丝杠护套）将丝杠轴完全防护起来。

另外虽没有别的异物，但有浮尘时要在螺母两端采用刮屑式防尘圈。本公司在供货时螺母两端采用刮屑式防尘圈。本公司在供货时螺母两端已装有橡胶防尘圈，以达到防尘的效果。

设计与使用时注意

防止逆转滚动螺旋传动逆转率高，不能自锁。为了使螺旋副受力后不逆转，应考虑设置防逆转装置，如采用制动电机、步进电机，在传动系统中设有能够自锁的机构（如蜗杆传动）；在螺母、丝杠或传动系统中装设单向离合器、双向离合器、制动器等。选用离合器时，必须注意其可靠性。

防止螺母脱出在滚动螺旋传动中，特别是垂直传动，容易发生螺母脱出造成事故，设计时必须考虑防止螺母脱出的安全装置。

安装

· 滚珠丝杠副安装到机床时，请不要把螺母从丝杠上拆下来。

· 但在必须把螺母卸下来的场合时，要使用比丝杠底径小0.2～0.3mm安装辅助套筒。

将安装辅助套筒推至螺纹起始端面，从丝杠上将螺母旋至辅助套筒上，连同螺母、辅助套筒一并小心取下，注意不要使滚珠散落。

安装顺序与拆卸顺序相反。必须特别小心谨慎的安装，否则螺母、丝杠或其它部零件可能会受损或掉落，导致滚珠丝杠传动系统的提前失效。

珠丝杠副的安装

滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件。滚珠丝杠副有多种结构型式。按滚珠循环方式分为外循环和循环两大类。外循环回珠器用插管式的较多，循环回珠器用腰形槽嵌块式的较多。

按螺纹轨道的截面形状分为单圆弧和双圆弧两种截形。由于双圆弧截形轴向刚度大于单圆弧截形，因此目前普遍采用双圆弧截形的丝杠。

按预加负载形式分，可分为单螺母无预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母加大钢球径向预紧、双螺母垫片预紧、双螺母差齿预紧、双螺母螺纹预紧。数控机床上常用双螺母垫片式预紧，其预紧力一般为轴向载荷的1/3。

滚珠丝杠副与滑动丝杠螺母副比较有很多优点：传动效率高、灵敏度高、传动平稳：磨损小、寿命长；可消除轴向间隙，提高轴向刚度等。

滚珠丝杠螺母传动广泛应用于中小型数控机床的进给传动系统。在重型数控机床的短行程(6m以下)进给系统中也常被采用。

1．滚珠丝杠副的安装

数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度之外，滚珠丝杠正确的安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。螺母座及支承座都应具有足够的刚度和精度。通常都适当加大和机床结合部件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度和接触强度，新设计的机床在工艺条件允许时常常把螺母座或支承座与机床本体做成整体来增大刚度。

为了提高支承的轴向刚度，选择适当的滚动轴承也是十分重要的。国目前主要采用两种组合方式。一种是把向心轴承和圆锥轴承组合使用，其结构虽简单，但轴向刚度不足。另一种是把推力轴承或向心推力轴承和向心轴承组合使用，其轴向刚度有了提高，但增大了轴承的摩擦阻力和发热而且增加了轴承支架的结构尺寸。近年来国外的轴承生产厂家已生产出一种滚珠丝杠专用轴承，这是一种能够承受很大轴向力的特殊向心推力球轴承，与一般的向心推力球轴承相比，接触角增大到60o，增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高了两倍以上，而且使用极为方便，产品成对出售，而且在出厂时已经选配好外环的厚度，装配时只要用螺母和端盖将环和外环压紧，就能获得出厂时已经调整好的预紧力。

滚珠丝杠副安装方式通常有以下几种：

(1)双推一自由方式丝杠一端固定，端自由。固定端轴承同时承受轴向力和径向力。这种支承方式用于行程小的短丝杠。

(2)双推一支承方式丝杠一端固定，另一端支承。固定端轴承同时承受轴向力和径向力；支承端轴承只承受径向力，而且能作微量的轴向浮动，可以避免或减少丝杠因自重而出现的弯曲。同时丝杠热变形可以自由地向一端伸长。

(3)双推一双推方式丝杠两端均固定。固定端轴承都可以同时承受轴向力和径向力，这种支承方式，可以对丝杠施加适当的预拉力，提高丝杠支承刚度，可以部分补偿丝杠的热变形。

(4)采用丝杠固定、螺母旋转的传动方式此时，螺母一边转动、一边沿固定的丝杠作轴向移动：由于丝杠不动，可避免受临界转速的限制，避免了细长滚珠丝杠高速运转时出现的种种问题。螺母惯性小、运动灵活，可实现的转速高。此种方式可以对丝杠施加较大的预拉力，提高丝杠支承刚度，补偿丝杠

的热变形。

2．滚珠丝杠副的防护和润滑

(1)滚珠丝杠副的防护滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此必须装有防护装置。如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。安装时将防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杠的支承座上。如果滚珠丝杆副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈防护，密封圈装在螺母的两端。接触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成，其孔做成与丝杠螺纹滚道相配的形状；接触式密封圈的防尘效果好，但由于存在接触压力，使摩擦力矩略有增加。非接触式密封圈又称迷宫式密封圈，它采用硬质塑料制成，其孔与丝杠螺纹滚道的形状相反，并稍有间隙，这样可避免摩擦力矩，但防尘效果差。工作中应避免碰击防护装置，防护装置一有损坏应及时更换。

(2)滚珠丝杠副的润滑润滑剂可提高耐磨性及传动效率。润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。润滑油一般为全损耗系统用油：润滑脂可采用锂基润滑脂。润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间，而润滑油则经过壳体上的油孔注入螺母的空间。每半年对滚珠丝杠上的润滑脂更换一次，清洗丝杠上的旧润滑脂，涂上新的润滑脂。用润滑油润滑的滚珠丝杠副，可在每次机床工作前加油一次。

3．滚珠丝杠副在高速数控机床上的应用

高速加工是面向21世纪的一项高新技术，它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在航天航空、汽车工业、模具制造、光电工程和仪器仪表等行业中获得了越来越广泛的应用，并已取得了重大的技术经济效益，是当代先进制造技术的重要组成部分。为了实现高速加工，首先要有高速数控机床。高速数控机床必须同时具有高速主轴系统和高速进给系统，才能实现材料切削过程的高速化。为了实现高速进给，国外有关制造厂商不断采取措施，提高滚珠丝杠的高速性能。主要措施有：

1)适当加大丝杠的转速、导程和螺纹头数。目前常用大导程滚珠丝杠名义直径与导程的匹配为：40mm×20mm，50mm×25mm，50mm×30mm等，其进给速度均可达到60m/min以上。为了提高滚珠丝杠的刚度和承载能力，大导程滚珠丝杠一般采用双头螺纹，以提高滚珠的有效承载圈数。

2)改进结构，提高滚珠运动的流畅性。改进滚珠循环反向装置，优化回珠槽的曲线参数，采用三维造型的导珠管和回珠器，真正做到沿着螺纹的导程角方向将滚珠引进螺母体中，使滚珠运动的方向与滚道相切而不是相交。这样可把冲击损耗和噪声减至最小。

3)采用“空心强冷”技术。高速滚珠丝杠在运行时由于摩擦产生高温，造成丝杠的热变形，直接影响高速机床的加工精度。采用“空心强冷”技术，就是将恒温切削液通入空心丝杠的孔中，对滚珠丝杠进行强制冷却，保持滚珠副温度的恒定。这个措施是提高中、大型滚珠丝杠高速性能和工作精度的有效途径。

4)对于大行程的高速进给系统，可采用丝杠固定、螺母旋转的传动方式。此时，螺母一边转动、一边沿固定的丝杠作轴向移动，由于丝杠不动，可避免受临界转速的限制，避免了细长滚珠丝杠高速运转时出现的种种问题。螺母惯性小、运动灵活，可实现的转速高。

5)进一步提高滚珠丝杠的制造质量。通过采用上述种种措施后，可在一定程度上克服传统滚珠丝杠存在的一些问题。日本和瑞士在滚珠丝杠高速化方

面一直处于国际领先地位，其最大快速移动速度可达60m/min，个别情况下甚至可达90m/min，加速度可达15m/s2。由于滚珠丝杠历史悠久、工艺成熟、应用广泛、成本较低，因此在中等载荷、进给速度要求并不十分高、行程围不太大(小于4～5m)的一般高速加工中心和其他经济型高速数控机床上仍然经常被采用。

滚珠丝杠的安装(支撑)方式

滚珠丝杠的安装（支撑）方式 滚珠丝杠的安装（支撑）方式2015-06-12引言滚珠丝杠是工具机械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。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。 滚珠丝杠副作为关键的滚动传动元件，被广泛应用于各种需要定位或传动的机构中，对机构的性能举足轻重。在实际应用中，滚珠丝杠副的安装方式的选择会影响整个机构的工作效果，根据具体应用情况的不同，滚珠丝杠副的安装可以有多种不同的方式。不同的安装方式（即支承形式）都有其各自的特点，选取时，既要考虑实际工作要求（定位精度、传动速度、扭矩和推力情况等），又要结合滚珠丝杠副型号规格的选择，只有两者综合考虑合理搭配，才能实现最佳效果，发挥滚珠丝杠副的最大价值。 滚珠丝杠副的安装方式一般叫做滚珠丝杠副的支承形式，通常有两大类（丝杠旋转类和螺母旋转类）共五种典型的支承形式，支承形式不同，所容许的轴向载荷和容许的回转转速也有所不同，应根据工况适当选择。具体如下文所述： 为便于评估，丝杠旋转类每种支承形式后面给出表征其稳

定性的“稳定性系数K2”，K2越大表示该形式越稳定，螺母 旋转类因受力模型不同，校验体系也不同，不能模型化比较。 一、丝杠旋转类 1、“固定—固定”型：K2=4 适用于高转速、高精度的场合。该形式两端分别分别由一 对轴承约束轴向和径向自由度，负荷由两组轴承副共同承担。也可以使两端的轴承副承受反向预拉伸力，从而提高传动刚度。在定位要求很高的场合，甚至可以根据受力情况和丝杠热变形趋势精确设定目标行程补偿量，进一步提高定位精度。“固定—固定”型有时也被片面地叫做“双推－双推”型，实际上由于径向力的存在几乎很少能用两个推力轴承作为固定端。由于此形式结构较复杂，调整较难，因此一般仅在定位要求很高时采用。2、“固定—游动”型：K2=2 适用于中转速、高精度的场合。该形式一端由一对轴承约 束轴向和径向自由度，另一端由单个轴承约束径向自由度，负荷由一对轴承副承担，游动的单个轴承能防止悬臂挠度，并消化由热变形产生的应力。“固定—游动”型有时也被片面 地叫做“双推－支承”。此形式结构较简单，效果良好，应用 广泛。3、“支承—支承”型：K2=1 适用于中转速，中精度的场合。该形式两端分别设一个轴承，分别承受径向力和单方向的轴向力，随负荷方向的变化，分别由两个轴承单独承担某一方向的力。由于支承点随受

滚珠丝杠

匀速运行，非精确计算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1） 式中 Ta：驱动扭矩kgf.mm； Fa：轴向负载N（Fa=F+μmg，F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件的综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 ）； I：丝杠导程mm； n1：进给丝杠的正效率。 计算举例： 假设工况：水平使用，伺服电机直接驱动，2005滚珠丝杠传动，25滚珠直线导轨承重和导向，理想安装，垂直均匀负载1000kg，求电机功率： Fa=F+μmg，设切削力不考虑，设综合摩擦系数μ=0.01，得 Fa=0.01*1000*9.8=98N； Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），设n1=0.94，得Ta=98*5/5.9032≈83kgf.mm=0.83N.M 根据这个得数，可以选择电机功率。以台湾产某品牌伺服为例，查样本得知，额定扭矩大于0.83N.M的伺服电机是400W。（200W是0.64N.M，小了。400W 额定1.27N.M，是所需理论扭矩的1.5倍，满足要求） 当然咯，端部安装部分和滚珠丝杠螺母预压以及润滑不良会对系统产生静态扭矩，也称初始扭矩，实际选择是需要考虑的。另外，导向件的摩擦系数不能单计理论值，比如采用滚珠导轨，多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。而且，该结果仅考虑驱动这个静止的负载，如果是机床工作台等设备，还要考虑各向切削力的影响。 若考虑加速情况，较为详细的计算可以参考以下公式（个人整理修正的，希望业内朋友指点）： 水平使用滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率计算： T1：等速驱动扭矩kgf.mm；：轴向负载N【Fa=F+μmg，F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 】；：丝杠导程mm；：进给丝杠的正效率。 J:【J=Jm+Jg1+(N1/N2)】 若采用普通感应电机，功率根据以下公式计算：

气弹簧工作原理

气弹簧 弹簧不受外力时，自然伸长为最小行程（指压缩行程）处，即最大伸长处； 活塞两边气压相等，由于受力面积不同，产生压力差提供气弹簧的支撑力； 气弹簧运动中瞬时提供的总支撑力包括两部分：压力差产生的支撑力和摩擦力。 外力压缩气弹簧，由于撑杆在气室内体积增大，压缩气体的有效容积变小，气室气压变大，压力差产生的支撑力变大； 摩擦力变化： 气室压力越大，摩擦力越大， 撑杆运动越快，摩擦力越大， 离自然伸长处越远，摩擦力越大； 气温影响气弹簧支撑力：气温越低，气室压力越低，气弹簧提供的支撑力越小。 气弹簧是以气体和液体为工作介质的一种弹性元件，由压力管，活塞，活塞杆及若干联接件组成,其内部充有高压氮气，由于在活塞内部设有通孔，活塞两端气体压力相等，而活塞两侧的截面积不同，一端接有活塞杆而另一端没有，在气体压力作用下，产生向截面积小的一侧的压力，即气弹簧的弹力，弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力或者不同直径的活塞杆而设定。与机械弹簧不同的是，气弹簧

具有近乎线性的弹性曲线。标准气弹簧的弹性系数X介于1.2和1.4之间，其他参数可根据要求及工况灵活定义 气弹簧（gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。目前，该产品在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。根据不同的特点及应用领域，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等. 气弹簧的基本原理是在密闭的腔体内压入惰性气体和油、或则油气混合物。根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。 产品展示 气弹簧介绍 一、自由型气弹簧（支撑杆）是应用最为广泛的气弹簧。它主要起支撑作用，只有最短、最长两个位置，在行程中无法自行停止。在汽车、纺织机械、印刷设备、办公设备、工程机械等行业应用最广。 二、自锁型气弹簧（调角器、气压棒）在医疗设备、座椅等产品上应用的最多。该种气弹簧借助一些释放机构可以在行程中的任意位置停止，并且停止以后有很大的锁紧力（可以达到10000N以上）。 三、随意停气弹簧（摩擦式气弹簧）主要应用在厨房家具、医疗器械等领域。它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间：不需要任何的外部结构而能停在行程中的任意位置，但没有额外的锁紧力。（选型参数基本可以参考自由型气弹簧）

滚珠丝杠的安装与使用

滚珠丝杠副的安装与使用 一、润滑 为使滚珠丝杠副能充分发挥机能，在其工作状态下，必须润滑，润滑方式主要有以下两种： 润滑脂 润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的1/3，我厂滚珠丝杠副出厂时在螺母内部已加注GB7324-94 2#锂基润滑脂； 润滑油 润滑油的给油量标准如表16所示，但是随行程、润滑油的种类、使用条件（热抑制量）等的不同而有所变化。请注意使用。 表16 润滑油的给油量标准（间隔3分钟） 轴颈(mm) 给油量(cc) 4～8 0.03 10～14 0.05 15～18 0.07 20～25 0.10 28～32 0.15 36～40 0.25 45～50 0.30 55～63 0.40 70～100 0.50 100～160 0.60 二、防尘 滚珠丝杠副与滚动轴承一样，如果污物及异物进入就很快使它磨耗，成为破损的原因。因此，考虑有污物异物（切削碎削）进入时，必须采用防尘装置（折皱保护罩、丝杠护套等），

将丝杠轴完全保护起来。 另外，如没有异物，但有浮尘时可在滚珠螺母两端增加防尘圈，请用户根据需要按编号规则选定合适规格型号。 三、使用 滚珠丝杠副在使用时应注意以下事项： 滚珠螺母应在有效行程内运动，必要时要在行程两端配置限位，以避免螺母越程脱离丝杠轴而使滚珠脱落。如螺母脱离丝杠轴或滚珠脱落，请与我厂联络。 滚珠丝杠副由于传动效率高，不能自锁，在用于垂直方向传动时，如部件重量未加平衡，必须防止传动停止或电机失电后，因部件自重而产生的逆传动。防逆传动方法可用蜗轮蜗杆传动、液压式电器制动器及超越离合器等。如需超越离合器，我厂可为用户设计并生产制造。 四、安装 滚珠丝杠副在安装时应注意以下事项： 滚珠丝杠副仅用于承受轴向负荷。径向力、弯矩会使滚珠丝杠副产生附加表面接触应力等不良负荷，从而可能造成丝杠的永久性损坏。因此，滚珠丝杠副安装到机床时应注意： ·丝杠的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，机床的两端轴承座与螺母座必须三点成一线。 ·安装螺母时，尽量靠近支撑轴承； ·同样安装支撑轴承时，尽量靠近螺母安装部位。 滚珠丝杠副安装到机床时，请不要把螺母从丝杠轴上卸下来。如必须卸下来时，要使用辅助套，否则装卸时滚珠有可能脱落。螺母装卸时应注意下列几点： ·辅助套外径应小于丝杠底径0.1～0.2mm. ·辅助套在使用中必须靠紧丝杠螺纹轴肩。

滚珠丝杠螺母工作原理

滚珠丝杆螺母副工作原理 滚珠丝杆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。 1.组成及工作原理： ·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。 2．特点： ·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。 ·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。 3．滚珠丝杆螺母副的消隙 ·双螺母垫片调隙：

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：

图示为利用两个锁紧螺母调整预紧力的结构。两个工作螺母以平键与外套相联，其中右边的一个螺母外伸部分有螺纹。当两个锁紧螺母转动时，正是由于平键限制了工作螺母的转动，才使得带外螺纹的工作螺母能相对于锁紧螺母轴向移动。间隙调整好后，对拧两锁紧螺母即可。结构紧凑，工作可靠，应用较广。 ·双螺母齿差调隙： 在两个工作螺母的凸缘上分别切出齿数为Z 1、Z 2的齿轮，且Z 1、Z 2相差一个齿，即： 112=?Z Z 两个齿轮分别与两端相应的内齿圈相啮合，内齿圈紧固在螺母座上。 设其中的一个螺母Z 1转过一个齿时，丝杆的轴向移动量为为S 1，则有： 11:1:S T Z = 则11Z T S = 如果两个齿轮同方向各转过一个齿，则丝杆的轴向位移为： 212121Z Z T Z T Z T S S S =?=?=Δ 例：当Z 1=99，Z 2=100时，m S μ1≈Δ。可以达到很高的调整精度。 4．滚珠丝杆螺母副的安装 滚珠丝杆螺母副所承受的主要是轴向载荷。它的径向载荷主要是卧式丝杆的自重。安装时，要保证螺母座的孔与工作螺母之间的良好配合，并保证孔与端面的垂直度等。这时主要是根据载荷的大小和方向选择轴承。另外安装和配置的形式还与丝杆的长短有关，当丝杆较长时，采用两支撑结构；当丝杆较短时，采用单支撑结构。

气弹簧式转轴结构的制作技术

本技术新型公开了一种气弹簧式转轴结构，是用于笔记本电脑自动开启显示屏的装置，由基础构架、动力机构和制动阻尼机构三部分组成，充分利用了空气动力学原理，将活塞等部件由压缩空气产生的平向动力经曲柄凸轮等部件转化为带动总轴旋转的动力，当到达第一预设角度时，结构的制动阻尼机构输出制动力使总轴停止翻转，在自调角度范围内可将显示屏随意调整至最佳视角，其间因阻尼力的作用使显示屏可保持静止状态，本技术新型制造工艺简单、耐磨性好可靠性高为大批量生产提供了有效地保证。 技术要求 1.一种气弹簧式转轴结构，由基础构架、动力机构和制动阻尼机构三部分组成，其特征在 于：

所述基础构架主要包括系统承架、总轴和显示屏承架三大部件，其中系统承架上安装动力机构，并设置行程导轨使其动力定向传送，总轴与系统承架贯通滑动枢接，转动时可引起制动阻尼机构动作并带动显示屏承架翻转； 所述动力机构由气弹簧和动力转向机构组成，在气体压力作用的推动下气弹簧推动动力转向机构使其带动总轴旋转； 所述制动阻尼机构与总轴套连，由弹片组、止动凸轮和凹凸轮为主要部件组成，在总轴旋转到第一预设角度时制动阻尼机构进入制动阻尼状态。 2.根据权利要求1所述的一种气弹簧式转轴结构，其特征在于： 所述气弹簧包括活塞、活塞杆、滑块和滑块转轴，其中安装在活塞杆顶部的滑块通过滑块转轴与动力转向机构的曲柄连接，并沿所述系统承架上的行程导轨所限定的方向移动。 3.根据权利要求1所述的一种气弹簧式转轴结构，其特征在于： 所述动力转向机构由曲柄、曲柄凸轮转轴及曲柄凸轮为主要部件组成，所述曲柄凸轮为两个，其中一个通过曲柄凸轮转轴与系统承架滑动套连，另一个与总轴固定套连，两个曲柄凸轮的同向端由其中一个曲柄凸轮的轴杆串联并滑动连接曲柄，将来自气弹簧的平动改变成环绕总轴轴心的转动。 4.根据权利要求1所述的一种气弹簧式转轴结构，其特征在于： 所述止动凸轮的一端固连于系统承架之上，其转动中心与总轴滑动套连，它的内表面为凹凸面与所述凹凸轮的一侧表面接触。 5.根据权利要求4所述的一种气弹簧式转轴结构，其特征在于： 所述凹凸轮的转动中心贯穿固连于所述总轴，其一侧表面为凹凸面与所述止动凸轮的内表面相接触，另一表面为平面与弹片组相连。 6.根据权利要求5所述的一种气弹簧式转轴结构，其特征在于：

滚珠丝杠螺母副的结构简图

滚珠丝杠螺母副结构图及其工作原理本次观察了实训车间的数控车床、数控铣床、加工中心，作为它们进给伺服 系统机械传动结构中的滚珠丝杠螺母副的结构都是一样的。 滚珠丝杠螺母副的结构原理图 ·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。 特点： ·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。 ·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。 滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式有两种：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的成为外循环（如图b），始终与丝杠保持接触的成为内循环（如图a）。 (a) 内循环（b）外循环 (1)外循环外循环是常用的一种外循环方式。这种结构是在螺母体上轴向相隔数个半导程处钻两个孔与螺旋槽相切，作为滚珠的进口与出口。再在螺母的外表面上铣出回珠槽并沟通两孔。另外，在螺母内进出口处各装一挡珠器，并在螺母外表面装一套筒，这样构成封闭的循环滚道。外循环结构制造工艺简单，使用较广泛。其缺点是滚道接缝处很难做得平滑，影响滚珠滚动的平稳性，甚至发生卡珠现象，噪声也较大。 (2)内循环内循环均采用反向器实现滚珠循环，数控机床反向器有两种型式。圆柱凸键反向器，反向器的圆柱部分嵌入螺母内，端部开有反向槽。反向槽靠圆柱外圆面及其上端的凸键定位，以保证对准螺纹滚道方问。扁圆镶块反向器，反向器为一半圆头平键形镶块，镶块嵌入螺母的切槽中，其端部开有反向槽。两种反向器比较，后者尺寸较小，从而减小了螺母的栏手向尺寸及缩短了轴向尺寸。

气弹簧工作原理

弹簧不受外力时，自然伸长为最小行程（指压缩行程）处，即最大伸长处； 活塞两边气压相等，由于受力面积不同，产生压力差提供气弹簧的支撑力； 气弹簧运动中瞬时提供的总支撑力包括两部分：压力差产生的支撑力和摩擦力。 外力压缩气弹簧，由于撑杆在气室内体积增大，压缩气体的有效容积变小，气室气压变大，压力差产生的支撑力变大； 摩擦力变化： 气室压力越大，摩擦力越大， 撑杆运动越快，摩擦力越大， 离自然伸长处越远，摩擦力越大； 气温影响气弹簧支撑力：气温越低，气室压力越低，气弹簧提供的支撑力越小。 气弹簧是以气体和液体为工作介质的一种弹性元件，由压力管，活塞，活塞杆及若干联接件组成,其内部充有高压氮气，由于在活塞内部设有通孔，活塞两端气体压力相等，而活塞两侧的截面积不同，一端接有活塞杆而另一端没有，在气体压力作用下，产生向截面积小的一侧的压力，即气弹簧的弹力，弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力或者不同直径的活塞杆而设定。与机械弹簧不同的是，气弹簧具有近乎线性的弹性曲线。标准气弹簧的弹性系数X介于1.2和1.4之间，其他参数可根据要求及工况灵活定义 气弹簧（gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。目前，该产品在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。根据不同的特点及应用领域，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等. 气弹簧的基本原理是在密闭的腔体内压入惰性气体和油、或则油气混合物。根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。 产品展示 气弹簧介绍 一、自由型气弹簧（支撑杆）是应用最为广泛的气弹簧。它主要起支撑作用，只有最短、最长两个位置，在行程中无法自行停止。在汽车、纺织机械、印刷设备、办公设备、工程机械等行业应用最广。（具体参数见本网站或来电索取） 二、自锁型气弹簧（调角器、气压棒）在医疗设备、座椅等产品上应用的最多。该种气弹簧借助一些释放机构可以在行程中的任意位置停止，并且停止以后有很大的锁紧力（可以达到10000N以上）。（具体参数见本网站或来电索取） 三、随意停气弹簧（摩擦式气弹簧）主要应用在厨房家具、医疗器械等领域。它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间：不需要任何的外部结构而能停在行程中的任意位置，但没有额外的锁紧力。（选型参数基本可以参考自由型气弹簧） 四、阻尼器在汽车和医疗设备上都用得比较多，其特点是阻力随着运行的速度而改变。可以明显的对相连的机构的速度起阻尼作用。（具体参数请来电索取） 五、牵引式气弹簧是一种特殊的气弹簧:别的气弹簧在自由状态的时候都处在最长的位置，即在受到外力后是从最长的位置向最短的位置运动，而牵引式气弹簧的自由状态在最短的位置，受到牵引时从最短处向最长处运行。牵引式气弹簧中也有相应的自由型、自锁型等。 橡胶空气弹簧工作时，内腔充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减小时，弹簧的高度升高，内腔容积增大，弹簧的刚度减小，内腔空气柱的有效承载面积减小，此时弹簧的承载能力减小。这样，空气弹簧在有效的行程内，空气弹簧的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与震动载荷的高效控制。还可以用增、减充气量的方法，调整弹簧的刚度和承载力的大小，还可以附设辅助气室，实现自控调节。

滚珠丝杠副现状及发展

滚珠丝杠副现状及发展 学院机械学院 专业班级机设1094 姓名罗成李源刘飞华王庆维钟鸿翔 指导教师邓奕 2013/3/13

摘要 近年来，随着加工制造、工艺、材料冶炼及热处理等技术的进步和发展，作为精密线性传动的首选部件之一的滚珠丝杠副越来越受国内、国际制造业的重视，其综合性能也有了很大的提高，因此本文在此基础上对滚珠丝杠副进行简单的探讨和研究。 本文对其可以概括为以下的三个方面： 一方面，滚珠丝杠副是目前世界上应用最广泛的一种新型的传动形式，其结构是有哪些部件组成，结构特点是什么，工作原理以及具有什么发展优势；第二方面，回顾滚珠丝杠副的发展简史，概述了其国内、外的发展现状及动态总结了一些滚珠丝杠副的国内外研究成果；最后一方面，概述对滚珠丝杠副的优化前景和应用发展。 [关键词]滚珠丝杠副结构特点现状发展应用前景

前言：机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势，有广阔的技术前景。滚珠丝杆副是为了适应机电一体化机械传动系统的要求而发展起来的一种新型传动机构，由滚珠丝杠、滚珠螺母（组件）和滚珠组成，可以将旋转运动变为直线运动，或者将直线运动转变成旋转运动。它具有传动效率高、启动力矩小、传动灵敏平稳、工作寿命长等优点。但是由于制造和装配的误差，滚珠丝杠副总是存在间隙，同时，滚珠丝杠在轴向载荷的作用下，滚珠和螺纹滚道接触部位会产生弹性变形，影响滚珠丝杠的传动精度。 滚珠丝杠副不仅是各类数控装备的核心功能部件，还是机械工业领域中资本密集型和技术密集型的重要通用零部件。在线性传动家族中滚珠丝杠副是应用面很广，产业化程度较高的产品。 一、滚珠丝杠副的结构及特点 (一)、滚珠丝杠副的结构 随着机床加工精度越来越高，滚珠丝杠副以其许多独特的优点，越来越多出现在有较高精度的机床上。滚珠丝杠螺母机构如图2-1所示，丝杠1和螺母2都具有圆弧形螺旋槽，合起来形成螺旋线滚道，连续装入若干（一般小于150个）等直径的滚珠3.当丝杠与螺母传动时，滚珠便沿螺旋槽滚动，数圈后经由回程引导装置，重新回到丝杠与螺母之间，形成一个闭合的循环回路[6]。一般滚珠丝杠副根据螺母的数量可以分为单螺母滚珠丝杠结构和双螺母滚珠丝杠结构如图2-2。

滚珠丝杆安装方式

滚珠丝杆安装方式 伺服或步进电机连接滚珠丝杆，这在自动化机器里面是常见的一种结构，运动方式是将圆周转动变为直线运动。一般CNC拖板和一些精密直工作台大都是由伺服或步进电机驱动。但是这个简单的驱动，机构非常简单，主要部件为：电机、丝杆、丝杆锁紧螺母轴承座、轴承等等。但是一般丝杆均为往复式工作，要求精度非常高，有的重复精度高达0.001mm. 高精度的机构，同样要有合理的结构设计，我在这里分享一下本人的一部分经验。 一个垂直高速往复动作的钻主轴拖板，积算式运动方式。要求深度精度为0.005mm. 零件选用：P4级2504滚珠丝杆、7003C/DB角接触轴承、弹性连轴器、步进电机。 关键的这里有一个超级贵的零件------7003C/DB角接触轴承。本轴承尺寸17*35*20（单个为10），成对安装，价格为800元1对。 背靠背角接触轴承能够承受来自二个轴向方向的力，同时能够承受高速旋转和一定的径向力，因此在滚珠丝杆上是很常见一种轴承。角接触轴承的安装方式是很讲究的，不同的安装方向，所承受的力和刚性也不一样的。因此这在设计选型和安装时要特别注意。关于角接触轴承的安装和注意事项，可以上网查找一下轴承厂家的资料。 下图是基本结构: 此主题相关图片如下，点击图片看大图： 7003C/DB角接触轴承是可以调的，精度可以达到0.001mm.精度等级大于P4级。 背靠背安装方式，丝杆的另一端为悬空，如果要另一端装轴承，那么就应该安装7003CT 的轴承，CT尾号表示为串联装。串联装轴承只能承受一个方向的力。 我上述的机器为钻孔机。垂直下降，钻不锈钢，加工精度深度要求为0.01，而本机的实际精度为0.005。丝杆行程100mm，步进电机速度400转左右。

滚珠丝杠的安装及空隙调节方法

滚珠丝杠的安装及空隙 调节方法 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

【文章摘自：机械设备论坛】滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件，它是一种精密、高效率、高刚度、高寿命且节能省电的先进传动元件，可将电动机的旋转运动转化为工作台的直线运动,因此广泛应用在机械制造，特别是数控机床及加工中心上，为主机的高效高速化提供了良好的条件。 随着数控机床和加工中心工作精度要求的日益提高，滚珠丝杠副的高精度化成为发展的必然趋势，在主机上的安装精度也逐渐成为装配中的突出问题，为了达到机床坐标位置精度的要求，减少丝杠绕度，防止径向和偏置载荷，减少丝杠轴系各环节的升温与热变形，最大限度的减轻伺服电机的传动扭矩并提高机床连续工作的可靠性，就必须提高滚珠丝杠副在机床上的安装精度。 滚珠丝杠副常用的安装方式通常有以下几种：双推-自由方式；双推-支承方式；双推-双推方式。 大型卧式加工中心，是具有高性能、高刚性和高精度的机电一体化的高效加工设备，是加工各类高精度传动箱体零件及其他大型模具的理想加工设备。它的三个坐标方向均采用伺服电机带动滚动丝杠传动，三个坐标方向，即X、Y、Z的工作行程较大。 由于滚珠丝杠副的结构特点，使主机上三个方向的滚珠丝杠副的安装变得特别关键。 按照传统的工艺方法，安装滚珠丝杠一直沿用芯棒和定位套将两端支承轴承座及中间丝母座连接在一起校正、用百分表将芯棒轴线与机床导轨找正平行并令芯棒传动自如轻快的方法。

这种安装方法在三个坐标方向行程较小的小型数控机床和加工中心上应用较方便。 由于芯棒与定位套、定位套与两端支承的轴承孔以及中间的丝母座孔存在着配合间隙，往往使安装后的支承轴承孔和丝母座孔的同轴度误差较大，造成丝杠绕度增大、径向偏置载荷增加、引起丝杠轴系各环节的温度升高、热变形变大和传动扭矩增大等一系列严重后果，导致伺服电机超载、过热，伺服系统报警，影响机床的正常运行。 另外，两端轴承孔与中间丝母座孔的实际差值无法准确测量，从而影响进一步的精确调整。对于三个坐标方向行程较大的数控机床和加工中心，由于所需芯棒多在1500mm以上，加工困难，不易保证精度，因此无法采用芯棒与定位套配合的找正方法进行滚珠丝杠副的安装。 在生产某型卧式加工中心时，由于机床的三个坐标行程较大，采用传统工艺方法安装的过程中，由于两端轴承孔与中间丝母座孔同轴度超差，造成滚珠丝杠径向和偏置载荷增加，经常出现伺服电机超载、过热，伺服系统报警等现象，使机床无法连续运行，同时严重影响滚珠丝杆的使用寿命和传动精度，缩短了主机的维修周期。 利用其他装配方法，如采用移动滑鞍，缩短丝母座与轴承座的距离，将丝母座与两端轴承座分别找正的方法，由于需要两段分别找正，加上检棒和检套的配合间隙，实际应用效果也不理想，同样存在上述问题。 通过对该产品的现场技术攻关，经过多次反复的摸索与生产验证，总结出一条比较可靠的装配工艺方法。

气弹簧工作原理

气弹簧是以气体和液体为工作介质的一种弹性元件，由压力管，活塞，活塞杆及若干联接件组成,其内部充有高压氮气，由于在活塞内部设有通孔，活塞两端气体压力相等，而活塞两侧的截面积不同，一端接有活塞杆而另一端没有，在气体压力作用下，产生向截面积小的一侧的压力，即气弹簧的弹力，弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力或者不同直径的活塞杆而设定。与机械弹簧不同的是，气弹簧具有近乎线性的弹性曲线。标准气弹簧的弹性系数X介于和之间，其他参数可根据要求及工况灵活定义气弹簧（gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。目前，该产品在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。根据不同的特点及应用领域，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等. 气弹簧的基本原理是在密闭的腔体内压入惰性气体和油、或则油气混合物。根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。 产品展示 气弹簧介绍 一、自由型气弹簧（支撑杆）是应用最为广泛的气弹簧。它主要起支撑作用，只有最短、最长两个位置，在行程中无法自行停止。在汽车、纺织机械、印刷设备、办公设备、工程机械等行业应用最广。（具体参数见本网站或来电索取） 二、自锁型气弹簧（调角器、气压棒）在医疗设备、座椅等产品上应用的最多。该种气弹簧借助一些释放机构可以在行程中的任意位置停止，并且停止以后有很大的锁紧力（可以达到10000N以上）。（具体参数见本网站或来电索取） 三、随意停气弹簧（摩擦式气弹簧）主要应用在厨房家具、医疗器械等领域。它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间：不需要任何的外部结构而能停在行程中的任意位置，但没有额外的锁紧力。（选型参数基本可以参考自由型气弹簧） 四、阻尼器在汽车和医疗设备上都用得比较多，其特点是阻力随着运行的速度而改变。可以明显的对相连的机构的速度起阻尼作用。（具体参数请来电索取） 五、牵引式气弹簧是一种特殊的气弹簧:别的气弹簧在自由状态的时候都处在最长的位置，即在受到外力后是从最长的位置向最短的位置运动，而牵引式气弹簧的自由状态在最短的位置，受到牵引时从最短处向最长处运行。牵引式气弹簧中也有相应的自由型、自锁型等。 橡胶空气弹簧工作时，内腔充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减小时，弹簧的高度升高，内腔容积增大，弹簧的刚度减小，内腔空气柱的有效承载面积减小，此时弹簧的承载能力减小。这样，空气弹簧在有效的行程内，空气弹簧的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与震动载荷的高效控制。还可以用增、减充气量的方法，调整弹簧的刚度和承载力的大小，还可以附设辅助气室，实现自控调节。 气弹簧（gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。目前，该产品在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。根据不同的特点及应用领域，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等. 气弹簧的基本原理是在密闭的腔体内压入惰性气体和油、或则油气混合物。根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。 一、自由型气弹簧（支撑杆）是应用最为广泛的气弹簧。它主要起支撑作用，只有最短、最长两个位置，在行程中无法自行停止。在汽车、纺织机械、印

滚珠丝杠传动

滚珠丝杠传动 滚珠丝杠是机电一体化的系统中一种新型的螺旋传动机构，在其具有螺旋槽的丝杠与螺母之间装有中间传动原件——滚珠，滚珠丝杠机构虽然结构复杂，制造成本高，不能自锁，但其摩擦阻力矩小、传动效率高（92%-98%），精度高，系统刚度好，运动具有可逆性，使用寿命长，因此在机电一体化系统中得到大量广泛的应用。滚珠丝杠的特点如下： （1）、传动效率高 滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%-98%，为传统的滑动丝杠系统的2~4倍，耗费的能量仅为滑动丝杠的3 1。 （2）、传动精度高 经过淬硬并精磨螺纹滚道后的滚珠丝杠本身具有很高的制造精度，又由于是滚动摩擦，摩擦力小，所以滚珠丝杠传动系统在运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。 （3）、可微量进给 滚珠丝杠传动系统是高副运动机构，在工作中摩擦力小，灵敏度高，启动平稳，低俗石无爬行现象，因此可以精密地控制微量进给。 （4）、同步性好 由于运动平稳、反应灵敏、无阻碍、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动系统同时转动几个相同的部件或装，可以获得很好的同步效果。 （5）、高可靠性 与其它传送机械相比，滚珠丝杠传动只需要一般的润滑与防空，有的特殊场合甚至都无需润滑便可工作，系统的故障率也很低，其一般的使用寿命要比滑动丝杠高5~6倍。 1、滚珠丝杠的结构及滚珠循环方式 滚珠丝杠传动机构的工作原理如图1-1-1所示，丝杠4和螺母1的螺纹滚道内置有滚珠2，刚丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动，从而产生滚动摩擦。为了防止滚珠从螺纹滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端设有滚珠回程引

滚珠丝杠副支撑安装形式图

滚珠丝杠副作为关键的滚动传动元件，被广泛应用于各种需要定位或传动的机构中，对机构的性能举足轻重。在实际应用中，滚珠丝杠副的安装方式的选择，同样会影响整个机构的工作效果，根据具体应用情况的不同，滚珠丝杠副的安装可以有多种不同的方式。不同的安装方式（即支承形式）都有其各自的特点，选取时，既要考虑实际工作要求（定位精度、传动速度、扭矩和推力情况等），又要结合滚珠丝杠副型号规格的选择（涉及内容较多，详情请参阅本站滚珠丝杠副类别的相关内容），只有两者综合考虑合理搭配，才能实现最佳效果，发挥滚珠丝杠副的最大价值。 滚珠丝杠副的安装方式一般叫做滚珠丝杠副的支承形式，通常有两大类（丝杠旋转类和螺母旋转类）共五种典型的支承形式，支承形式不同，所容许的轴向载荷和容许的回转转速也有所不同，应根据工况适当选择。具体如下，为便于评估，丝杠旋转类每种支承形式后面给出表征其稳定性的“稳定性系数K2”，K2越大表示该形式越稳定，螺母旋转类因受力模型不同，校验体系也不同，不能模型化比较。 一、丝杠旋转类 1、“固定—固定”型：K2=4 适用于高转速、高精度的场合。该形式两端分别分别由一对轴承约束轴向和径向自由度，负荷由两组轴承副共同承担。也可以使两端的轴承副承受反向预拉伸力，从而提高传动刚度。在定位要求很高的场合，甚至可以根据受力情况和丝杠热变形趋势精确设定目标行程补偿量，进一步提高定位精度。“固定—固定”型有时也被片面地叫做“双推－双推”，实际上由于径向力的存在几乎很少能用两个推力轴承作为固定端。由于此形式结构较复杂，调整较难，因此一般仅在定位要求很高时采用。 2、“固定—游动”型：K2=2 适用于中转速、高精度的场合。该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度，另一端由单个轴承约束径向自由度，负荷由一对轴承副承担，游动的单个轴承能防止悬臂挠度，并消化由热变形产生的应力。“固定—游动”型有时也被片面地叫做“双推－支承”。此形式结构较简单，效果良好，应用广泛。

从啮合原理上浅析行星滚柱丝杠

研究意义： 行星滚柱丝杠作为一种新型的传动装置，具有摩擦小、效率高、寿命长、体积小、承载能力强等特点，被广泛的应用于精密仪器、数控机床、武器装备、工业机器人、医疗器械的制造和航空航天等领域。 性能优势： 滚柱丝杠与滚珠丝杠的传动原理类似，但是用螺纹滚柱代替了滚珠丝杠中的滚珠作为丝杠和螺母之间的传动体，增加了接触点的数量，所以比滚珠丝杠具有更优越的性能。 行星滚柱丝杠的中心丝杠与螺母分别与滚柱啮合，在滚柱与丝杠和螺母螺旋升角相同的情况下，传动过程中没有相对滑动，与滚柱丝杠副一样，各部件之间的摩擦都为滚动摩擦，将大大减小传动摩擦阻力，传动效率将得到很大提高，传动部件经过表面工艺处理后，滚动摩擦产生的磨损极小，因此将大大提高使用寿命。（滚动摩擦的优点、与滚珠丝杠共有） 滚柱丝杠副较滚珠丝杠副有更多的接触点，可以提供更高的额定动载和静载，并且接触点的增多将大幅提高刚度和抗冲击能力。在相同载荷条件下，滚柱丝杠相对于滚珠丝杠占用更小的空间，并且使用寿命延长了10倍以上。（多接触点的优点） 滚柱丝杠副的螺纹滚柱两端通过齿轮啮合，这可以保证滚柱与丝杠和螺母间啮合传动的同步性，避免个别滚柱打滑造成干涉。这种滚柱周向相对固定的结构使得滚柱丝杠相对滚珠丝杠可以提供更大的速度和加速度。（滚柱周向相对固定优点） 由于滚柱丝杠用螺纹滚柱代替了滚柱，克服了滚珠直径对传动机构的限制。由于没有了滚柱直径的限制，滚柱丝杠可以采用比滚珠丝杠更小的导程，实现在小导程下的高速传动，振动小，噪音低。丝杠是小导程角的非圆弧螺纹，有利于提高导程精度，实现精密微进给，提高传动精度。（小导程的优点） 应用前景： 行星滚柱丝杠以上诸多优点给其带来了广阔的应用前景。滚柱丝杠具有较高承载能力和较快速度，除了可以代替梯形丝杠，滚珠丝杠外，在一定情况下可以代替气缸和液压缸的作用。其配置简单，不需要诸如阀门、泵、过滤器、传感器

滚珠丝杠螺母副的设计要点

目录 一成绩评定表………………………………………………………………………二课程设计任务书………………………………………………………………三前言……………………………………………………………………………………四滚珠丝杠螺母副的设计……………………………………………………五轴承选择……………………………………………………………………………六电机选择……………………………………………………………………………七设计总结……………………………………………………………………………八参考文献……………………………………………………………………………

成绩评定表 学生姓名李洋班级学号1001012116 专业机械设计制 造及其自动 化课程设计题目数控车床伺服进给系统 结构与控制设计（8） 评 语 组长签字： 成绩 日期201 年月日

课程设计任务书 学院机械学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名李洋班级学号1001012116 课程设计题目数控车床伺服进给系统结构与控制设计（8） 实践教学要求与任务: 1、设计内容 （1）运动设计：确定最佳传动比，计算选择滚珠丝杠螺母副、伺服电动机、导轨及丝杠的支承； （2）结构设计：完成进给系统装配图设计（0#图1张）； （3）验算：完成系统刚度计算，验算定位误差等； （4）设计单片机控制交流电机变频调速的原理图（多速开关）； （5）按照加速-匀速1-减速-匀速2-减速停的速度曲线，设计单片机控制程序； （6）撰写设计计算说明书。 2、主要技术参数： X轴：进给行程 400 mm；进给速度 1-6000mm/min，快移速度 10m/min,；最大进给力：5500 N；定位精度:0.012mm/300mm, 定位精度:0.006mm，横向滑板上刀架重量： 80 Kg。 工作计划与进度安排:（共2周） （1）集中讲授设计内容、步骤及要求，下发设计题目及任务书，理解题目要求，查阅资料，确定结构设计方案（第16周的周一～周二） （2）指导学生进行设计计算及确定设计方案、装配图结构设计（第16周的周三～周五） （3）结构部分说明书撰写及答辩验收（第16周的周六～第17周的周一上午）（4）控制方案确定及原理图设计、控制程序设计（第17周的周一下午～周四）（5）控制部分说明书撰写及答辩验收（第17周的周四～周五） 指导教师： 201 年月日专业负责人： 201 年月日 学院教学副院长： 201 年月日

滚珠丝杠的安装及空隙调节方法

【文章摘自：机械设备论坛】滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件，它是一种精密、高效率、高刚度、高寿命且节能省电的先进传动元件，可将电动机的旋转运动转化为工作台的直线运动,因此广泛应用在机械制造，特别是数控机床及加工中心上，为主机的高效高速化提供了良好的条件。 随着数控机床和加工中心工作精度要求的日益提高，滚珠丝杠副的高精度化成为发展的必然趋势，在主机上的安装精度也逐渐成为装配中的突出问题，为了达到机床坐标位置精度的要求，减少丝杠绕度，防止径向和偏置载荷，减少丝杠轴系各环节的升温与热变形，最大限度的减轻伺服电机的传动扭矩并提高机床连续工作的可靠性，就必须提高滚珠丝杠副在机床上的安装精度。 滚珠丝杠副常用的安装方式通常有以下几种：双推-自由方式；双推-支承方式；双推-双推方式。 大型卧式加工中心，是具有高性能、高刚性和高精度的机电一体化的高效加工设备，是加工各类高精度传动箱体零件及其他大型模具的理想加工设备。它的三个坐标方向均采用伺服电机带动滚动丝杠传动，三个坐标方向，即X、Y、Z 的工作行程较大。 由于滚珠丝杠副的结构特点，使主机上三个方向的滚珠丝杠副的安装变得特别关键。 按照传统的工艺方法，安装滚珠丝杠一直沿用芯棒和定位套将两端支承轴承座及中间丝母座连接在一起校正、用百分表将芯棒轴线与机床导轨找正平行并令芯棒传动自如轻快的方法。 这种安装方法在三个坐标方向行程较小的小型数控机床和加工中心上应用较方便。 由于芯棒与定位套、定位套与两端支承的轴承孔以及中间的丝母座孔存在着配合间隙，往往使安装后的支承轴承孔和丝母座孔的同轴度误差较大，造成丝杠绕度增大、径向偏置载荷增加、引起丝杠轴系各环节的温度升高、热变形变大

滚珠丝杠螺母副的工作原理

滚珠丝杠螺母副的工作原理 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： 滚珠丝杠螺母副的结构原理图 ·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。 特点： ·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。 ·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： 修磨垫片厚度消隙

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： 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。两个工作螺母以平键与外套相联，其中右边的一个螺母外伸部分有螺纹。当两个锁紧螺母转动时，正是由于平键限制了工作螺母的转动，才使得带外螺纹的工作螺母能相对于锁紧螺母轴向移动。间隙调整好后，对拧两锁紧螺母即可。结构紧凑，工作可靠，应用较广。 ·双螺母齿差调隙： 两个工作螺母的凸缘上分别切出齿数为Z1、Z2的齿轮，且Z1、Z2相差一个齿，即：Z2-Z1=1，两个齿轮分别与两端相应的内齿圈相啮合，内齿圈紧固在螺母座上。 设其中的一个螺母Z1转过一个齿时，丝杆的轴向移动量为S1，则有： Z1:1=T:S1 则S1=T/Z1 如果两个齿轮同方向各转过一个齿，则丝杆的轴向位移为：ΔS=S1-S2=T/Z1-T/Z2=T/Z1Z2 例：当Z1=99，Z2=100时，ΔS≈1μ。可以达到很高的调整精度。 滚珠丝杆螺母副的安装

滚珠丝杆安装方式

滚珠丝杆安装方式

文档履历 版本 日期制/修订人制/修订记录号 V1.02019-11-08初始版本

目录 滚珠丝杆安装方式 (1) 1.前言 (4) 1.1.编写目的 (4) 1.2.适用范围 (4) 1.3.相关人员 (4) 1.4.主要内容 (4) 2.滚珠丝杆安装方法 (5) 2.1.正确安装的重要性及安装要求 (5) 2.2.安装步骤综述及安装工具 (5) 2.3.安装过程具体介绍 (5)

1.前言 1.1.编写目的 为了更进一步完善公司滚珠丝杆来料检验、滚珠丝杆安装调试，保证滚珠丝杆安装调试的规范性1.2.适用范围 本规范适用于本公司滚珠丝杆安装调试、滚珠丝杆附件检验等范围。 1.3.相关人员 机械设计工程师、工艺工程师、装配人员。 1.4.主要内容 本文档主要介绍滚珠丝杆的安装过程并对操作进行解释说明。

2.滚珠丝杆安装方法 2.1.正确安装的重要性及安装要求 滚珠丝杆的丝杆是由“螺母”与“轴承”支撑，由“电机”施加旋转驱动力。 严格的调整偏心对滚珠丝杆的寿命、运行性、进给精度等都起着至关重要的作用。这就要求我们对滚珠丝杆的安装精度提出有一定的要求，否则就会影响它的工作性能，降低它的使用寿命。一般对于精密级推荐以下安装误差： 倾斜误差：1/2000以下（目标：1/5000以下） 偏心误差：0.020mm以下 安装误差对滚珠丝杆的影响： （1）影响耐久性——导致早期磨损或者早期剥落 （2）影响摩擦力矩——导致摩擦力矩值增大或变动增大 （3）影响进给精度——导致运行精度降低 2.2.安装步骤综述及安装工具 2.2.1面向高精度设备的高精度安装方法 面向高精度设备的高精度安装方法一般包含以下10步： 2.2.2面向高精度设备的安装工具 采用本文档介绍的安装方法进行滚珠丝杆安装时，需要准备安 装用测试棒，其中螺母用测试棒1根，支撑单元用测试棒2根。具 体形状如图所示： 这些测试棒主要用于调心、测量跳动精度用 如图所示：需要对螺母座安装部位（实线）以及精度测量部（a、 b、c、d虚线）的外径进行高精度加工 2.3.安装过程具体介绍 安装过程第1步是对螺母座进行调心，该过程首先通过螺母用 测试棒判断螺母座加工精度是否达到设计要求（操作1-1），在判断螺母座的加工精度达到使用要求后，再判断螺母座与工作台的安装精度是否达到要求（操作1-2）。 当操作1-1判断螺母座加工精度不满足设计要求时，需要重新加工螺母座两个垂直的安装面，保证各自平面度的同时，需要保证两个面之间的垂直度要求。