滚珠丝杠设计项目说明指导书.docx

xxxx大学

题目：《滚珠丝杠结构设计》

学 院： 职业技术教育学院
专 业： 机械工程
班 级： 机械Z125班
学 号：
姓 名：
指导老师：

1月14日

摘要：螺旋传动是应用很广泛机械传动之一，最常见一个是滑动螺旋传动。不过，因为滑动螺旋传动接触螺旋面间存在着比较大滑动摩擦阻力，故其传动效率低、磨损快、使用寿命短，已不能完全适应该代机械传动在高速度、高效率、高精度等方面发展要求。
为了减小丝杠传动副摩擦和提升传动效率，中国外已普遍采取以滚动摩擦替换滑动摩擦原理，简称“滚化”原理，发明了滚珠丝杠副这种优异新型传动机构。
对于滚珠丝杠副，其结构上显著特征是：
构件间可动连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间元件（滚珠）来实现。滚珠丝杠副是在丝杠和螺母旋合螺旋槽之间放置适量滚珠作为中间传动体，借助滚珠返回通道，组成滚珠在闭合回路中循环螺旋传动机构。图：1-1

图：1-1
依据课题要求，我们对滚珠丝杠进行了以下设计：
有效导程1000，丝杠直径50mm

滚珠丝杠结构设计说明书
一、滚珠丝杠预拉伸结构设计
丝杠又称丝杆．它是机械传动上最常使用传动元件．其关键功效是将旋转运动转换成直线运动．既能够使用较小转矩得到很大推力，又能够作为减速装置，得到很大减速比；也有将直线运动变成旋转运动。丝杠作为高精度动力驱动装置，应用越来越广泛。采取丝杠两端固定安装方法，需要作预拉伸处理。目标是减小丝杠工作中因热膨胀、自重引发弹性变形从而加大导程，影响传动比和传动精度。对要求精密传动丝杠，需要热膨胀赔偿。而丝杠预拉伸就是常见赔偿方法。
在丝杠制造时，使丝杠螺纹部分长度小于公称长度一个预拉伸量，预拉伸量略大于热膨胀量。装配时，经过一定拉伸结构，将丝杠拉长一个预拉伸量，使丝杠螺纹部分达成公称长度。工作时，热膨胀量抵消部分预拉伸量，丝杠拉应力下降，但长度不变。从而确保螺距精度不受热膨胀影响。

二、丝杠两端采取双螺母防松设计
依其可靠性和拆装方便，在机械装备中螺栓联接多采取双螺母防松。众所周知，螺栓联接采取双螺母防松和单螺母防松原理是一致，即“自锁”所不一样之处于于双螺母防松效果远高于单螺母防松。究其原因是 ２ 个对顶螺母拧紧后，在 ２ 个螺母和螺栓组成螺纹副中螺牙侧面受到轴线方向压力方向相反，从而当外力使螺纹副中螺牙上压力降低成为不可能。外力使一方压力降低，而另一方压力肯定上升，从而确保了在螺纹副中螺牙上总压力不变，也即防松总阻力矩不变。“自锁”会得以确保。
圆螺母用止动垫圈又称止退垫圈，俗名王八垫，是一个预防圆螺母松动垫圈。，垫圈和圆螺母配套使用，使用时垫圈装在螺母开槽那一侧，紧固后将内外止动耳折弯放到槽里。圆螺母紧固后，分别将内外耳朵扳成轴向，分别卡在轴上键槽和圆螺母开口处，这么，圆螺母就不会因为轴转动而松脱。

三、丝杠螺母副选择
依据一、二两点设计及课题要求滚珠丝杠有效导程1000，丝杠直径50mm，选择丝杠螺母副型号：HJG-S FYND 5010-3 。

四、轴承选择
滚珠丝杠在工作过程中会产生较大轴向力，所以在设计中我们选择角接触球轴承。角接触球轴承在工作过程中可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高转速下工作。接触角越大，轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取15 度接触角。在轴向力作用下，接触角会增大。
单列角接触球轴承:只能承受一个方向轴向负荷，在承受径向负荷时，将引发附加轴向力。 而且只能限制轴或外壳在一个方向轴向位移。角接触球轴承接触角为40度，所以能够承受很大轴向负荷。角接触球轴承是非分离型设计，内外圈两侧肩部高低不一。为了提升轴承负载能力，会把其中一侧肩部加工得较低，从而让轴承可装进更多钢球。
双列角接触球轴承:能承受较大径向负荷为主径向和轴向联合负荷和力矩负荷，限制轴两方面轴向位移。关键用于限制轴和外壳双向轴向位移部件中双列角接触球轴承内、外圈之间可倾斜性有限，许可倾斜角取决于轴承内部间隙、轴承尺寸、内部设计及作用于轴承上力和力矩，而最大许可倾斜角应确保轴承内不会产生过高附加应力。若轴承内、外圈之间存在倾斜角，将影响轴承寿命，同时造成轴承运转精度下降，运转噪声增大。双列角接触球轴承通常采取尼龙保持架或黄铜实体保持架。双列角接触球轴承安装时应注意，即使轴承可承受双向轴向载荷，但若一侧有装球缺口时，则应注意不要让关键轴向载荷经过有缺口一侧沟边。在轴承使用时应注意使不带装球缺口一侧滚道承受关键载荷。
成对双联球轴承:若是成对双联安装，使一对轴承外圈相对，即宽端面对宽端面，窄端面对窄端面。这么即可避免引发 附加轴向力，而且可在两个方向使轴或外壳限制在轴向游隙范围内。因其内外圈滚道可在水平轴线上有相对位移，所以能够同时承受径向负荷和轴向负荷——联合负荷（单列角接触球轴承只能承受单方向轴向负荷，所以通常全部常采取成对安装）。
而两列或两列以上轴承相对安装（即宽面对宽面，窄面对窄面），能够很好地消除掉轴向所承载负荷。所以，我们选择型号:
760208TNI多列角接触球轴承（60°）相对安装,精度等级ISOP4级。

五、丝杠螺母选择
滚珠丝杠螺母有法兰时，滚珠丝杠能够直接装在螺母座上，而滚珠丝杠没有法兰时，需要加带螺纹法兰配在滚珠螺母三角螺纹上，这么才能和螺母座连接，所以选择法兰型滚珠丝杠螺母。
因为在装配中存在间隙，为满足装配和工作要求，我们采取双螺母垫片式消隙。此种形式结构简单可靠、刚度好，应用最为广泛，在双螺母间加垫片形式可调整预紧力，使用时装卸很方便。

六、联轴器选择
为满足设计要求，依据滚珠丝杠轴端直径和装配使用要求，选择DJM型单型弹性膜片联轴器，其型号： DJM-04，DJM型单型弹性膜片联轴器；关键特点有：偏心许可范围大，可灵活应用于多种传动系统；拆装快速，含有很高装配反复性；无需润滑，无噪音，无磨损，无滑动、摩擦、转动部件，可降低能量损失；结构简单，重量轻；无需维护，停机时肉眼可检验故障；良好环境适应性，可高温下运转；传东精度高，可靠性高，寿命长。

七、电机选择
电机选择关键内容有：1.从电机类型上选择，首先要依据生产机械对电机机械特征、起动性能、调速性能、制动方法、过载能力等方面要求；其次，还要从节省早期投资、降低运行费用等经济方面综合分析。在对起动、阅速等性能没有特殊要求前提下，优先选择三相异 步笼型电机。2.功率选择 ，选择电机翻定功率时，应使所选电机额定功率等于或梢大于生产机械所需要功率.既不能过载.也不能长久轻载。可采取类比法、统计法、试验法、计算法等确定。所以在这里我们选择型号: 130SJT系列电机。