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机械传动与导向装置第1页/共80页 2 机械传动结构是进给伺服系统的重要组成部分，它包括减速齿轮、联轴节、滚珠丝杠螺母副、丝杠支承、导轨副、传动数控回转工作台的蜗杆蜗轮等机械环节。它们的刚性、制造精度、摩擦阻尼特性等，对执行件能否实现每一脉冲的微量移动有重要影响。另外，进给传动系统的驱动力矩很大，负载变化频繁，故对刚度也有特殊的要求。4.3、机械传动与导向装置第2页/共80页 3滚珠丝杠副的优点：4.3、机械传动与导向装置4.3.1 滚珠丝杠副⑴ 传动效率高 。达η=0.92～0.94，是普通滑动丝杠的3～4倍； ⑵ 摩擦力小 。因静、动摩擦因数小，因而传动灵敏、运动平稳、低速不易爬行、随动精度和定位精度高；⑶ 可预紧 。 经预紧后可消除轴向间隙，有助于定位精度和刚度提高，既使反向也没有空行程，反向定位精度高，且传动平稳； ⑷ 有可逆性 。因摩擦因数小，所以不仅可将旋转运动转换成直线运动，也可将直线运动转换为旋转运动，丝杠和螺母既可作为主动件，也可作为从动件；⑸ 使用寿命长 。 滚珠丝杠副采用优质合金钢制成，其滚道表面淬火硬度达60～62HRC，表面粗糙度值小，而且是滚动摩擦，故磨损很小、使用寿命长。第3页/共80页 44.3、机械传动与导向装置4.3.1 滚珠丝杠副滚珠丝杠副的缺点：⑴ 制造工艺复杂，成本高 ；滚珠丝杠、螺母、反向器等零件的加工精度和表面粗糙度要求高，故制造成本高。如丝杠螺母上的螺旋槽滚道一般都要求磨削成形表面，工艺复杂。 ⑵ 不能实现自锁 ； 由于其摩擦因数小而不能自锁，特别是垂直（立式）丝杠，由于自重和惯性或因突然停断电而容易造成主轴箱等下滑，所以需要添加制动装置。 第4页/共80页 54.3、机械传动与导向装置4.3.1 滚珠丝杠副 丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。端盖循环 插管循环第5页/共80页 61．滚珠的循环方式4.3、机械传动与导向装置4.3.1 滚珠丝杠副 滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式常用的有外循环和内循环两种。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称内循环。滚珠丝杠螺母副的每个循环称为一列，每个导程称为一圈。 第6页/共80页 74.3、机械传动与导向装置4.3.1 滚珠丝杠副外循环外循环 这种结构是在螺母体上轴向相隔2.5圈或3.5圈螺纹处钻两个孔与螺旋槽相切，作为滚珠的进口与出口。再用弧形铜管插入进口和出口内，形成滚珠返回通道，由弯管的端部来引导滚珠；这种弯管由两半合成，采用冲压件，工艺性好。　 外循环方式制造工艺简单、应用广泛，但螺母径向尺寸较大，因用弯管端部作挡珠器，故刚性差、易磨损，噪音较大。外循环的工作圈数是2.5圈或3.5圈 ，1～2列。 第7页/共80页 84.3、机械传动与导向装置4.3.1 滚珠丝杠副内循环 它采用圆柱凸键反向器实现滚珠循环，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，以保持对准螺纹滚道方向。在一个螺母上沿螺纹周向错开120°，轴向错开 （t为导程），装三个反向器，形成三圈滚珠循环。内循环螺母结构紧凑，定位可靠，刚性好，不易磨损，反回滚道短，不易产生滚珠堵塞，摩擦损失小。缺点是结构复杂、制造较困难。 内循环的工作圈数是3列。 内循环第8页/共80页 92．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1 滚珠丝杠副 滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其反向传动精度。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。 通常采用双螺母预紧或单螺母（大滚珠、大导程）的方法，把弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。第9页/共80页 102．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1 滚珠丝杠副双螺母预紧是使两个螺母产生轴向位移(相离或靠近)，以消除它们之间的间隙和施加预紧力，方法有三种 : 1)双螺母螺纹式 2)双螺母垫片式 3)双螺母齿差式 第10页/共80页 112．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1 滚珠丝杠副1)双螺母螺纹式 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。第11页/共80页 122