精密机械滑动丝杆原理及参数ppt课件.pptx

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1、1.电磁振动料斗 工作原理：选择激励频率实现机械共振 阻尼因素：亚共振状态效果最佳2.结构参数设计 振动角螺旋升角弹簧偏角 料斗外径D外通道螺距t 料斗高度H3.弹性系统设计 系统刚性与固有频率振动相当质量； 频率比 弹簧参数（d、h、b）,上次课程主要内容：,36/01,1,丝杠螺母机构,第5章 精密丝杠螺母机构,本章主要内容：1.滑动丝杠、螺母传动机构设计及应用2.滚珠丝杠、螺母传动机构设计及应用 学习过程注意的问题：螺纹传动设计相关知识螺纹传动制造工艺知识（材料、加工、热处理、装配调试）螺纹传动精度评价,36/02,2,丝杠螺母机构,螺纹主要功能及应用： 连接、紧固 管道接口密封 传动（

2、运动、动力）基础知识2：精密丝杠、螺母机构应用特征 旋转、直线运动转换 小负荷、高精度 小、微量运动传递,36/03,基础知识1：螺杆、螺母结构,3,丝杠螺母机构,1.机构特点及应用（1）螺纹常用牙形如图梯形螺纹牙形角=30,36/04,5.1 滑动丝杠螺母机构,4,丝杠螺母机构,大径D(d)小径D1(d1)中径D2(d2),主要内容：传动方案精度分析支撑结构材料选择,结构简单、紧凑，加工方便降速比大（自锁）、运动平稳便于保证和提高传动精度摩擦阻力相对大，传动效率低存在侧向间隙，有反向空程微量、低速进给有爬行现象,36/05,（2）滑动丝杠副结构特点,5,丝杠螺母机构,螺纹副应用的局限,1）四

3、种基本传动（见P158表5-1；1-4图） 丝杠转动，螺母轴向移动 丝杠转动并轴向移动，螺母静止 丝杠轴向移动，螺母转动 丝杠静止，螺母转动并轴向移动 传动方案选择的依据，应根据具体设备功能、结构的传动需要。,36/06,（3）滑动丝杠螺母传动的应用,6,丝杠螺母机构,差动传动机构用于高精、微量进给，多数情况包含两个不等螺距的滑动丝杠副。 丝杠转动并轴向移动，螺母轴向差动 （两套丝杠副，见表中图5） 丝杠转动无轴向移动，螺母转动并轴向移动 （两套丝杠副，见表中图6） 丝杠转动轴向静止，螺母转动并轴向差动 （一套丝杠副）,第一节 概述,2）差动传动,36/07,7,丝杠螺母机构,2.滑动螺母结构

4、,精密机械传动中，常用滑动螺母结构有螺母（普通）、半螺母两种结构。螺母（普通） 结构紧凑，接触刚性好，传动精度高，但装配调整较前者麻烦。半螺母 结构简单，方便装配调试，但由不对称结构导致加工困难、受力偏心等缺陷。,8,36/08,半螺母应用,齿形误差,3.滑动丝杠螺母传动精度分析,（1）传动精度 主动件实际转角和从动件实际位移保持理论关系 的准确程度。（2）造成误差的主要因素 丝杠、螺母的制造误差 支承及导向部分误差 安装误差,36/09,9,丝杠螺母机构,36/10,（3）从动件传动误差分析,上述三大因素造成机构运动输出的误差，该综合误差可表达为：,10,丝杠螺母机构,4.提高传动精度的方法

5、,分析表明，欲提高螺旋副零件传动精度，其关键在于提高主要零件的制造精度，但实践中制造精度往往受到工艺及经济条件的制约。基本思路： 在保证一定零件精度的前提下，通过完善结构来消除或减少传动误差。例如： 采用可调节结构 增加补偿结构等,36/11,11,丝杠螺母机构,36/12,（1）误差补偿机构,1）螺距误差的机械补偿 在每一旋转周期内，用专门机构使螺母在移动的过程中获得设定的附加转角，用以弥补因螺距误差（温度误差）的影响。例：如图5-8，凸轮补偿结构 测量螺母运动位置的实际误差 设计直线凸轮（靠模） 导杆摆动使螺母偏转产生附加转角。,12,丝杠螺母机构,36/13,本补偿方案评价：,用机械方法

6、进行误差补偿受诸多因素影响，存在一定局限，仅用于特殊场合。存在的问题： 机械凸轮本身的制造精度如何保证？ 跟踪系统的复杂程度 滚动摩擦相关零件精度 滑动摩擦运动磨损 实际空间的可行性 经济性辅助机构的性价比,13,丝杠螺母机构,36/14,2）累积误差的电气系统补偿,利用实时采集的反映位移误差的数字信号，反馈驱动执行机构，从而使螺母获得准确的附加补偿角。常用执行机构动力： 高精度步进电机、伺服电机等控制电机。关键问题： 补偿机构的设计涉及机构中零件的制造精度、安装精度、数字信号采集精度等。,14,丝杠螺母机构,36/15,（2）消除或减小轴向跳（窜）动,丝杠转动过程的轴向跳动将造成周期误差，可

7、采取球形端面定位，减小轴肩接触面积的方法。,15,丝杠螺母机构,车床小拖板（刀架）进给机构,球面定位,36/16,（3）螺母与滑块的合理连接,合理选择丝杠副从动件（螺母）的连接方式，减轻丝杠轴线与机构执行件滑动方向不平行对传动误差的影响。 直接连接 浮动连接 弹性连接,16,丝杠螺母机构,（4）消除或减少螺旋传动空程,空程现象： 丝杠转动方向改变时，需要丝杠反转某一角度后，螺母才开始反向移动。 形成的原因： 丝杠与螺母的配合间隙 丝杠安装（轴承处）存在轴向间隙 丝杠副从动件与滑动件连接处间隙,36/17,17,丝杠螺母机构,消除间隙的常用方法：,1）单面接触法 施加一定的单向主动力，使驱动面始

8、终单向接触。 油缸 弹簧 重锤,36/18,18,丝杠螺母机构,主动力,2）径向调节法,在螺母上设计不同结构，使螺母产生径向收缩，以减小传动副间隙。,36/19,19,丝杠螺母机构,螺栓收紧,外套螺母收紧,螺母开口，形成弹性中经，安装后调整。,3）轴向调节法,利用双螺母轴向预紧消除传动副间隙。,36/20,20,丝杠螺母机构,4）塑料螺母,聚乙烯或聚酰胺(尼龙)制成的塑料螺母结构。用金属压圈压紧，利用塑料的弹性变形来消除间隙。 此结构简单，耐磨性好，且不需润滑。,36/21,21,丝杠螺母机构,塑料螺母,调节螺母,（5）丝杠支承,丝杠支承是丝杠螺母机构中的重要组成部分，它的结构形式和安排布置，

9、对传动精度影响也很大。基本形式： 滑动轴承、滚动轴承、轴承组合基本要求： 传动过程不会造成丝杠副产生过大的轴向 和径向 跳动。,36/22,22,丝杠螺母机构,滑动轴承支承,一般结构：支座、浮动座、轴瓦,36/23,23,丝杠螺母机构,内孔壁加工润滑沟槽,关键问题：润滑,滚动轴承支承,常用标准件类型：,36/24,24,丝杠螺母机构,6. 精密丝杠机构应用实例,见P170图5-24照相机座平移驱动系统。驱动力：手动或电机传动系统：齿轮副、螺纹副输出运动：直线往返,36/25,25,丝杠螺母机构,7. 丝杠传动设计基本步骤,丝杠设计方法与机床主轴相似，不同之处是丝杠上螺纹的牙形角、螺距、直径、螺

10、纹公差的设计。（1）螺纹牙型选择1）普通公制螺纹 牙形角60度，用于小型、轻载、短距离一般精度传动。 由于不易保证零件精度，较少使用。,36/26,26,丝杠螺母机构,2）梯形螺纹,梯形螺纹牙形角为30度。 传动效率高、强度大、螺距大(最小直径为10mm，最小螺距为2mm)。 螺距小时，制造困难，而且不能磨削，故不易得到高精度丝杠。 各类螺纹传动装置多数采用不同等级的梯形螺纹，其他牙形如三角（普通公制）、矩形、锯齿形等仅用于无严格位置要求的场合。,36/27,27,丝杠螺母机构,（2）螺距选择,精密仪器设备常用尺寸。的梯形螺纹(T)螺距：2、3、4、5、6mm普通公制螺纹(M)螺距:0.25、

11、0.5、0.75、1.0、1.25、1.5、1.75mm设计依据：实际需要、参考同类型设备初选传动、移动速比等。,36/28,28,丝杠螺母机构,螺距P,（3）丝杠直径,1）类比法：参考同类型设备的丝杠直径，并按所设计的设备具体情况确定。2）计算法：缺少同类型设备参考，或需要验算初选的丝杠直径。依据：耐磨性、刚度、稳定性、强度,36/29,29,丝杠螺母机构,内螺纹表面压力：,丝杠中径：,（4）螺母长度H（长径比系数）,螺母长度：（5）丝杆螺纹长度 L螺纹 满足行程 L行程 要求。（6）丝杠、螺母公差 内、外螺纹公差等级、尺寸公差等级、相应的表面质量等。,36/30,30,丝杠螺母机构,整体结

12、构：=1.2-1.5分体结构：=2.5-3.5,大径与小径无接触保证配合必须控制中径尺寸的变动量。（2）顶径误差外螺纹大径d；内螺纹小径D1（3）牙形半角,36/31,（1）中径误差（作用、单一中径）,零件表面质量：精度5、6级Ra0.8-1.6精度7、8级Ra1.6-3.2精度9、10级Ra3.2以上,国家标准规定的格式：,36/32,螺纹公差的标注：GB/T 20666-2006,36/33,8. 材料及热处理（P153：表5-4）,材料选择依据：机械性能（强度、耐磨） 热处理性能加工工艺性 经济性 螺杆：强度高、耐磨性好、工艺性好 常用材料：45、50、40Cr（合金结构钢） 9Mn2V

13、 （合金工具钢）热处理：调质（淬火+高温回火）,硬度：洛氏（HRA/HRB/HRC） 布氏（HBS） 维氏（HV）丝杠热处理硬度： 结构钢：220-280HBS 合金钢工具：35-45HRC螺母：材料原始特性,强度变形,36/34,螺母：,性能要求：耐磨性、减摩性好 如：铸铁、黄铜、铍青铜、锡青铜、双金属、聚四氟乙烯（非金属）等。常用工艺： 机械加工、粉末冶金、特种铸造等。主要指标： 许用压强p（P172：表5-3）,35/36,丝杠传动设计小结：,根据设备功能确定传动方式；采用适当的结构方式补偿，以提高螺纹传动副的精度。如各类补偿系统（机、电）；用调节机构消除运动件间隙；由一定荷载导致螺母变形，与螺杆的无 隙配合称为自适应螺纹，不影响螺旋传 动精度。上述仅为滑动丝杠参数设计基本程序， 相应结构设计与机械设计相同。,思考：如何继续后续的结构设计？,思考题：,P187: 1、2,36/36,36,丝杠螺母机构,