滚珠丝杠副预紧转矩测量仪毕业论文

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1、 毕业设计论文班级：机械 1104姓名：孙浩文指导老师：王科社摘要这是一篇关于滚珠丝杠预紧力检测仪的技术性报告。我主要用 pro/e 野火 5.0 和 auto cad2008等软件完成对这套系统的建模、仿真及 cad 工程图的绘制。我也对这个系统的工作原理进行了说明和演示。我也对改良了检测仪的机械传动系统。降低了电机的功率，使传动变得更加简便。滚珠丝杠对很多种数控机床来说是非常重要的，所以为了工业进步我们要不断提高改进它的检测装置。abstractThis is a technology report of ball screw pre-tightening force detector.I

2、 usePro/e wild fire 5.0 and auto cad 2008 to complete modeling,emulation and drawing.I also explained how this system appears to work.And i improve the mechanicl drive system of the machine.Make it designed power of motor.And make it simple and convenient.Ball screw is very important for many numeri

3、cl control machine.So we must always improve the ball screw preload tester for industrial development. 目录第 1 章 前言第 2 章 文献综述2.1 研究意义2.2 国内外研究现状及成果 2.2.1 国外研究现状及成果2.2.2 国内研究现状及成果2.3 发展方向第 3 章 测量仪的用途、规格、主要技术性能及特点3.1 系统功能 3.2 研究内容3.3 研究方向第 4 章 滚珠丝杠预紧力测量仪的总体设计4.1 滚珠丝杠滚珠丝杠预紧力测量仪的总体设计示意图4.2 设计重点4.3 设计难点第 5

4、 章 主要技术参数确定5.1 主要技术参数5.1.1 主要零件载荷及强度参数第 6 章 动力机参数第 7 章 机械结构设计7.1 主要零件的尺寸及材料参数第 8 章 滚珠丝杠预紧力测量仪的传动设计8.1 结构方案的确定8.2 机构及主要零件空间布置8.3 结构工艺性的考虑第 4 章8.4 轴承的布局8.5 润滑与密封方式的选择第 9 章 滚珠丝杠预紧力测量仪计算机仿真动画设计第 10 章 技术经济分析10.1 主要零件成本价格与市场价格10.2 装配工作量成本以及配套软件计算机成本10.3 市场需求以及改良收益和其他收益第11 章 结语后记谢词第 1 章 前言第 1 章 前言在科学技术不断发展

5、进步的当今，机械已经和人们的生产、生活结合得密不可分，小到人们的手表，手机，大到各种动力驱动的动车组和谐号，航空客机，邮轮货船。这些常用机械给人们的生活带来了巨大便利，在交通上缩短了大量的时间。作为现代机械生产的主流，数控加工中心，各类加工机床等设备的一个重要组成部分，滚珠丝杠的改进研发，维修及应用，技术指标检测。对生产效率与质量的提升，有着很重要的指导意义和迫切的现实意义。本篇是一篇针对设计产品的产品说明书，对滚珠丝杠预紧力检测仪系统，的机械设计部分进行介绍，理论分析，计算分析，仿真，包括对制造工程图制作及细节处理进行论述，还有对原有系统的一些改进设计，其中本篇没法具体详细体现的设计工作，实

6、验环节，即在 pro/e wild fire 5.0，auto cad 等软件上的设计图工作，和现场勘察，实物测绘也在，本篇中和本篇的附录中做简要介绍。本产品说明书，主要就滚珠丝杠预紧力检测仪系统的系统功能，总体设计，主要零件的受力参数，动力机参数，机械结构设计，传动设计及技术参数，经济技术分析，仿真设计方法进行图文并述的方式进行论述说明。 第 2 章 文献综述2.1 研究意义滚珠丝杠是目前应用最广泛的一种传动形式，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。通过施加预紧力，可以保证丝杠，滚珠和螺母之间没有间隙，而且，可以将整个螺母丝杠副的弹性变形量减少到最小，从而提高滚珠丝

7、杠副的刚度及精度。传统的获得滚珠丝杠预紧力的方法都是通过扭矩测量而间接获得，因而不能精确反映预紧力的大小，且不能随时精确地补偿因磨损而增大的间隙，不能保证稳定的精度。因此能够进行实时补偿的连续可调预紧装置对于滚珠丝杠副的传动稳定性，对于提高整个滚珠丝杠副的传动精度及效率有非常重要的指导意义。2.2 国内外研究现状及成果 2.2.1 国外研究现状及成果世界上第一个使用滚珠丝杠副的是美国通用汽车公司萨吉诺分厂，它将滚珠丝杠副用于汽车的转向机构上，1940 年，美国开始成批生产用于汽车转向机构的滚珠丝杠副，1943 年，滚珠丝杠副开始用于飞机上。精密螺纹磨床的出现使滚珠丝杠副在精度和性能上产生了较大

8、的飞跃，随着数控机床和各种自动化设备的发展，促进了滚珠丝杠副的研究和生产。从 50 年代开始，在工业发达的国家中，滚珠丝杠副生产厂家迅速出现，例如：美国的 WARNER-BEAVER 公司、GMSAGINAW 公司；英国的 ROTAX 公司；日本的 NSK 公司、TSUBAKI 公司等。2.2.2 国内研究现状及成果我国早在 20 世纪 50 年代末期就开始研制滚珠丝杠副，并于 1964 年自行研制出第一套滚珠丝杠副。开始阶段主要是引进国外的滚珠丝杠副加以研究并生产，之后于 1973 到 1978 年期间，我国滚珠丝杠副的生产开始了按系列化标准分工布点的小批量生产，近几十年来，人们对滚珠丝杠副

9、的预紧转矩变动量的大小开始重视起来，以前人们只重视滚珠丝杠副综合行程误差曲线，现在也开始重视滚珠丝杠副预紧转矩的曲线。因为有了这两条曲线，滚珠丝杠副的性能就能很好地反映出来。 。2.3 发展方向由上面国际各大滚珠丝杠副生产企业的产品发展趋势可以总结出未来国际上滚珠丝杠产品的主要发展方向，如下： （1）随着制造业的发展，高速度、高精度、高刚度、高可靠性、低振动、低噪声、地文升的滚珠丝杠副将成为滚珠丝杠副性能发展的主要方向； （2）冷轧滚珠丝杠副也由于其自身的特殊性将成为发展方向之一； （3）根据特殊领域的需要，特定用途的滚珠丝杠副，如适应宇航工业、卫星、电子产品行业等的微型滚珠丝杠副，在高温、真

10、空、核电站、太空舱设备上使用的绿色环保滚珠丝杠副等都将得到一定的重视。北京信息科技大学本科毕业（设计）论文：滚珠丝杠副预紧力检测仪系统设计说明书第 3 章 测量仪的用途、规格、主要技术性能及特点3.1 系统功能滚珠丝杠副预紧力测量仪采用花岗石床身，导轨采用滑动动直线导轨；一端装有三爪卡盘，一段用顶尖装置，装夹简单。主轴电机通过配套可变或固定减速器，连轴器，主轴，三爪卡盘带动被测丝杠做旋转运动，主轴转速为 0150 转/分；测量拖车上载有精密压力传感器和组合架，丝杠旋转时，侧头组合架带动拖车平稳运动。组合架能够在 x 轴和 y 轴上调整位置，以配合不同型号的滚珠丝杠副的检测。测力传感器安装在拖车

11、上仅阻止螺母的转动而不带动滑板运动，导轨与滑板之间的摩擦力对测量没有影响。3.2 研究内容（1）滚珠丝杠副预紧转矩测量仪的总体设计；（2）测量部分的结构设计；（3）传动部分运动与动力学计算；（4）零部件的工作能力计算；（5）滚珠丝杠副预紧转矩测量仪的工作仿真。3.3 研究方向设计的滚珠丝杠副预紧力测量仪是测量滚珠丝杠副无载荷时预紧力的仪器。能够简单、直接、准确地达到滚珠丝杠副预紧力的测量：无外载荷的条件下,滚珠丝杠相对于滚珠螺母旋转, 在设定的行程内丝杠与滚珠螺母之间由滚动和滑动摩擦力引起的转矩值从而获得预紧力数值。第 4 章 滚珠丝杠预紧力测量仪的总体设计4.1 滚珠丝杠滚珠丝杠预紧力测量仪

12、的总体设计示意图(a) (b) (d) (d) (e) (f) 图 4-1 实际仪器部件(a)-三爪卡盘 拖车测 头架 (c)右上 -压力传感器 丝杠(b)-尾架顶尖 导轨 (d)-发动机 皮带轮 主轴机箱(e)-滚珠丝杠副预紧转矩测量仪操作面板 (f)-滚珠丝杠双螺母图 4-2 硬件总体设计图图 4-3 测量仪整体实物图54.2 设计重点该测量仪应适用于多种规格的滚珠丝杠测量，卡具适用范围和导轨长度要进行重点设计。传感器类型及加装位置和测量方式上要重点设计，传感器的移动设计方案。4.3 设计难点传感器跟随滚珠丝杠螺母的移动而移动的机械原理及装配实现图 4-4 BK-3 压力传感器外形尺寸图图

13、 4-5 扭矩传感器机械连接示意图图 4-6 测量原理图北京信息科技大学本科毕业（设计）论文：滚珠丝杠副预紧力检测仪系统设计说明书71-控制柜 2-伺服电机 3-前轴承座 4-滚珠丝杠 5-螺母座6-后轴承座 7-计算机 8-传力销 9-传感器 10-滑板 11-受力轴图 4-7 传感器随螺母移动原理图 8第 5 章 主要技术参数确定5.1 主要技术参数5.1.1 主要零件载荷及强度参数已知珠丝杠副的导程max*VPhin：滑板最高移动速度ax：动力机机最高转速；nI ：传动比电机与丝杠间为联轴器和减速器直接连接由上得 =4m/min， =1500r/min 1Wmaxn代入后得到 0.67m

14、mPh取 5mm1） 转速与载荷（1）丝杠转速 Vinph由上表查的 =0.6, =0.8, =1, =51v23vP代入得 120， 160， 200， 800n4丝杠轴向载荷 12()/0ixi ziFpwpiF：丝杠轴向载荷， ：纵向载荷， ：垂向载荷xip(i=1,2,3,4)分别为 2000 N,1000N,500N,0Nz(i=1,2,3,4)分别为 1200N,500N,200N,0N w800 N， 2200 N 北京信息科技大学本科毕业（设计）论文：滚珠丝杠副预紧力检测仪系统设计说明书7iF(i=1,2,3,4)为 2200N，1150N，620N，1000N（1） 转速/1

15、00+ /100+ /100+ /100mn1*t2nt3*t4nt得 240r/minm（2） 载荷 333312 4*0101010mmmmntntnt ntmF=FF得 157N2） 选择滚珠丝杠副 6 3*10()athakhmwcffLnFtf1， f1， af1， kf0.53， f=1.3， hL10000h可求得 1359Nac4)最小螺纹底径（1）丝杠轴向最大变形量 （1/31/4）重复定位精度 m (1/41/5 )定位精度：最大轴向变形量 m已知重复定位精度 10定位精度 25 3 ， 6mm取两种结果最小值 3 （2）估算最小螺纹底径丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式北京信息科技大学本科毕业（设计）论文：滚珠丝杠副预紧力检测仪系统设计说明书 0021*.39mmmFLLdE：最小螺纹底径 mm2L（1.11.2）行程+(1014) Ph静摩擦力 =0F1W已知行程 l 980mm， 810N, 0=0.21代入得 L=1100mm 150N =9.6mm02md5）确定滚珠丝杠副得规格代号（3） 选内循环浮动式法兰，直筒螺母型垫片预紧形式（4） 由