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1、西安科技大学毕业设计开题报告题目：外循环双螺母式滚珠丝杠设计 系 别：机械学院 专 业：机械制造及其自动化班 级：机械0705班 学 号：0705040525 姓 名：xxxx 指 导 教 师：xxxxxxx 教师职称： 讲师 年月日一、滚珠丝杠的发展及应用滚珠丝杠副早在19世纪末就已经被发明了，但受制于当时的制造水平，相当一段时间内未能实际应用。美国是世界上第一个将滚珠丝杠副应用于工业 产品的国家，1940年滚珠丝杠副被应用于美国通用汽车公司萨吉诺分厂的汽车转向机构。我国在1950年代末期开始研制用于数控机床的滚珠丝杠副，并于1964年由南京工艺装备制造厂成功生产出我国第一套滚珠丝杠副。随着
2、数控机床和各种自动化设备的发展，滚珠丝杠副的需求迅速增加，研究和生产也得到了很大的促进，特别是精密螺纹磨床的出现， 使滚珠丝杠副在精度和性能上得到了较大的飞跃。滚珠丝杠副自1874年在美国获得专利至今已有100多年历史，在我国也有40来年的研制和生产历史。它的功能已从最初的“敏捷省能传动”(上世纪4050年代)到“精密定位”(70年代)，再从“大导程快速驱动”(80年代)到“精密高速驱动”(90年代)，在这过程中产品不断升级换代得到一次质的飞跃。 在数控补偿技术出现前的很长时间里，要提高机构定位精度，主要通过提高滚珠丝杠副的精度来实现，因此，对滚珠丝杠的导程误差要求很高，给滚 珠丝杠副的制造带
3、来困难，使滚珠丝杠副的生产成本加大。特别是高精度滚珠丝杠副，各项精度指标只有通过数控螺纹磨床或激光反馈螺纹磨床多次加工才能达到。随着数控补偿 技术的出现，在没有很高精度的滚珠丝杠副的情况下，也能通过数控补偿获得高的定位精度。从而给滚珠丝杠的加工工艺争取了空间，使冷轧工艺成为继旋磨工艺之后又一个被广 泛采用的加工手段。 由于滚珠丝杠副具有高效率、高精度、高刚度等特点，现在滚珠丝杠副已经被广泛应用于机械、航天、航空、核工业等领域，并已成为机械传动与定 位的首选部件。与此同时，伴随这滚珠丝杠副的应用领域的扩大，对滚珠丝杠副的要求也越来越多，滚珠丝杠副除了经典规格的加工工艺得到不断进步外，在多个特定方
4、向上也有 了很大发展，主要在以下几方面：微型滚珠丝杠副在一些要求结构非常紧凑需要微动控制的场合，如航天航空领域、小型精密测试装置、精密仪器等，它们基本上都需要公称直径d012mm，导程Ph=0.52.5mm 的微型滚珠丝杠副。在电子器件生产线插件装置、小型机器人等需要高速驱动的领域，也需要微型滚珠丝杠副，甚至还要求导程很大。大导程滚珠丝杠副在机械产品向高速化发展的过程中，对进给驱动速度的要求不断提高，大导程滚珠丝杠副自然成为最便捷的选择。如工业机器人、数控锻压机械、加工中心 及机电一体化自动机械等，它们甚至需要导程等于公称直径的大导程滚珠丝杠副。重载滚珠丝杠副随着重型机床数控化、注塑机械电控化
5、的不断扩大，重载滚珠丝杠自然应运而生。重载滚珠丝杠副的出现，使得一些之前只有通过液压实现的大推力传动系统 电气化成为现实，既减少了能源品种，又提高了控制精度。 现国内外文献上对滚珠丝杠副还没有统一的分类，但各国一般按公称直径和导程分为：普通滚珠丝杠副通常指公称直径d0=16100mm，导程Ph=420mm，螺旋升角9的滚珠丝杠副。微型滚珠丝杠副指公称直径d012mm的滚珠丝杠副，其中对于导程Ph9的滚珠丝杠副称为微型大导程滚珠丝杠副。 大导程滚珠丝杠副指公称直径d016mm，螺旋升角9或导程Ph=d0的滚珠丝杠副，对于螺旋升角17则称为超大导程滚珠丝杠副。重型滚珠丝杠副指公称直径d0120mm
6、的滚珠丝杠副。世界主要滚珠丝杆生产制造商：THK (日本)NSK (日本) TSUBAKI (日本椿本)STAR (德国)SHUTON (西班牙)PMI-AMT(中国台湾银泰)HIWIN (中国台湾上银)汉江机床厂南京工艺装配厂二、滚珠丝杠的原理结构和特点滚珠丝杠组成：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。滚珠丝杠螺母传动的优点：1.摩擦小，效率高。一般情况下，它的机械效率在90%以上
7、，约比滑动丝杠传动的机械效率高2-4倍。因此，在同样负荷下，驱动扭矩较滑动丝杠减少2/3-3/4。同时它的逆传动效率也很高，接近正传动效率，因此它可以比较容易地把直线运动转换为旋转运动。2.由于是滚动摩擦，动、静摩擦系数相差极小，无论是静止，还是高、低速时，摩擦扭矩几乎不变，因而灵敏度高，传动平稳。3.磨损少，寿命长。滚珠丝杠副中的主要零件，如丝杠、螺母、滚珠和滚珠循环返回装置中部分零件，均经过热处理，并且有很高的表面光洁度，再加上滚动摩擦很小，因而具有良好的耐磨性，寿命约为滑动丝杠副的4-10倍以上。4.定位精度和重复定位精度高。由于滚珠丝杠副摩擦小，温升小，无爬行、无间隙。通过预紧进行拉伸
8、以补偿热膨胀。因此可达到较高的定位精度和重复定位精度。5.可靠性高。润滑密封装置结构简单，维修方便。滚珠丝杠螺母传动的缺点：1.不自锁。因其你传动效率很高，滚珠丝杠副一般不能自锁。因此在不允许产生逆传动的地方，如横梁的升降系统等，必须增设制动或自锁机构。2.结构较复杂，工艺性差，成本高。三、滚珠丝杠的设计要求滚珠丝杠副是丝杠和螺母之以滚珠为滚动体的螺旋传动副，它可以将回转运动变为直线运动，或相反。其组成和主要尺寸如图所示。 公称直径； 滚珠丝杠螺纹外径； 滚珠丝杠螺纹底径； 轴颈直径； 滚珠螺母体螺纹外径； 滚珠螺母体螺纹底径； 滚珠螺母体螺纹内经； 节圆直径； 滚珠直径； 螺纹全长； 公称接触角； 导程； 导程角 主要部分 辅助部分滚珠丝杠 螺纹部分、支撑轴颈 其他滚珠螺母 滚珠螺母体、滚珠循环装置 密封件、润滑剂、预紧元件、其他滚珠 负载滚珠 间隔滚珠查阅设计手册以及有关文献，设计一根公称直径20mm、基本导程4mm、循环圈数2.5、额定动载荷5000N的外循环双螺母式滚珠丝杠。- 4 -
