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丝杆、同步带作用:将旋转运动转换为直线运动、传递动力、位置控制。
1. 滑动丝杆
基本概念:
中径d2:一个假想圆柱直径,该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。
螺距P:相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
导程S:同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
设螺旋线数为m,则S = m P
螺旋线方向:一般螺杆为右旋螺纹。
升角l:中径d2圆柱上,螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。tgl=S / ( pd2 )

力矩与推力的关系:
在不考虑摩擦力时有,Q=F tgl
Q:中径上的水平推力,N
F:轴向力,N
所以有: F = 2p×T / S,
考虑摩擦力: F = 2p×T×h / S
T:力矩,T=Q×d2 / 2,Nm
S:丝杆导程,m;h:丝杆传动效率
螺母直线运动速度V: V = S×n, V:m/s;n:丝杠转速,r/s。
特点:
结构简单、加工方便、成本低;
摩擦力大,传动效率低,约30~40%。
若不采用消除间隙机构,反向时有空行程。
低速时,可能出现爬行现象。
磨损较快。
1. 滚珠丝杆

特点: 传动效率高:传动效率达到90%以上;
结构复杂,加工困难,成本高;
定位精度高:温升小以及在加工过程中对丝杠采取预拉伸并预紧消除轴向间隙等措施,使丝杠副具有高的定位精度和重复定位精度。
不易磨损;抗冲击能力差。
丝杆支承方式:
一端固定,一端自由:载荷小、丝杆短;
一端固定,一端游动:载荷较大,丝杆长,电机轴向联接;
二端支承:载荷较大,丝杆长,电机与丝杆用同步带或齿轮联接。


图20 丝杠传动单导轨平台外形及结构

图22 铝型材制平台结构图
安装要求:丝杆只能承受轴向负载,径向力和弯矩会使丝杆损坏,因此,安装丝杆必须注意丝杆轴线必须和导轨轴线平行,丝杆二端轴承和螺母必须三点一线。
选型所考虑的因素:
n 精度:通常轧制丝杠为7级精度以上
n 磨削丝杠为5级精度以内
n 载荷、刚度:关系到丝杠长度、公称导程、公称直径
n 电机的转速和分辨率:关系到公称导程
n 其他:螺纹旋向、预紧及轴端形式
使用要求:
l 轻拿轻放,避免磕碰影响导轨副精度;
l 不要将螺母拆离丝杆;
l 注意防尘、密封;
l 使用锂基润滑脂润滑,脂量不要超过螺母内空间的1/3。
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