摘要應(yīng)用曲線圖對(duì)滾珠螺旋副的基本額定動(dòng)載荷進(jìn)行了研究，直觀的說明了在額定動(dòng)載荷的計(jì)算中，導(dǎo)程、滾珠直徑及滾珠螺旋副公稱直徑對(duì)基本額定動(dòng)載荷的影響，為滾珠螺旋副的工程應(yīng)用提供了參考。 關(guān)鍵詞 滾珠螺旋副 基本額定動(dòng)負(fù)載 導(dǎo)程 滾珠直徑 公稱直徑 引言 滾珠螺旋副是一種具有獨(dú)特機(jī)械特性的滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它是在絲杠與螺母之間以滾珠（鋼珠）為滾動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件。因而可使絲杠和螺母之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)變成滾動(dòng)。由于滾珠螺旋副具有高效率（一般>90％），高精度及高速特性，耐磨損性和運(yùn)動(dòng)可逆性等許多優(yōu)異特性，所以滾珠螺旋副作為高效（節(jié)能）和精密的先進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在國內(nèi)外引起了廣泛的興趣和重視，并已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 我國研究滾珠螺旋副已有40多年的歷史了，對(duì)其的研究也主要集中于滾珠螺旋的傳動(dòng)剛度，鋼球與滾道接觸變形及接觸角，螺母返向器與回程角以及實(shí)際加工中對(duì)誤差的補(bǔ)償與控制，而對(duì)滾珠螺旋副的承載能力的研究很少涉及。 本文對(duì)額定動(dòng)負(fù)載計(jì)算公式進(jìn)行了研究，并根據(jù)負(fù)載與其重要因數(shù)之間的關(guān)系圖，提出了一些提高滾珠螺旋副承載能力的建議a，以期使?jié)L珠絲杠副在性能上能有所提高。 1 4種比較常用的滾珠螺旋副的結(jié)構(gòu) 國內(nèi)外目前比較常用的滾珠螺旋副的結(jié)構(gòu)有4種，為：內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)（圓形反向器和橢圓形反向器為代表），通過反向器組成滾珠循環(huán)回路，每一個(gè)反向器組成1圈滾珠鏈，承載小，適用于微型及普通滾珠絲杠副；外循環(huán)結(jié)構(gòu)（插管式為代表），通過插管組成滾珠循環(huán)回路，每個(gè)插管至少1．5圈滾珠鏈，其承載大，適用范圍廣；端蓋結(jié)構(gòu)，螺母兩端的端蓋組成滾珠循環(huán)回路，每個(gè)回路至少1圈滾珠鏈，承載較大，適應(yīng)于多頭大導(dǎo)程的滾珠絲杠副；蓋板結(jié)構(gòu)，通過蓋板組成滾珠絲杠循環(huán)回路，每個(gè)螺母一個(gè)蓋板，每個(gè)蓋板組成至少1．5圈滾珠鏈，多適應(yīng)于微型滾珠絲杠副。其中，前兩種結(jié)構(gòu)是最常用的結(jié)構(gòu)⋯。這4種比較常用的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。 2 額定動(dòng)負(fù)荷的定義及計(jì)算公式 一批相同規(guī)格的滾珠螺旋副，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)后，90％ 的螺旋副（螺紋滾道表面或剛球表面）不發(fā)生疲勞剝傷（或稱為點(diǎn)蝕）所能承受的純軸向載荷，定義為基本額定動(dòng)載荷。 [align=center] 圖1 4種常用的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)簡圖 圖2 基本額定動(dòng)載荷與導(dǎo)程關(guān)系圖[/align] 滾珠螺旋副的額定動(dòng)載荷C 的計(jì)算（注：在以下計(jì)算公式中r[sub]s[/sub]，r[sub]n[/sub]分別為絲杠、螺母的滾道曲率半徑， 式中，f[sub]rs[/sub]和f[sub]rn[/sub]為滾珠絲杠副的絲杠和滾珠螺母的適應(yīng)度；D[sub]ω[/sub]為滾珠直徑；Dωp[sub][/sub]為滾珠絲杠節(jié)圓直徑；f[sub]u[/sub]為工作行程系數(shù)；z為一圈螺紋滾道內(nèi)的鋼球數(shù)量；i為螺母的總工作圈數(shù)；P[sub]h[/sub]為導(dǎo)程；l[sub]u[/sub]為有效工作行程；f[sub]c[/sub]為額定動(dòng)載荷特性值，與滾道的幾何形狀，材料的性能有關(guān)本公式中f[sub]c[/sub]是滾道硬度大于60HRC，螺紋升角小于10度時(shí)得到的。 3 額定動(dòng)負(fù)荷的影響因素 從以上的額定動(dòng)負(fù)荷的公式中可以看出欲討論額定動(dòng)負(fù)荷，應(yīng)該從滾珠直徑，滾珠螺旋公稱直徑及導(dǎo)程人手，討論它們之間的關(guān)系。 下面以某滾珠絲杠生產(chǎn)廠所生產(chǎn)的外循環(huán)式滾珠絲杠副為例，在負(fù)荷滾珠圈數(shù)為3．5圈，有效工作行程為1000mm情況下分兩種情況按上面介紹的公式對(duì)滾珠絲杠基本額定動(dòng)載荷以圖例數(shù)據(jù)加以分析。 ① 如圖2，滾珠絲杠公稱直徑為32mm，滾珠直徑為3．969mm情況下，導(dǎo)程由4mm增加到8mm時(shí)基本額定動(dòng)載荷的變化曲線圖。 由圖2所示的曲線圖，可以看出，單線下，導(dǎo)程由4．0mm按步長為0．1mm增大到7．9mm，額定動(dòng)載荷由18．4388kN減小到18．1723kN，導(dǎo)程的變化對(duì)額定動(dòng)載荷的影響很小，并且曲線的變化趨勢(shì)幾乎為一條直線：由曲線的變化規(guī)律，可知：在多線情況，導(dǎo)程對(duì)額定動(dòng)載荷的影響也不大，但是由于多線可以大幅提高傳動(dòng)速度，故在多線情況下的導(dǎo)程對(duì)滾珠絲杠傳動(dòng)的速度影響被放大。 ② 圖3為單線滾珠絲杠，導(dǎo)程為6mm，公稱直徑從25mm到59mm時(shí)，滾珠（鋼球）直徑由3．169mm增大到4．169mm所對(duì)應(yīng)的基本額定動(dòng)載荷的變化曲線。 [align=center] 圖3 基本額定動(dòng)載衙，滾珠直徑與公稱直徑關(guān)系變化曲線圖[/align] 從變化的曲線可以看出，隨著滾珠絲杠直徑的增大，額定動(dòng)載荷總體上是上升的，且隨著滾珠直徑的增加，動(dòng)載荷值增大得更快。可見，在一定范圍內(nèi)，滾珠直徑與螺桿公稱直徑對(duì)額定動(dòng)載荷的聯(lián)合影響是波浪狀起伏上升的，且螺桿公稱直徑越大，額定動(dòng)載荷的起伏越明顯。從表1還可以直觀的看出，滾珠直徑由3．169ram增大到4．169ram對(duì)應(yīng)的公稱直徑為25ram到59ram的額定動(dòng)載荷差值。 4 結(jié)論 由上面的討論中可以看出，在滾珠絲杠副基本額定動(dòng)載荷的3個(gè)主要影響因數(shù)中，導(dǎo)程對(duì)額定動(dòng)載荷的影響較小，且隨著導(dǎo)程與額定動(dòng)載荷成反比變化；滾珠直徑與螺桿公稱直徑對(duì)額定動(dòng)載荷起放大作用，并且值得注意的是圖2所示的波浪狀起伏上升，這也是今后所研究的重點(diǎn)。同時(shí)，本文的研究工作在工程應(yīng)用中對(duì)滾珠絲杠副的生產(chǎn)與選用及對(duì)滾珠絲杠的理論研究都有一定的借鑒作用。 參考文獻(xiàn) 1 肖正義．滾珠絲杠副的發(fā)展趨勢(shì)．北京：制造技術(shù)與機(jī)床，2000（4）：11～13 2 徐灝．機(jī)械沒計(jì)手冊(cè)（4）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000