螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方式探究

徐振振

摘 要：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)，螺旋傳動(dòng)是實(shí)現(xiàn)此種方式的有效模式。螺旋傳動(dòng)主要就是通過(guò)螺桿以及螺母構(gòu)成，論述螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)模式與手段，可以提升二者的配精密度，降低運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題?；诖耍撐闹饕治隽寺輻U螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的作用，了解了螺桿與螺母?jìng)鲃?dòng)類(lèi)型，探究了螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式與手段，僅供參考。

關(guān)鍵詞：螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；支承方式

中圖分類(lèi)號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

螺旋傳動(dòng)主要就是利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或者將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式。螺旋傳動(dòng)根據(jù)在機(jī)械中的作用力可以劃分為傳力螺旋傳動(dòng)模式、傳到螺旋傳動(dòng)以及調(diào)整螺旋傳動(dòng)集中類(lèi)型。按其在機(jī)械中的作用可分為：傳力螺旋傳動(dòng)、傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng)以及調(diào)整螺旋傳動(dòng)，該文主要介紹了滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)。

1 螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)作用

螺桿就是在外表面上切有螺旋槽圓柱體會(huì)在切有錐面的螺旋槽圓錐。螺桿有著不同類(lèi)型的頭。而螺母就是螺帽，配合螺桿應(yīng)用，具有緊固作用。在生產(chǎn)制造中根據(jù)元件材質(zhì)的不同可以劃分為不同的類(lèi)型。螺母利用內(nèi)側(cè)的螺紋可以實(shí)現(xiàn)與螺桿的連接。其可以分為不銹鋼、銅材、合金和鋅銅合金螺母等不同材質(zhì)。

1.1 傳力螺旋傳動(dòng)

基于傳遞為主要內(nèi)容，可以通過(guò)較小的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生一定的軸向運(yùn)動(dòng)以及軸向力。一般情況下主要在低轉(zhuǎn)速的環(huán)境中工作。

1.2 傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng)

以傳遞運(yùn)動(dòng)為主要模式，可以長(zhǎng)時(shí)間地實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，傳動(dòng)精度較高。

1.3 調(diào)整螺旋傳動(dòng)

調(diào)整螺旋傳動(dòng)主要的作用就是調(diào)整或者固定相關(guān)零部件，使其處于對(duì)應(yīng)的位置中。

2 螺桿與螺母?jìng)鲃?dòng)類(lèi)型

2.1 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)

滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)通常稱(chēng)為普通滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)?；瑒?dòng)螺桿一般采用梯形、鋸齒螺紋。多數(shù)狀況之下應(yīng)用梯形螺紋，鋸齒螺紋在單邊受力狀態(tài)中應(yīng)用。而由于加工強(qiáng)度相對(duì)較低，很少應(yīng)用此種類(lèi)型的螺紋。三角螺紋具有調(diào)節(jié)應(yīng)力小的特征，具有機(jī)構(gòu)精度較低的螺旋線(xiàn)。在一般情況下，螺紋的升程與摩擦系數(shù)之間沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)別，軸向力雖然較大，但是其扭矩力度相對(duì)較小，螺旋力利用此原理可以達(dá)到增益機(jī)械的效果。

2.2 靜液壓傳動(dòng)

螺紋工作面中形成了一種液體靜壓油膜類(lèi)型的螺旋傳動(dòng)模式。靜壓螺旋傳動(dòng)摩擦系數(shù)相對(duì)較小。

2.3 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)

用滾動(dòng)體在螺紋工作面間實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦的螺旋傳動(dòng)，又稱(chēng)滾珠絲杠傳動(dòng)。滾動(dòng)體通常為滾珠，也有用滾子的。

3 螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式與手段

在螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)規(guī)范要求合理開(kāi)展，明確設(shè)計(jì)原理，系統(tǒng)評(píng)估分析，重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、螺桿材料選定以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊支承方式與制動(dòng)、潤(rùn)滑等相關(guān)內(nèi)容，其具體如下：

3.1 設(shè)計(jì)原理評(píng)估階段

螺桿材料要符合標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)要求應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)金屬螺桿，加工兩頭，螺母則要應(yīng)用塑料的POM材質(zhì)，進(jìn)行快速成型加工處理。在螺桿與螺母之間放入潤(rùn)滑脂，再進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，合格之后方可運(yùn)行。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

在螺桿材料應(yīng)用塑料件開(kāi)模成型之后，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合應(yīng)用功能、要求以及環(huán)境等因素，對(duì)其系統(tǒng)分析，了解工程塑料是否可以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，模具成型能否滿(mǎn)足直線(xiàn)度以及螺紋精度的各項(xiàng)要求，解決存在的尺寸縮小問(wèn)題，分析螺母與螺桿配合精密度以及耐磨性等因素。綜合各種因素，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其具體如下：

3.3 螺桿材料選定以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

在應(yīng)用中此組件有著較為嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)耐磨要求，但是由于其主要在內(nèi)部裝飾中應(yīng)用，在操作中日常潤(rùn)滑維護(hù)相對(duì)較為復(fù)雜，基于成本角度分析不設(shè)計(jì)油槽。在設(shè)計(jì)中要選擇具有良好耐磨性能且又可以承受一定徑向壓力的材質(zhì)，對(duì)此可以應(yīng)用PET+GF作為螺桿的材料。

在進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要綜合其結(jié)構(gòu)特征，分析強(qiáng)度以及成型直線(xiàn)度等因素。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要利用新技術(shù)手段，通過(guò)一體成型等技術(shù)進(jìn)行處理，在操作中為了避免成型而誘發(fā)的毛邊問(wèn)題，就要及時(shí)處理，避免螺紋被切除過(guò)多，要避免其出現(xiàn)表面縮水等問(wèn)題。

3.4 軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊

螺桿螺母屬于一種螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其主要的作用就是通過(guò)利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，也可以將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變換為一種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模式?？梢苑譃榛趥鬟f能量為主要內(nèi)容的形式，也有基于傳遞運(yùn)動(dòng)為主要內(nèi)容的形式，還有可以調(diào)整零件相對(duì)位置的螺旋傳動(dòng)類(lèi)型等。螺母機(jī)構(gòu)有可以分為滑動(dòng)摩擦以及滾動(dòng)摩擦不同類(lèi)型。整體上來(lái)說(shuō)，螺桿的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工也較為方便，成本低廉。

螺桿螺母單一方向的傳動(dòng)精度具有嚴(yán)格的要求，其對(duì)于軸向間隙要求也較為嚴(yán)格，這樣才可以保證其反向傳動(dòng)精度。軸向間隙的主要作用就是承載滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)之間產(chǎn)生的彈性變形而造成的螺母位移量以及螺母間隙之和。

在一般狀況之下主要就是通過(guò)雙螺母預(yù)緊的方式進(jìn)行處理，將彈性變形控制在合理的范圍中，達(dá)到減小以及消除軸向間隙的作用，也可以提升整體的剛度。應(yīng)用此種方式消除軸向間隙要注意以下幾點(diǎn)：

預(yù)緊力大小適宜，避免過(guò)小或者過(guò)大，如果其過(guò)小則無(wú)法保證達(dá)到無(wú)隙傳動(dòng)，而如果整體過(guò)大則就會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力矩限值增大，這樣就會(huì)降低其整體的效率，縮短應(yīng)用期限。同時(shí)，要重視減小絲杠安裝位置以及驅(qū)動(dòng)位置的間隙，避免其影響整體的精度。

現(xiàn)階段，較為常見(jiàn)的消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)主要可以分為3種：

（1）墊片調(diào)隙式。通過(guò)螺釘連接到螺母凸緣位置，在凸緣位置添加墊片。適當(dāng)調(diào)整墊片厚度，達(dá)到螺母微量軸向位移的效果，消除軸向間隙在運(yùn)行中產(chǎn)生的預(yù)緊力。此種方式結(jié)構(gòu)整體緊湊，穩(wěn)定可靠，調(diào)整也較為便捷，在實(shí)踐中應(yīng)用廣泛，在管道磨損的時(shí)候不能對(duì)其進(jìn)行隨意調(diào)整，要及時(shí)更換墊圈，主要就是在精密的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)用。

（2）螺紋調(diào)隙式。 在螺母中的一個(gè)外端中含有凸緣；而在另一個(gè)外端中制有螺紋，通過(guò)2個(gè)圓螺母固定，表面2個(gè)螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)圓螺母可以達(dá)到調(diào)整消除間隙的作用，也可以產(chǎn)生一些預(yù)緊力的效果。此種方式結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整便捷，但是缺乏精確性。

（3）齒差調(diào)隙式。螺母的凸緣位置上含有圓柱外齒輪，這些齒輪與內(nèi)齒圈嚙合，將內(nèi)齒圈通過(guò)螺釘?shù)裙潭?。在進(jìn)行調(diào)整的時(shí)候要處理內(nèi)齒圈，螺母相對(duì)角位移，進(jìn)而產(chǎn)生軸向相對(duì)位移，固定內(nèi)齒圈，達(dá)到消除間隙的效果。此種方式工作可靠，結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜。

3.5 支承方式與制動(dòng)

（1）支承方式。支承主要的作用就是為了保證其整體的剛度與精度，在實(shí)際中要選擇合適的方式與手段。應(yīng)用剛度較高、摩擦力較小、高運(yùn)轉(zhuǎn)精度的軸承，可以保證其剛度符合要求。

（2）制動(dòng)裝置。安裝制動(dòng)裝置達(dá)到傳動(dòng)要求，在垂直傳動(dòng)中更是如此。

3.6 潤(rùn)滑

合理地應(yīng)用潤(rùn)滑劑可以增強(qiáng)整體的耐磨性，體恒傳動(dòng)效率。潤(rùn)滑劑主要包括潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑油就是一般機(jī)油，可以利用螺母的油孔注入螺紋滾道之中；潤(rùn)滑脂主要就是鋰基油脂，用在螺紋滾道以及安裝螺母殼體空間范圍中。

4 結(jié)語(yǔ)

螺桿螺母是重要的零部件，了解螺桿螺母的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)其合理設(shè)計(jì)，可以提升整體的性能指標(biāo)，增強(qiáng)耐磨性，增強(qiáng)傳動(dòng)效率。在實(shí)踐中，要綜合具體狀況合理開(kāi)展，明確設(shè)計(jì)原理，系統(tǒng)評(píng)估分析，重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、螺桿材料選定以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊支承方式與制動(dòng)、潤(rùn)滑等相關(guān)內(nèi)容，合理規(guī)范螺桿螺母的各項(xiàng)性能指標(biāo)，進(jìn)而從根本上保證螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的合理性。

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