设计滚珠丝杠选用课件 促进学生学习兴趣

张书涛　吴孜越

摘 要：数控机床广泛采用的滚珠丝杠螺母副是将机械传动的滑动摩擦替换为滚动摩擦，使传动效率高达85%～98%，是普通滑动丝杠的2～4倍，采用它是提高进给系统灵敏度、定位精度和防止爬行的有效措施之一，该文就制作的滚珠丝杠自动设计系统课件进行阐述，该课件对学生认识滚珠丝杠及合理使用提供了很好的认识手段，已获得了较好的反响。

关键词：滚珠丝杠 循环方式 螺母副 刚度校核

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0243-01

数控机床工作台的位移量是以脉冲当量为单位，要求运动件能够实现微量精确移动，以提高运动精度、定位精度、低速运动的平稳性等，因此减少运动件的摩擦和消除传动间隙是非常重要的，数控机床的机械传动采用效率、刚度、精度等各方面都优良的传动件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆副等，滚珠丝杠螺母副是滑动摩擦替换为滚动摩擦，使滚动体在螺母副内一封闭的滚道内运动，传动效率高，是提高进给系统灵敏度，提高传动精度、定位精度、防止爬行的有效手段之一。

1 制作滚珠丝杠选用课件的设计思路

对于机制专业的学生，认真学习，深入了解一些先进传动件的性能、工作原理、选择方法是提高专业设计能力的关键，课件设计的目标是给学生提供熟悉滚珠丝杠的工作原理的有效方式，从中深入了解滚珠丝杠的基本参数、循环方式、螺母的结构形式、丝杠工作状态对丝杠工作性能的影响，理解校核的意义及对滚珠丝杠工作稳定性的影响，这对熟悉滚珠丝杠是十分有效的。

设计思路：使使用者理解给定参数意义，设计可修改式输入参数对话框、确定循环方式选择对话框、滚珠丝杠螺母副的类型确定对话框、完成刚度校核等步骤，来进行判断丝杠选择的是否合适，若不合适，系统则会给出判断结果，并给出修正方案，修正后返回到相应对话框进行修改，直至合理。

设计方法：用VB设计对话框，各对话框均有相应的约束条件，根据工作状态的不同进行分析、判断，条件符合，进行下一个参数的选择，否则继续设计。

2 制作滚珠丝杠选择课件的基本思想

（1）设计参数输入窗

丝杠的选用依据就是保证用户对装备各项技术指标的要求，学生给出的设计思路是依据机床基本工作参数及设计机床的基本要求，结合这些要求来设计课件的主选择参数界面，目的是使学生对设计前的给出机床参数以及机床改造的目标参数的作用及重要性有个整体认识，输入参数框采用可修改式，这样便于误操作带来的麻烦。

（2）滚珠丝杠螺母副的循环方式的选择

循环方式影响的是丝杠的结构尺寸、载荷能力、加工工艺等，因此要根据机床的结构、工艺、性能、性价比等的要求，来确定其循环方式，由此来促进学生认识不同的循环方式，了解不同的循环方式及不同循环方式的特点，课件中给出了外循环中的螺旋槽式及插管式，内循环的圆柱凸键式及扁圆嵌块式。

（3）滚珠丝杠螺母副的选型

滚珠丝杠的滚动体对滚珠丝杠的工作状态、承载性能、工作精度都有影响，因此，要根据所设计的机床的工作情况、载荷特点进行初选，初选依据一是类比，这种方法简单方便直观，二是计算，这种方法精确，工作量相对大些，课件设计的基本思路以计算为先，目的是提升学生的设计思想及提高学生的设计能力，类比只作为粗选范围的引导，不作为设计依据，这样可以缩短设计过程，减少不必要的冗余计算。

（4）若输入参数对丝杠进行的刚度校核，结果若符合要求，则进行步进电机的初选，若校核结果不合适，则要进行修正，修正内容主要在于机械传动过程中有阻力产生，影响传动效率的部分，可进行分项目修正，也可同时修正，内容有导轨、轴承、润滑、支承等均属于可进行修正，目的是提高传动效率，减少传动阻力，修正合格丝杠选择结束，给出丝杠参数表和丝杠工作图。

（5）若初选不合适则重选或对导轨进行处理

修正也是有范围的，修正也要保证性价比最优，若修正之后依然不合适，就要重新选择，此时程序设计返回到第一步，就原来输入的参数进行小范围的调整，再重新进行丝杠的选择计算。

3 结语

该课件使学生对专业部件的认识深刻了许多，课件的优势在于将影响丝杠工作状态的全部知识点都融进了课件里，丝杠的结构、丝杠的工作参数、丝杠的循环方式、丝杠的安装、丝杠的润滑、丝杠的载荷、丝杠的参数表、丝杠的工作图等等，均通过课件体现出来，这样的认识全面深刻，学生使用获得了一致好评。

参考文献

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[4] 周超.滚珠丝杠副综合性能动态测量系统设计[J].机械设计与制造，2012（4）.