機(jī)械手滾珠絲杠副傳動(dòng)的靜力學(xué)分析

摘 要：文章以一種機(jī)械手上的滾珠絲杠為例，分析以傳動(dòng)為目的的滾珠絲杠副所需要滿足的靜力學(xué)條件（例如剛度，載荷條件等），為滾珠絲杠的選擇提供了分析步驟和參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：滾珠絲杠 靜力學(xué) 傳動(dòng)

中圖分類號(hào)：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（b）-0077-02

絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)分為普通絲杠（滑動(dòng)摩擦）和滾珠絲杠（滾動(dòng)摩擦），前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、制造成本低，具有自鎖能力；但是摩擦阻力矩大、傳動(dòng)效率低（30%～40%）。后者雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，但是其最大的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小、傳動(dòng)效率高（92%～98%），其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，靈活度高。通過預(yù)緊，能消除間隙、提高傳動(dòng)剛度；進(jìn)給精度和重復(fù)定位精度高。使用壽命長(zhǎng)；而且同步性好，使用可靠、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，因此滾珠絲杠在機(jī)器人中應(yīng)用很多。由于滾珠絲杠傳動(dòng)返行程不能自鎖；因此在用于垂直方向傳動(dòng)時(shí)，須附加自鎖機(jī)構(gòu)或制動(dòng)裝置。在選用滾珠絲杠要考慮以下幾項(xiàng)指標(biāo)：

（1）滾珠絲杠的精度等級(jí)；

（2）滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙允許值和預(yù)加載荷的期望值；

（3）載荷條件（靜、動(dòng)載荷）以及載荷允許值；

（4）滾珠絲杠的工作壽命；

（5）滾珠絲杠的臨界轉(zhuǎn)速；

（6）滾珠絲杠的剛度；

減小滾珠絲杠空回行程的方法，多是采用雙螺母結(jié)構(gòu)，使螺母與絲杠之間有一定的預(yù)加載荷。這樣可以消除傳動(dòng)間隙，提高傳動(dòng)精度與剛度。但是預(yù)加載荷會(huì)使?jié)L珠絲杠壽命下降，所以，預(yù)加載荷不應(yīng)超過工作載荷的1/3。

1 靜力學(xué)計(jì)算假設(shè)

3 結(jié)語(yǔ)

由計(jì)算可以看出對(duì)于設(shè)計(jì)載荷較輕（10 KG左右）、為實(shí)現(xiàn)輕物抓取，移動(dòng)之用的機(jī)械手，滾珠絲杠副的靜力學(xué)參數(shù)還有較大裕度。因此只要滿足供稱直徑和導(dǎo)程的組合以及控制系統(tǒng)對(duì)伺服系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)程的要求，滾珠絲杠副額定載，剛度，穩(wěn)定性等都較容易滿足，可供選擇的滾珠絲杠副型號(hào)也較多。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].4版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.

[2]尹志強(qiáng).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本機(jī)械傳動(dòng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.