在机械规划中，咱们时时用到滚珠丝杠和梯形丝杠，它们是两种常用的，将旋转运动变为直线运动的法子
。其间，滚珠丝杠由于矛盾幼，可逆，还可将直线运动，造成旋转运动，咱们称这种传动为逆功率传动
。那么，这两者有什么差距？什么时辰用滚珠丝杠？什么时辰用梯形丝杠？怎么凭据精度，速度，载荷等要求，遴选滚珠丝杠（或许梯形丝杠）和电机？常用的两端支持结构步骤是什么？（固定－支持）长行程时，螺母解耦的结构规划是什么样子？今日，我结合自己的规划经历，来说一下这些问题，算是对这部门的一个幼结，如有不适当的本地，欢迎指正
。

大体从如下的10个方面来说明
。

      1.结构分歧

     2.传动功率分歧

     3.自锁性分歧

       理论显露，当丝杠传动功率大于50%时，没有自锁性，当传动功率幼于35%时才有自锁性
。所以，滚珠丝杠没有自锁性，而梯形丝杠有注定的自锁性
。所以，就Z向使用来说，梯形丝杠有自锁的优势，当然，现实情况，还需要思考精度速度等身分
。如果将滚珠丝杠，使用于竖直方向，则需要思考断电时，无法自锁，需要加额定的结构或许器材，来保障停电时，丝杠螺母停顿在正本的方位，而不会滑落下来，这对安全起着沉要的成效
。此刻很多电机自带刹车？，就是断电时，可能抱住电机轴，不让它旋转，起到守护成效，当然，刹车能供给的扭矩是有限的，可能凭据需要遴选合适的类型
。

     4.造作资料分歧

       滚珠丝杠轴通常是用不锈钢或许合金钢，而螺母通常用铜造，由于铜可能接受较大的载荷，一路矛盾系数幼，有注定的自光滑成效，正如咱们常见的一些直线轴承，或许平面滑板，也用铜，正是这个原因
。梯形丝杠轴也用不锈钢或许合金钢
。而关于螺母，则和滚珠丝杠有一点分歧，很多时辰，梯形丝杠螺母会使用非金属资料
。譬喻低载荷时，通常用低矛盾系数，耐高温的组成工程资料，如在尼龙，赛钢，PEEK，VESPEL，PET，PPS等资猜中，混入特富龙(PTFE)，来实现低矛盾系数，一路有注定的耐热机能
。

很多时辰，PEEK资料自身就被用来做动态接合面的密封，而PTFE和尼龙也时时被用来做涂层，起到光滑的成效，譬喻上一篇文章《机械规划中，沉力平衡有哪些法子？》中说到的钢绳气缸，钢绳上就有尼龙涂层，达到降低矛盾的成效
。再譬喻，咱们常用的用来做螺母的热塑性资料，有Turcite A和Turcite X，这是两种耐磨，自光滑资料
。数据显露，Turcite A，抗拉强度为52.4Mpa，抗弯强度75.84Mpa，抗压强度89.63Mpa，这些强度都高于Turcite X(三种强度值别离为40.68Mpa，55.16Mpa，82.74Mpa)，并且其PV值仅有7500psi-fpm，约莫是TurciteX的一半，所以它用于中度至沉负荷，并且合用于中度速度
。一路，Turcite A比Turcite X有较高的耐磨性，色彩为蓝色，通常是圆棒资料
。而Turcite X比Turcite A有更低的滑动矛盾系数，矛盾系数为0.22（Turcite A为0.3），并且，其极限PV值为Turcite A的两倍多，达到16000psi-fpm，但是其抗拉强度和抗崎岖强度都比Turcite X低，所以合用于轻载荷，高速度的使用，其色彩为红色
。当然，高载荷时，梯形丝杠也用铜做螺母
。为什么降低矛盾在这里变得如此沉要？由于梯形丝杠有PV（PressureVelocity）极限的问题，也就是说载荷必按时，速杜仔限度，如果载荷偏大，那么速度需要变得低一点，载荷幼速度可能高些
。由于关于特定资料，矛盾产生热量，如果这个热量的耗散速度太低，跟不上热量的产生速度，那么就会导致资料永远变形，通俗相识就是“烧着了”
。

       5. 造作法子及终于精度分歧

滚压比切削更好，由于滚压可能得到更硬的表表，且拥有优越的表表光洁度
５，就精度来说，研磨可能获得最高精度，切削其次，滚压获得的精度最低
。例如，Thomson显露，滚压梯形丝杠可能达到的精度是±75um/300mm，这个值介于扎造滚珠丝杠精度C7-C8之间
。如果要获得更高的精度，那么就需要研磨，研磨可能达到±7.5um/300mm的精度，但是其成本也将成10倍以上的增长
。再譬喻，Helix显露，其研磨梯形丝杠能达到的精度是±12.5um/300mm，而铣削可能达到的精度是±50um/300mm，滚压只能实现±90um/300mm的精度
。综合来看，滚珠丝杠的精度高于梯形丝杠，所以通常对精度要求高的使用，滚珠丝杠是首选
。

       6.轴向空地及预压步骤分歧

         轴向空地，也是拔取丝杠时，需要思考的一个极度沉要的身分，由于空地的存在会导致返程差错，这直接影响了反向运行时的精度
。滚珠丝杠遵循空地的分歧，分红分歧的等级
。例如，THK分红G0(0及预紧)，G1(0-0.005)，GT(0-0.01)，G2(0-0.02)，G3(0-0.05)共5个等级，轴向空地顺次增大
。NSK也分红5个等级，别离是Z(0及预紧)，T(0-0.005)，S(0-0.02)，N(0-0.05)，L(0-0.3)，括号中的数值批注轴向空地的规模，单元是毫米
。关于梯形丝杠，Thomson显露，轴向空地在0.02mm-0.25mm之间
。为相识除螺母和丝杠轴之间的轴向空地，提高传动精度，滚珠丝杠和梯形丝杠都可能增长预压
５，两者的预压步骤有所分歧
。例如，THK和NSK滚珠丝杠，关于单螺母，使用螺母相位差，而关于双螺母，则使用预压垫片，或许使用绷簧片做预压
。使用相位差来实现预压，也就是在螺母中，扭转中央沟槽的螺距，使得沟槽双方的钢球处于绷紧状态，达到预压的主张
。使用相位差和垫片都是定位预压步骤，而使用绷簧片预压是归于定压预压步骤
。理论上，滚珠丝杠预压量设定为表部负荷的1/3，就可能达到无空地传动，但是那样，预压偏高，减幼了使用寿数，所以，现实使用时，最大预压量设定为额定动载荷的10%，例如半导体设备上，通常使用的预压量是1%－4%
。而梯形丝杠，通常使用压簧做预压，绷簧向丝杠轴两个方向张紧其双方的螺母，使得螺母齐全触摸丝杠轴
。当然，绷簧做预压的缺点很显著，就是轴向刚性差，如果要增大刚性，就需要增大预压，也就是说要增长绷簧力，这会使得磨损加沉，并且矛盾扭矩变大，丝杠寿数缩短
。所以，此刻有此外一种预压法子，叫自动凸轮预压法
。这个法子，不直接用压簧在轴向做预压，而改用扭簧合作端部凸轮
。扭簧旋转，驱动扭簧双方的梯形丝杠螺母旋转，使得其端部综合触摸凸轮综合，在解除空地的一路，保障了较大的轴向刚性
。由于这里使用了楔块理论，在轴向施加力来让扭簧旋转，需要的力是极度大的
。综合来说，轴向空地当然是滚珠丝杠更幼，而预压步骤也是滚珠丝杠更多，由于梯形丝杠目前的预压步骤，都归于定压预压法，而滚珠丝杠是定位预压和定压预压两种
。

         7.核算法子有所分歧

        8. 螺母解耦的结构规划

        当丝杠较长，螺母遭到轴向偏转力矩，或许螺母遭到轴向载荷时，丝杠轴歪斜或许沿径向变形，会引起受力不均，或许出现卡顿，振荡，导致磨损加沉，影响精度
。这时，需要从螺母衔接结构上进行解耦，以保障丝杠螺母运行到行程内的任何方位时，丝杠不卡，运行安稳，这有利于延长丝杠的寿数
。那么，结构上应该蕴含什么首要的特点，能力实现？目前，我知路的有2种结构，固然表形分歧，但是性质是都一样
。中心都在于，在螺母和被衔接件之间，有一个十字滑块件，用来吸收由于螺母的方位扭转（如果是垂直于XY方向的运动），引起的XY方向上方位扭转
。当然这个滑动量通常不大，规划时单边留1.5mm就足够了，规划概想如下图
。螺母解耦结构1的利益是，规划紧凑，占用空间幼，缺点是装置和拆开麻烦一点，由于需要先把绿色和蓝色工件从轴端套进去
。拆开时，也得放松轴端
。而解耦结构2的利益是拆开和装置简略一些，没有结构1的拆装问题，由于可能在装置了丝杠后再装置，拆开时也可能直接拆开，而不用取下轴端支持轴承
５侨钡憔褪钦加昧酥嵯蛱嗟目占，一样长度丝杠缩短了行程
。此外，结构1那个绿色滑动件可用Turcite X红胶资料，由于耐磨且矛盾系数是0.2
。结构2绿色件可能用铝或许钢，由于其里面需要装置滑套
。

        9. 使用场所的差距

        梯形丝杠，是滑动矛盾，过高的速度将在结合面上产生高热量，导致磨损加沉
。所以，梯形丝杠，相宜用于沉量较轻，速度要求不高的使用中
。一路，梯形丝杠，由于精度低些，所以往往更相宜于对精度要求不高的使用，譬喻慢速搬运，搬运等
。而滚珠丝杠，发热幼，精度高，通常更相宜要求安稳运动，高功率，高精度，以及长功夫接连或高速运动的使用，譬喻半导体设备
。

       10.《滚珠丝杠核算选型好比》

最终，怎么凭据精度，速度，载荷，寿数等前提，遴选滚珠丝杠？