滚珠丝杠副轴向静刚度测试台机械结构设计(2)
3.3.1 加载丝杠的选型 15
3.3.2 加载丝杠的轴端设计及安装 .. 17
3.4 力传感器 . 18
3.4.1 力传感器的选型 18
3.4.2 力传感器的安装 20
3.5 位移传感器 .. 21
3.5.1 基恩士激光位移传感器 21
3.5.2 欧姆龙接触式位移传感器 . 22
3.5.3 激光位移传感器与接触式位移传感器的比较 24
3.5.4 位移传感器的安装方式 24 3.6 测试台被测部分的安装及拆卸顺序 25
3.7 本章小结 . 26
4 受力元件的选型及校核.. 28
4.1 加载丝杠轴承选型 .. 28
4.2 被测丝杠轴端锁死处花键连接校核 28
4.3 被测丝杠两端支撑座与床身螺栓连接强度校核 .. 29
4.3.1 尾架与床身螺栓连接强度校核 29
4.3.2 头架与床身螺栓连接强度校核 32
4.4 齿轮形状设计及强度校核 .. 34
4.5 本章小结 . 35
总 结. 36
致 谢. 38
参 考 文 献.. 39
附 录. 40
1 绪论
1.1 课题的研究背景以及课题来源
1.1.1 课题的研究背景
滚珠丝杠副是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的
理想的产品。滚珠丝杠副不但是各类数控装备的核心功能部件，而且还是机械工
业领域中资本密集型和技术密集型的重要通用零部件。 滚珠丝杠副因优良的摩擦
特性使其广泛的运用于各种工业设备、精密仪器以及精密数控机床。尤其是近些
年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛的运用，
极大的推动了机床行业的数控化发展[1][2]
。 在线性传动家族中（普通滑动丝杠副、
静压丝杠副、油缸传动、齿轮—齿条、直线电动机等），滚珠丝杠副是应用面很
广、产业化程度较高的产品。
在滚珠丝杠副的各项性能中，滚珠丝杠副的轴向静刚度反映了滚珠丝杠副抵
抗变形的能力[3]
。对于各类精密机床，仪表/数控机床来说，滚珠丝杠副的轴向
静刚度是保证定位精度，获得与控制指令一致的动作、微量进给的灵敏度、优良
的随动性能的关键因素之一。随着滚珠丝杠副向高速、高精度方向发展，对其刚
度特性提出了越来越高的要求[4]
。研究滚珠丝杠副轴向静刚度测试方案、并设计
专用夹具， 可以方便地在材料试验机上完成滚珠丝杠副轴向静刚度的测试有着重
要的理论意义和实际价值。
通过本次设计的测试台能够更加精确、更加便捷、更加快速的测出Ф 20~Ф
63系列的滚珠丝杠副轴向静刚度。因此，本课题——滚珠丝杠副轴向静刚度测试
台机械结构设计非常具有实际意义。
1.1.2 课题的来源
本次毕业设计课题来源于国家科技重大专项（项目资金：3960 万）：高档数
控机床滚动功能部件共性技术研究。负责设计滚珠丝杠副轴向静刚度的测试台机
械结构设计部分。
1.2 滚珠丝杠副的工作原理、结构特点及分类
1.2.1 滚珠丝杠副的工作原理[5]
滚珠丝杠副是数控机床中常用的功能部件，它是由滚珠丝杠、滚珠螺母、和
滚珠，反向器组成的部件。可以将旋转运动转变为直线运动，或者将直线运动转