滚珠丝杠副轴向静刚度测试台机械结构设计(3)
换为旋转运动。
图 1.1 滚珠丝杠副结构（内循环）
图 1.2 滚珠丝杠副结构（外循环）
滚珠丝杠副的结构主要由丝杠、螺母、滚珠及滚道（回珠器）、螺母座等组
成。
工作原理：在丝杠和螺母上加工有弧形的螺旋槽，当丝杠被带动运动时，丝
杠与螺母间的滚珠会沿着滚道滚动，而且，为了防止滚珠从滚道中滚出，在螺母
上设有返回器，使其做周而复始地循环运动。滚珠螺母一般由两段组成，以消除
间隙及提高刚度和传动精度。另外，滚珠丝杠副还有个擦拭器，它可以将异物在
滚珠丝杠部件中清除掉，并使丝杠保持有效润滑。擦拭器可延长滚珠丝杠的使用
寿命并且提高其可靠性。
1.2.2 滚珠丝杠副的结构特点
滚珠丝杠副相对滑动丝杠副，其具有如下特点[6]
：
（1）传动效率高：
滚珠丝杠传动系统的传动效率高达 90%～98%，为传统的滑动丝杠系统的 2～
4倍。
（2）运动平稳：
滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动
时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。
（3）高精度
滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预
拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。
（4）高耐用性
钢球滚动接触处均经硬化（HRC58～63）处理，并经精密磨削，循环体系过
程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。
（5）同步性好
由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系
统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。
（6）高可靠性
与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，文修保养
也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。
（7）无背隙与预紧
采用歌德式（Gothic arch）沟槽形状、轴向间隙可调整得很小，也能轻便
地传动。若加入适当的预紧载荷，消除轴向间隙，可使丝杠具有更佳的刚性，在
承载时减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形，达到更高的精度。
正是由于滚珠丝杠的如上优点，使得滚珠丝杠广泛地应用于精密机床，航空
航天，纺织，军工等领域，但是同传统的滑动丝杠相比较，滚珠丝杠还是有其缺
点：加工工艺要求高，结构复杂，成本高等[7]
1.2.3 滚珠丝杠副的分类
滚珠丝杠副通常由丝杠，螺母和滚珠等组成。其构造差异的不同，类型的不
同就决定了其传动精度，效率。对于丝杠来讲，除了螺纹滚道型面的区别外，其
他的参数基本都一样。对于螺母，其构造主要与滚珠循环装置和调隙预紧的形式
有关。而滚珠循环装置返回器的构造，则对整个传动装置的精度，寿命，运行的
流畅程度都有重要影响。
滚珠丝杠副的分类方法主要有，按常规、螺纹滚道型面、滚珠循环方式、轴
向间隙调整预紧方式等几类。对于常规分类，目前还没有一个统一的分类方法，
但是各国基本上用以下方法来分类[8]
表 1.1滚珠丝杠副的分类
类别 公称直径d0 导程Ph 螺旋升角φ
普通滚珠丝杠 d0=16～100mm Ph=4～20mm φ<9°
微型滚珠丝杠副 d0≤12mm Ph≤3mm φ<9°
大导程滚珠丝杠副 d0≥16mm 12 d0≤Ph≤dn 9°<φ≤17°