滚珠丝杠副轴向静刚度测试台机械结构设计(5)
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。
接下来介绍了滚珠丝杠副的工作原理，分类以及传动效率高、运动平稳、高
精度、高耐用性、同步性好、高可靠性和无背隙与预紧的特点。
最后，介绍了滚珠丝杠副的国内外研究现状以及在其性能检测方面所取得的
成果，再次凸显出本次研究滚珠丝杠副轴向静刚度测试台的意义和价值。
2 滚珠丝杠副轴向静刚度测试台机械结构的方案设计及比较
随着对滚珠丝杠副性能要求的不断提高，先进、便捷的检测手段成为提高滚
珠丝杠副质量的可靠保证。国内外许多滚珠丝杠副生产厂家除了致力于改革加工
工艺外，都把检测手段的更新换代放在优先的地位。然而目前国内滚珠丝杠副的
发展水平和国外相比还有一定的差距。除了原材料和加工设备的精度等因素外，
没有完善的试验检测手段也是制约其发展的一个重要原因[14][15]
。因此，本次毕
业设计将设计出一台能够更加精确、更加便捷、更加快速的测出Ф 20~Ф 63系列
滚珠丝杠副轴向静刚度的测试台。
2.1 滚珠丝杠副轴向静刚度测试台方案设计
通过查阅相关文献，了解到几款可以测量滚珠丝杠副轴向静刚度的测试台，
其中南京工艺装备厂的滚珠丝杠副综合性能测试平台能够较为有效的测量滚珠
丝杠副的轴向静刚度。它的总体结构主要包括三个部分：测试专用控制柜，滚珠
丝杠副安装平台和模拟工作台。控制柜通过控制伺服电机驱动被测丝杠，使模拟
工作台和丝杠螺母运动，从而进行测量。可以进行负载运行试验、刚度试验等测
量项目。而本次设计的测试台只需实现静刚度的测量，因此在借鉴南京工艺装备
厂的滚珠丝杠副综合性能测试平台下，分别设计了滚珠丝杠副轴向静刚度立式测
试台和滚珠丝杠副轴向静刚度卧式测试台这两套测试台方案。
测量刚度最主要的两项参数即为力与位移，由于位移传感器体积小，安装方
便且易于测量，所以最主要的即为力测量部分。因此在设计方案的过程中只考虑
测力部分的方法和原理。具体如下：
2.1.1 滚珠丝杠副轴向静刚度立式测试台
如图 2.1所示：电机带动减速机驱动加载丝杠，带动加载螺母上下移动，从
而带动3-10一起上下移动， 通过三抓卡盘夹住被测丝杠，对被测丝杠施加压力，
从而实现被测丝杠不同位置的测量。 立式测试台将采用激光位移传感器测量螺母
位移。 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 40 页
立式测试台加载方案的结构剖视图如下（自上而下分别为 1到10）：
1．加载丝杠 2.加载螺母 3．连接件1 4．套筒上部 5．套筒下部 6．倒 T型导杆
7．碟簧 8．连接件2 9．压力传感器 10．三爪卡盘
图 2.1立式测试台加载方案剖视图
2.1.2 滚珠丝杠副轴向静刚度卧式测试台
采用一个伺服电机+减速机，通过齿轮传动带动两根加载丝杠，驱动加载螺
母移动，加载力通过连接件及拉压传感器作用于被测丝杠螺母，齿轮用双螺母锁
死于轴上。
1.深沟球轴承 2.加载丝杠 3.加载丝杠螺母 4.连接件1 5. 连接件26.拉压传感器