滚珠丝杠副轴向静刚度测试台机械结构设计(6)
7. 连接件 3 8.被测丝杠螺母 9.被测丝杠10.内花键套筒 11.推力滚子轴承 12.齿轮
图 2.2两根加载丝杠及被测丝杠轴系的剖面图
加载丝杠采用一端固定一端游动的支撑方式，固定端使用一对面对面安装的
推力滚子轴承，用于承受双向轴向载荷，游动端使用一个深沟球轴承，起支撑作
用。
考虑到被测丝杠的尾架放置于床身的滑动导轨上并用 T型槽与床身连接，难
以承受大的轴向载荷，故布置载荷传递方向时选择用尾架承受拉力加载时的轴向
载荷，头架做成固定端，承受压力加载时的轴向载荷。床尾安置一梯形丝杠，用
于尾架的螺栓锁死前被测丝杠的轴向顶紧。
被测丝杠两端做成阶梯轴顶死在支撑座上以限制轴向位移，一端做出花键并
联接一套筒，套筒固定在支撑座上以限制绕轴旋转。
另外选用接触式位移传感器，放置于被测丝杠螺母的端面，位移传感器的底
座与床身用T型槽连接。
2.2 滚珠丝杠副轴向静刚度测试台方案比较
滚珠丝杠副轴向静刚度立式测试台通过一根加载丝杠加载力，不存在加载同
步性问题，但是位移传感器的安装出现了问题：若放在下面，测丝杠另一端面，
因测量距离的限制，设计中无法确定采用手动还是电动；若放在上面，那么测滚
道的轴向变形就会非常困难。并且，方案中采用的基恩士激光位移传感器单价要
七万多人民币，价格过高。另外，立式测试台的整体高度将达到三米，这对将来
实验中的安装和拆卸带来不便。
滚珠丝杠副轴向静刚度卧式测试台长 3700mm，宽 1000mm，高 1200mm，
体积适宜。位移传感器采用 T型槽与床身连接，测量被测丝杠螺母的端面时操作
方便。两外，在拉压传感器方面，通过与广州冠一科仪有限公司相关工作人员的
沟通，最终在美国STI公司找到了DTH920 传感器，并提出可以遵照我们的要求
将传感器改装。 改装后的传感器将非常适合在滚珠丝杠副轴向静刚度卧式测试台
上安装和测量。但是，由于测试台是使用两根丝杠加载，所以在加载的同步性上
不易保证。
综合以上两个方案，滚珠丝杠副轴向静刚度卧式测试台在体积、操作、传感
器以及造价上更具优势，因此选取了卧式测试台作为最终方案。
图2.3 滚珠丝杠副轴向静刚度卧式测试台三文效果图
2.3 本章小结
本章主要设计了静刚度测试台的两套方案：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。指出了两个方案的优缺点，并对两种方
案中的测试台的体积、操作、传感器以及造价做出了比较，最终选择了滚珠丝杠
副轴向静刚度卧式测试台这一设计方案。
3 卧式测试台主要部件的设计、选型及安装方式
3.1 被测对象的分析
在对测试台的主要部件进行设计、选型及安装之前必须明确被测丝杠所能承
受的最大拉压力。从而以此对电机、减速机、拉压传感器进行选型。
通过查阅资料发现滚珠丝杠副的的负荷主要有基本动额定负荷 Ca、基本静
额定负荷Coa和容许负荷 Fp，Ca、Coa和Fp的具体定义如下（以Ф 63的滚珠丝
杠为例） ：
基本动额定负荷（Ca=577.1KN） ：对于 THK 直线导轨，基本动额定负荷是指，
使一批相同的直线导轨装在在相同条件下分别运行时，对于使用钢珠的直线导轨，
其额定寿命（L）为 L=50KM，而对于使用滚珠的直线导轨为 L=100KM 时，方向和