滚珠丝杠副疲劳寿命试验台设计(7)
3）螺母失效：由于滚珠长期经过某一位置，使螺母表面发生疲劳点蚀，从而使其传动不可靠；
4）回珠器失效：由于滚珠的磨损进而带动回珠器的磨损，导致丝杠传动不可靠。
通过试验结果中所记录的滚珠丝杠副各项性能参数的数据，对这些失效机理进行分析，对实验中的故障进行判定，进而可以帮助产品的改进，提高其使用可靠性[ ]。
2.3.3 摩擦力矩
摩擦力矩是滚珠丝杠副的重要性能之一，滚珠丝杠副是否运转平稳，主要取决于滚珠丝杠副预紧力矩的变动量及不同转速下滚珠丝杠副的流畅性变化。滚珠丝杠副的流畅性变化不仅影响其定位精度，而且直接影响滚珠丝杠副的传动效率、噪声、温升、刚度和使用寿命。因此，精确测量滚珠丝杠副摩擦力矩并深入研究其特性，找出影响滚珠丝杠副摩擦力矩波动的因素，对提高滚珠丝杠副产品质量和开发新型滚珠丝杠副具有非常现实的意义。
2.3.4 预紧力
双螺母滚动丝杠副的预紧力是为了消除轴向间隙，提高接触刚度，在双螺母之间施加初始载荷。预紧力是双螺母滚珠丝杠副重要性能指标，直接影响了精度和刚度，所以在滚珠丝杠副加载的情况下，检测螺母间的预紧力变化情况，有利于对丝杠寿命的分析研究。
2.4 本章小结
本章介绍了滚珠丝杠副寿命的概念及其影响因素和计算方法，分析了试验台需要测量的内容：丝杠转动的总圈数，分析故障，丝杠螺母的扭矩及预紧力的测量等，为接下来的结构设计提供了一个定性的方向。
3 试验台总体设计分析
3.1 试验台测试对象
本实验台测试对象是大多数机床用的滚珠丝杠副，直径小于65mm，丝杠长度两米以内；在丝杠螺母加载的情况下，检测滚珠丝杠副的丝杠疲劳脱落前转的总圈数；观察有无故障的发生，分析故障模式；准确的测量与寿命相关的螺母的摩擦扭矩及螺母间的预紧力；此外，还有驱动部分减速器的输出扭矩以及加载部分的加载力和扭矩的测量，试验台的温升、振动、噪声等性能也要进行测量。
3.2 总体结构设计分析
经以上内容分析，试验台需要测量电机的输出扭矩、丝杠螺母的扭矩及预紧力和螺母的加载力。根据滚珠丝杠副的安装方式，在满足试验台的安装要求的前提下，定出如图3.1的寿命试验台总体结构简图，电机通过减速箱调节输出转速和扭矩，来带动丝杠稳定的转动，丝杠的转动转化为螺母的直线运动。在减速器的输出轴装有扭矩传感器，用于监测在试验台工作时，驱动部分减速器输出扭矩的变化。
圆光栅测量丝杠的转动圈数，长光栅测量工作台的位置。
在丝杠上装有两组丝杠螺母结构。螺母1结构用于测螺母的扭矩，螺母2结构用于测螺母间的预紧力。
螺母加载力的施加装置使螺母受到0到10t的拉力或是压力。此试验台，设计实现用一个力加载装置对两组螺母控制施加加载力，加载力最大为10t。
螺母所受的载荷及螺母的速度决定如何选取电机，来满足功率、扭矩等要求。
图3.1寿命试验台总体结构简图
3.3 试验台测量结构设计分析
本实验台需要测量丝杠螺母的扭矩及其预紧力、电机的输出扭矩和加载力的变化情况。丝杠螺母的摩擦扭矩和螺母间预紧力的变化情况，很直观的表现了丝杠的使用状况，而加载力结构的选取，对于这两个性能的检测，有着极大的影响，同时对丝杠的寿命也有很大的影响，所以本节着重接介绍对于加载力结构和螺母扭矩及预紧力测试结构的分析设计。
3.3.1 加载结构分析