滚珠丝杠副动力学与设计基础
作者：冯虎田 编著
出版时间：2015年版
内容简介
《滚珠丝杠副动力学与设计基础》系统介绍作者近十年来在滚珠丝杠副的运动学与动力学、弹性接触与变形理论、摩擦机理与特性、设计与检测方法等方面的研究成果。包括：滚珠丝杠副传动原理与特点；滚珠丝杠副和行星滚柱丝杠副的运动学和动力学分析；滚珠丝杠副弹性接触变形与刚性；滚珠丝杠副传动过程中的摩擦机理与特性；滚珠丝杠副的额定静动载荷和典型失效方式；滚珠丝杠副的设计与计算；滚珠丝杠副循环返回装置和防止逆转装置；滚珠丝杠副系统设计方法；滚珠丝杠副润滑、密封及防护装置；滚珠丝杠副测试方法与技术；最后介绍了滚珠丝杠副发展方向及趋势。
目录
前言

第一章 滚珠丝杠副传动综述
第一节 滚珠丝杠副发展历程
第二节 滚珠丝杠副传动工作原理
第三节 滚珠丝杠副传动特点
一、传动效率高
二、传动的可逆性
三、同步性能好
四、传动精度高
五、使用寿命长
第四节 滚珠丝杠副传动构造与分类
一、滚道型面形状与特性
二、滚珠循环方式与特点
第五节 滚珠丝杠副尺寸系列、精度规范、材料与热处理
一、尺寸系列
二、精度规范
三、主要几何尺寸
四、材料和热处理

第二章 滚珠丝杠副运动学与动力学分析
第一节 简介
第二节 坐标变换
第三节 接触角分析
第四节 滚珠的运动分析
一、滚珠的速度
二、滑滚比
第五节 滚珠的力分析
一、惯性力和惯性矩
二、摩擦力和力矩，阻力和离心力
三、摩擦因数、阻力和离心力分析
第六节 机械效率分析
第七节 行星滚柱丝杠运动学和动力学分析
一、坐标变换及接触点位置
二、运动分析
三、动载荷分析
四、效率分析
参考文献

第三章 滚珠丝杠副弹性接触变形
第一节 滚珠螺旋副应力与变形分析基础
一、滚珠螺旋副的简化力学模型
二、两自由弹性体的接触问题
第二节 影响滚珠丝杠轴向接触刚度因素
一、滚道型面及相关结构参数
二、滚珠的列数、圈数及工作滚珠数确定
三、滚珠循环及滚珠丝杠副预紧方式
四、预紧力确定
第三节 单螺母滚珠丝杠副轴向接触刚度
一、赫兹点接触理论
二、滚珠丝杠副接触点处主曲率
三、螺旋滚道面方程求解
四、轴向接触变形与接触刚度
五、影响因素分析
第四节 双螺母滚珠丝杠副轴向接触刚度
一、双螺母预紧滚珠丝杠副的受力分析
二、双螺母预紧滚珠丝杠副的变形分析
三、双螺母预紧滚珠丝杠副轴向接触变形的求解及分析
四、双螺母预紧滚珠丝杠副轴向接触刚度的求解及分析
五、双螺母滚珠丝杠副轴向接触刚度影响因素的分析
第五节 滚珠丝杠副和行星式滚柱丝杠副静刚度比较
一、理论分析
二、行星滚柱丝杠副的载荷分布及变形
三、数值计算及结果分析
第六节 小结
参考文献

第四章 滚珠丝杠副摩擦机理及特性
第一节 概述
第二节 滚珠丝杠副摩擦力矩产生机理
一、弹性滞后阻力摩擦
二、滚珠与滚道面间差动滑动摩擦
三、滚珠与滚珠间滑动摩擦
四、滚珠在循环返回装置中摩擦
五、自旋滑动摩擦
六、润滑剂粘滞摩擦
第三节 摩擦力矩分析模型
一、由预紧载荷引起的孽擦力矩
二、摩擦力矩分析模型
第四节 滚珠丝杠副弹流润滑分析
一、Reynolds方程
二、点接触弹流油膜厚度
三、滚珠丝杠副的润滑状态判别
四、润滑弹流膜特征
第五节 滚道制造误差对摩擦力矩的影响分析
一、载荷对滑动摩擦因数的影响
二、滚道加工误差对摩擦力矩影响的平均效应
第六节 摩擦力矩波动频率的讨论
第七节 小结
参考文献

第五章 滚珠丝杠副额定载荷
第一节 概述
第二节 滚珠丝杠副额定静载荷
一、滚珠丝杠副额定静载荷定义
二、静态负载极限
三、滚珠丝杠额定静载荷计算
第三节 滚珠丝杠副的额定动载荷
一、Lundberg-Palmgren滚动疲劳统计理论
二、滚珠螺旋的螺母工作行程对承载能力的影响
三、滚珠丝杠副的额定动载荷
第四节 计算实例
参考文献

第六章 滚珠丝杠副典型失效分析
第一节 表面损伤失效
一、接触疲劳
二、磨损
三、腐蚀
第二节 严重变形
第三节 断裂失效
一、丝杠中频淬火后磨削产生裂纹
二、钢珠破裂
三、反向器凹陷或断裂
四、滚珠丝杠肩部断裂
第四节 运动间隙过大
一、丝杠预紧及预紧力丧失问题
二、扭转变形问题
三、轴承选用不当
四、支承座的表面平行度或平面度超差
五、螺母座或轴承刚度不足
六、螺母座或轴承座组装不当
七、电动机与滚珠螺杆结合不当
第五节 卡滞
一、发生卡滞
二、动作不顺畅
第六节 温升
一、润滑影响
二、预紧力影响
三、预拉伸影响
四、Dn值影响
第七节 小结

第七章 滚珠丝杠副传动设计及计算
第一节 滚珠丝杠传动系列尺寸选择
一、强度计算
二、稳定性计算
三、临界速度计算
第二节 滚珠丝杠传动驱动力矩和效率计算
第三节 设计计算步骤与实例
一、设计计算步骤
二、计算实例
第四节 滚珠丝杠传动简化计算法
一、受力分析
二、工作滚珠的计算
三、工作寿命的分析
四、设计步骤与方法
第五节 行星滚柱丝杠设计
一、行星滚柱丝杠的结构
二、行星滚柱丝杠的参数
三、滚柱的布置
四、内齿圈和滚柱的端齿轮设计
五、行星滚柱丝杠的设计
六、精密传动机构行星滚柱丝杠的几何建模
七、材料选择及处理
第六节 数控机床滚珠丝杠可靠性优化设计
一、滚珠丝杠副静载荷的可靠性设计
二、滚珠丝杠副动载荷的可靠性设计
第七节 滚珠丝杠副的智能化设计
一、滚珠丝杠副选型智能化
二、基于Pro／E的滚珠丝杠参数化设计
第八节 计算实例
一、计算动载荷
二、选择滚珠丝杠副的系列尺寸
三、传动效率和驱动力矩计算
四、稳定性验算
五、临界转速计算
参考文献

第八章 滚珠丝杠副循环返回装置
第一节 概述
第二节 内循环反向器设计与分析
一、内循环反向器回珠槽的设计
二、五次抛物线型回珠曲线及反向器设计
第三节 外循环反向器设计与分析
一、套筒一螺旋槽式反向器的设计
二、插管式反向器的设计
三、滚珠丝杠副中滚珠与反向器的碰撞
第四节 滚珠丝杠副反向间隙调整方法
一、反向间隙测量
二、反向间隙调整方法
参考文献

第九章 滚珠螺旋传动防止逆转装置
第一节 对滚珠螺旋传动中防逆转装置的要求
第二节 防逆转装置的机构和工作原理
第三节 自锁器的选择和计算
一、单向自锁器
二、滑块拨叉自锁器——双向自锁器
三、自锁器主要工艺及使用特点

第十章 滚珠丝杠副系统设计
第一节 概述
第二节 滚珠丝杠副传动精度
一、间隙修正
二、导程误差修正
第三节 滚珠丝杠副传动系统的刚度
一、丝杠的刚度
二、滚珠螺母体的变形量及其刚度
三、支承轴承的轴向变形量及刚度
四、滚珠丝杠副传动系统总的动态变形量及综合弹性刚度系数
第四节 滚珠丝杠副传动系统驱动力矩
一、丝杠的加速力矩
二、丝杠的驱动力矩
三、滚珠螺旋的阻力矩
四、滚珠丝杠副传动系统的摩擦力矩
五、滚珠丝杠副的起动力矩
六、步进电动机的负荷力矩
第五节 滚珠丝杠副的热变形和预拉伸
一、滚珠丝杠副的温升
二、滚珠丝杠副的热变形
三、减少热变形影响的措施
第六节 丝杠对机床精度及稳定性的影响和解决方法
一、丝杠螺距误差
二、丝杠热变形误差
第七节 滚珠丝杠副的支撑单元设计选型
一、一端固定、一端自由方式
二、两端支承方式
三、一端固定、一端支承方式
四、两端固定方式
参考文献

第十一章 滚珠丝杠副润滑、防护及装配
第一节 润滑
一、润滑剂的功能
二、润滑剂对滚珠丝杠副摩擦及磨损的影响
三、对润滑剂的要求
四、润滑剂的选择
五、特殊使用环境下的润滑
六、润滑方式、润滑装置及润滑剂的补充和更换
第二节 冷却
第三节 防锈和表面处理
第四节 密封
第五节 防护
一、滚珠螺旋传动的安全防护装置
二、机床防护中的滚珠丝杠副防护罩
第六节 装配与调整
一、机床中滚珠丝杠的安装方式
二、滚珠丝杠的安装方法
三、滚珠丝杠的预拉伸
参考文献

第十二章 滚珠丝杠副性能测试与试验
第一节 滚珠丝杠副主要性能指标
一、滚珠丝杠副传动效率与摩擦力矩
二、定位（重复定位）精度、噪声、加速度、温度及温位移
三、轴向静刚度
四、轴向额定静载荷、动载荷及使用寿命
五、精度保持性与可靠性
第二节 精密滚珠丝杠副摩擦力矩测试
一、测试原理及方法
二、测试台构成
第三节 滚珠丝杠副综合性能动态测试
一、测试原理及方法
二、测试台构成
第四节 滚珠丝杠副轴向静刚度测试
一、测试原理及方法
二、数据采集系统
第五节 滚珠丝杠副精度保持性与寿命测试
一、测试原理
二、试验台构成
三、试验方法
第六节 滚珠丝杠副可靠性试验
一、试验原理
二、试验台构成
三、试验方法
参考文献
……
第十三章 滚珠丝杠副发展趋势