品质数控机床是国家综合国力的重要标志和体现，是靠前竞争的重要战略物资。作为伺服进给驱动系统中的重要执行机构—滚珠丝杠副，在数控机床传动系统中得到广泛的应用。本文详细介绍了滚珠丝杠副的研究现状，滚珠丝杠副的结构形式及参数，滚珠丝杠副的结构优化设计，滚珠丝杠副的优化设计选型，滚珠丝杠副的性能测试与可靠性评估，滚珠丝杠副润滑及附件，滚珠丝杠副的安装、调试与维护，数控机床滚珠丝杠副选型案例及滚珠丝杠副的优化设计选型工具软件等方面的内容。

冯虎田：1965年生，男，工学博士，南京理工大学机械工程学院教授，博士生导师，机械工业很好创新团队带头人。国家科技重大专项“品质数控机床及基础制造装备”总体组专家，江苏省“青蓝工程”“六大人才高峰”很好带头人。国家“万人计划”科技领军创业人才，2011年度南京理工大学十大科技精英。2014年获全国机械工业优选工作者称号。中国机床工具工业协会功能部件分会常务理事、中国金属切削机床标准化技术委员会委员，江苏省系统工程学会可靠性专业委员会秘书长。现任机械工业数控机床功能部件性能测试与可靠性技术重点实验室主任、数控机床功能部件共性技术工业和信息化部重点实验室主任。研究方向：滚动功能部件及加工装备，螺纹加工及测控技术、机器人技术、可靠性技术。带领创新团队在滚动功能部件基础理论研究、产品研发、加工在线检测方法与技术、可靠性试验技术、标准制定等方面，取得了多项技术成果，被列为04专项10大标志性成果之一。2012年作为牵头单位课题组长组织行业八家龙头企业联合攻关国家科技重大专项“品质数控机床与基础制造装备”重点课题。技术覆盖靠前十八家单位，螺纹加工关键技术处于靠前优选水平，专项检测技术处于靠前靠前水平，为研究高品质滚动功能部件开辟了新途径，促进了行业技术创新。获江苏省科技进步二等奖3项，南京市科技进步二等奖1项，南通市科技进步二等奖1项，国防科工委很好软件奖2项，江苏省科技进步三等奖1项，国防科技三等奖1项，江苏省教学成果奖5项。授权发明专利24项、实用新型专利19项。制定国家及行业技术标准18项。出版专著4部。软件著作权10项。发表论文150余篇，SCI/EI收录20余篇。

序
序二
前言
第一章滚珠丝杠副综述1
第一节滚珠丝杠副概述1
一、发展演变1
二、工作原理2
第二节滚珠丝杠副特点2
第三节滚珠丝杠副研究现状6
一、基础研究现状6
二、测试技术及装备研究现状9
三、产品研发现状13
四、优化设计选型研究现状21
第四节滚珠丝杠副发展趋势22
一、高精度、高速度、高性能产品是高档数控机床配套的基本要求22
二、不断快速研发推出新产品,占领高端市场22
三、精度保持性及可靠性成为行业研究重中之重24
四、强化工艺研究,建设智能化滚珠丝杠副生产线25
参考文献26
第二章滚珠丝杠副结构型式及参数28
第一节滚珠丝杠副结构型式和分类28
一、根据循环方式分类28
二、根据预紧方式分类32
三、根据预紧力方向分类34
四、根据丝杠特殊用途分类36
五、根据丝杠加工方法分类40
第二节滚珠丝杠副选型参数41
一、一般术语41
二、滚珠丝杠副几何参数42
三、主要精度指标与精度保持性44
四、主要性能指标45
五、可靠性及寿命指标48
六、材料和热处理51
七、数控机床滚珠丝杠副选型重要参数52
八、滚珠丝杠副代号及标注53
参考文献58
第三章滚珠丝杠副结构优化设计60
第一节滚珠丝杠副运动学基础60
一、坐标变换60
二、滚珠的运动分析61
第二节滚珠丝杠副力学基础67
一、接触角67
二、惯性力和惯性矩69
三、摩擦力和力矩、阻力72
第三节滚珠丝杠副摩擦力矩75
一、由预紧载荷引起的摩擦力矩75
二、摩擦力矩分析模型77
第四节滚珠丝杠副典型产品结构和设计案例78
一、重载滚珠丝杠副设计案例78
二、高速低噪声循环返向结构的滚珠丝杠副设计案例83
三、内循环滚珠丝杠副返向器设计案例96
四、中空强冷型高速精密滚珠丝杠副设计案例105
参考文献111
第四章滚珠丝杠副优化设计选型113
第一节数控机床进给轴系统构成及选型原则113
一、进给系统构成113
二、选型基本原则114
第二节优化设计选型流程及计算方法117
一、主要参数及符号119
二、初步选择121
三、性能校核144
四、优化选择159
五、电动机选型计算161
六、选型计算案例169
第五章滚珠丝杠副性能测试与可靠性评估269
第一节精度269
一、精度检测方法269
二、精度分析270
三、精度影响因素273
第二节加速度、速度274
一、加速度和速度检测方法274
二、加速度和速度分析274
第三节振动、温升及噪声276
一、振动276
二、温升及温位移277
三、噪声281
第四节摩擦力矩283
一、摩擦力矩检测方法283
二、摩擦力矩分析284
第五节效率285
一、滚珠丝杠副效率检测方法285
二、滚珠丝杠副效率分析286
第六节刚度288
一、滚珠丝杠副轴向静刚度288
二、滚珠丝杠副影响因素288
三、滚珠丝杠副轴向静刚度测量方案290
第七节可靠性293
一、滚珠丝杠副可靠性指标293
二、滚珠丝杠副可靠性试验299
三、滚珠丝杠副可靠性评定301
四、滚珠丝杠副可靠性评估算例302
参考文献305
第六章滚珠丝杠副润滑及附件306
第一节润滑306
一、润滑的作用306
二、润滑介质307
三、润滑方式、润滑装置及润滑条件308
四、特殊使用环境下的润滑313
第二节密封件314
一、滚珠丝杠用防尘密封垫片314
二、清洁环W315
三、滚珠丝杠用防尘罩315
四、其他密封附件315
第三节支撑单元316
一、支撑单元介绍316
二、小负载用支撑单元319
三、大负载用支撑单元334
第四节锁紧螺母354
一、工作原理354
二、型谱参数354
第五节滚珠丝杠用角接触球轴承355
一、简介355
二、轴承代号示例356
三、型谱参数356
第六节中空滚珠丝杠用冷却装置357
一、作用357
二、型号表示方法358
三、安装方法和标准轴尺寸358
四、密封单元360
第七节滚珠螺旋传动防止逆转装置361
一、使用要求361
二、防止逆转装置及其原理362
参考文献364
第七章滚珠丝杠副安装、调试与维护365
第一节安装与调试365
一、滚珠丝杠副典型支承方式365
二、滚珠丝杠副温升与温位移影响368
三、安装步骤370
第二节维护与保养377
一、润滑条件377
二、维修周期378
参考文献379Ⅻ
第八章数控机床滚珠丝杠副选型案例380
第一节PTC51150数控卧式车床滚珠丝杠副选型案例380
一、PTC51150型数控卧式车床简介380
二、选型分析381
三、初步选型382
四、性能校核386
五、寿命计算388
六、选型结论389
七、轴承选择389
八、最终图样389
九、伺服电动机选型390
第二节TH6380精密卧式加工中心滚珠丝杠副选型案例391
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