数控机床设计第三章课后习题答案
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的啮合间隙隙消除间隙 b 静压蜗杆蜗条传动,课件上没有。 9 简述直线电动机的优缺点有哪些。 ①电动机、电磁力直接作用于运动体（工作台）上，而不用机械连接，因此没有 机械滞后或齿节周期误差，精度完全取决于反馈系统的检测精度。 ②直线电动机上装配全数字伺服系统，可以达到极好的伺服性能。由于电动机和 工作台之间无机械连接件，工作台对位置指令几乎是立即反应，从而使得跟随误 差减至最小而达到较高的精度。并且在任何速度下都能实现非常平稳的进给运 动。 ③直线电动机系统在动力传动中，由于没有低效率的中介传动部件而能达到高效 率，可获得很好的动态刚度（动态刚度即为在脉冲负荷作用下，伺服系统保持其 位置的能力）。 ④直线电动机驱动系统由于无机械零件相互接触，因此无机械磨损，也就不需要 定期维护，也不像滚珠丝杠那样有行程限制，使用多段拼接技术可以满足超长行
程机床的要求。 ⑤由于直线电动机的部件（初级）已和机床的工作台合二为一，故直线电动机进 给单元只能采用全闭环控制系统。 10 简述静压丝杆螺母的工作原理和特点 工作原理： 静压丝杠螺母副（简称静压丝杠，或静压螺母，或静压丝杠副）是在丝杠和螺母 的螺旋面之间通入压力油，使其间保持一定厚度、一定刚度的压力油膜，当丝杠 转动时，即通过油膜推动螺母移动，或进行相反的传动。静压丝杠螺母副是丝杠 和螺母之间为纯液体摩擦的传动副。油膜压力差力图平衡轴向力，使间隙差减小 并保持不变，这种调节作用总是自动进行的。 特点： ①摩擦系数小。比滚珠丝杠（摩擦系数一般为 0.002~0.005）的摩擦损失还小。 启动力矩很小，传动灵敏，避免了爬行。 ②因油膜层具有一定的刚度，故可大大减小反向时的传动间隙。 ③油膜层可以吸振，且由于油液不断地流动，故可减少丝杠因其他热源引起的热 变形，有利于提高机床的加工精度和表面粗糙度。 ④油膜层介于丝杠螺纹和螺母螺纹之间，对于丝杠的传动误差能起到“均化”作 用，其的传动误差比丝杠本身的制造误差还小。 ⑤承载能力与供油压力成正比，而与转速无关。提高供油压力即可提高承载能力。 11 什么是双导程蜗杆? 双导程蜗杆与普通蜗杆的区别是双导程蜗杆齿的左、右两侧面具有不同的导程， 而同一侧的导程则是相等的。因此，该蜗杆的齿厚从蜗杆的一端向另一端均匀地 逐渐增厚或减薄。 12 数控机床对导轨的基本要求是什么？ 1.导向精度高 导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性和它与有关基面之间相互 位置的准确性。无论在空载或切削加工时，导轨都应有足够的刚度和导向精度。 2.良好的精度保持性 精度保持性是指导轨在长期的使用中保持导向精度的能力。导轨的耐磨性是保持 精度的决定性的因素，它与导轨的摩擦性能、导轨的材料等有关。导轨面除了力 求减少磨损量外，还应使导轨面在磨损后能自动补偿和便于调整。 33.低速运动平稳性 运动部件在导轨上低速运动或微量位移时，运动应平稳、无爬行现象，这一要求 对数控机床尤为重要。 4.耐磨性好 导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨的耐磨性决定 了导轨的精度保持性。 5 足够的刚度 6 温度变化影响小 应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。 7 其他要求 结构简单、工艺性好，要便于加工、装配、调整和维修。 13 数控导轨的类型？安装调整要求？ 分类：塑料滑动导轨 安装：
把推力轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，这样有助于提高刚度。 但这种安装方式对丝杠的热变形较为敏感，轴承的寿命比两端装推力轴承及向心 球轴承方式低。 ④两端装推力轴承及深沟槽球轴承（固定-固定式）
为使丝杠具有最大的刚度，其两端可用双重支承，即推力轴承与深沟槽球轴
承，并施加预紧拉力。这种结构方式不能精确地预先测定预紧力,预紧力的大小 是由丝杠的度形变转化而产生的。但设计时要求提高推力轴承的承载能力和支架 刚度。
14、简述滑动导轨、静压导轨及滚动导轨分类、特点、适用什么场合。
滑动导轨
分类：塑料滑动导轨
特点：
①摩擦因数低而稳定。比铸铁导轨副低一个数量级。
②动静摩擦因数相近。运动平稳性和爬行性能较铸铁导轨副好。
③吸收振动。具有良好的阻尼性，优于接触刚度较低的滚动导轨和易漂浮的静压
导轨。
④耐磨性好。有自身润滑作用，无润滑油也能工作，灰尘磨粒的嵌入性好。
3、按齿面硬度分: <1>软齿面齿轮 轮齿工作面的硬度小于或等于 350HBS 或 38HRC; <2>硬齿面齿轮 轮齿工作面的硬度大于 350HBS 或 38HRC。
8 齿轮传动消除间隙的方法有哪些?各有何优缺点? 1)直齿圆柱齿轮副间隙消除:偏心套调整法,垫片调整法,双片薄齿轮错齿调整
法 2)斜齿圆柱齿轮副间隙消除:轴向垫片调整法,轴向压簧调整法 3)锥齿轮副间隙消除:轴向压簧调整法,周向弹簧调整法 4）齿轮齿条传动副: 弹簧调整法,;当载荷很大时，采用径向加载法消除间隙 5）蜗杆蜗轮副 a 双导程蜗杆蜗轮，采用轴向移动蜗杆调整蜗轮蜗杆副之间
特点：因此能承受正、反向载荷，承受偏载荷及颇覆力矩的能力较强，油膜刚度
高，
场合：可应用于载荷不均匀，偏载大及有正反向载荷的场合。
②气体静压导轨体
特点：高精度的运动，摩擦因数小，不易引起发动而使空气膜发生变化，且承载能力小，故
常用于负荷不大的场合，如数控坐标磨床和三坐标测量机。
⑤化学稳定性好。耐磨、耐低温、耐强酸、强碱、强氧化剂及各种有机溶剂。
⑥维护修理方便。软带耐磨，损坏后更换容易。
⑦经济性好。结构简单，成本低，约为滚动导轨成本的 1/20。
滚动导轨
分类：开式和闭式滚动导轨
特点：
其摩擦因数小，动、静摩擦因数接近，且不受运动速度变化的影响，因而运动轻
便灵活，所需驱动功率小。摩擦发热少、磨损小、精度保持性好。低速运动时，
⑤磨损小，使用寿命长，精度保持性好。⑥制造工艺复杂，成本高。⑦不能自锁。
3 滚珠丝杠螺母副的循环方式：外循环和内循环。
常用的结构形式有：端盖式，插管式，螺旋槽式。
4、滚珠丝杠螺母副的间隙消除方法有哪些? 答：（1）单螺母消隙法 ①单螺母变位导程预加负荷法 ②单螺母螺钉预紧消隙法 （2）双螺母消隙法 ① 垫片调隙法 ② 螺纹调隙法 ③齿差调隙法 5、滚珠丝杠螺母副在数控机床上的支承方式有哪些?各有何优缺点? 答：（1）滚珠丝杠螺母副的支承方式 ①一端装推力轴承（固定—自由式）
上的油孔进入油槽。
第三章课后作业
1.对数控机床进给传动系统的要求有：低惯量，低摩擦阻力，高刚度，高谐振和
消除传动间隙。
2 滚珠丝杠螺母副的工作原理：滚珠丝杠螺母副在丝杠和螺母上都有半圆弧形的
螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺母滚道。螺母上有滚珠回路管道，
将几圈螺母滚道的两端连接起来，构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。
这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，只适用于低转速，中精度，短丝 杠，一般用于数控机床的调节或升降台式数控铣床的立向（垂直）坐标中。 ②一端装推力轴承,另一端装深沟球轴承(固定-支承式)。
这种方式可用于中等转速、高精度且丝杠较长的情况，应将推力轴承远离液 压马达等热源及丝杠上的常用段，以减少丝杠热变形的影响。 ③两端装推力轴承（单推-单推式或双推--单推式）
滚动导轨
安装：适用于要求移动部件运动平稳、灵敏，以及实现精
密定位的场合 ，滚动导轨对脏物较敏感，必须要有良好的防护装置。
静压导轨
安装：液体静压导轨应用于载荷不均匀，偏载大及有正反
向载荷的场合。气体静压导轨体用于负荷不大的场合
动压导轨
安装：适用于运行速度高的主运动导轨。
卸荷导轨
安装：应用于要求精度高和接触刚度高的机床
15、导轨的间隙调整方法有哪些?润滑方式有哪些?
调整方法：①采用压板来调整间隙并承受颠覆力矩 ②采用镶条来调整矩形和燕
尾形导轨的间隙。③采用压板镶条来调整间隙。
润滑方式：①导轨最简单的润滑方式是人工定期加油或用油杯供油。②为了把润
滑油均匀地分布到导轨的全部工作表面，须在导轨面上开出油槽，油经运动部件
当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，从而迫使螺母轴向移动。
滚珠丝杠螺母副的特点：①传动效率高，摩擦损失小。②给予适当预紧，可消除
丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空行程死区，定位精度高，刚度好。
③运动平稳，无爬行现象，传动精度高。④有可逆性，可以从旋转运动转换为直
线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
6、滚珠丝杠螺母副的标注形式如何标注? 答：标注方法采用汉语拼音字母、数字和汉字结合标注 7 齿轮传动类型有哪些? 直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、齿轮齿条、蜗杆蜗轮和空间齿轮传动。 按照齿轮传动的类型: 1、根据两轴的相对位置和轮齿的方向，可分为以下类型: <1>圆柱齿轮传动; <2>锥齿轮传动; <3>交错轴斜齿轮传动。 2、根据齿轮的工作条件，可分为: <1> 开 式 齿 轮 传 动 ， 齿 轮 暴 露 在 外 ， 不 能 保 证 良 好 的 润 滑 ; <2>半开式齿轮传动，齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭; <3>闭式齿轮传动，齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内，润滑条件良好，灰沙 不易进入，安装精确，齿轮传动有良好的工作条件，是应用最广泛的齿轮传动。
不易出现爬行，定位精度高。滚动导轨可以预紧，显著提高了刚度。
应用场合：
滚珠导轨的承载能力小、刚度低，适用于运动部件质量不大，切削力和颠覆力矩
都较小的机床。滚柱导轨的承载能力和刚度都比滚珠导轨大，适用于载荷较大的
机床。滚针导轨的特点是滚针尺寸小、结构紧凑，适用于导轨尺寸受到限制的机
床。
静压导轨
分类：① 液体静压导轨
程机床的要求。 ⑤由于直线电动机的部件（初级）已和机床的工作台合二为一，故直线电动机进 给单元只能采用全闭环控制系统。 10 简述静压丝杆螺母的工作原理和特点 工作原理： 静压丝杠螺母副（简称静压丝杠，或静压螺母，或静压丝杠副）是在丝杠和螺母 的螺旋面之间通入压力油，使其间保持一定厚度、一定刚度的压力油膜，当丝杠 转动时，即通过油膜推动螺母移动，或进行相反的传动。静压丝杠螺母副是丝杠 和螺母之间为纯液体摩擦的传动副。油膜压力差力图平衡轴向力，使间隙差减小 并保持不变，这种调节作用总是自动进行的。 特点： ①摩擦系数小。比滚珠丝杠（摩擦系数一般为 0.002~0.005）的摩擦损失还小。 启动力矩很小，传动灵敏，避免了爬行。 ②因油膜层具有一定的刚度，故可大大减小反向时的传动间隙。 ③油膜层可以吸振，且由于油液不断地流动，故可减少丝杠因其他热源引起的热 变形，有利于提高机床的加工精度和表面粗糙度。 ④油膜层介于丝杠螺纹和螺母螺纹之间，对于丝杠的传动误差能起到“均化”作 用，其的传动误差比丝杠本身的制造误差还小。 ⑤承载能力与供油压力成正比，而与转速无关。提高供油压力即可提高承载能力。 11 什么是双导程蜗杆? 双导程蜗杆与普通蜗杆的区别是双导程蜗杆齿的左、右两侧面具有不同的导程， 而同一侧的导程则是相等的。因此，该蜗杆的齿厚从蜗杆的一端向另一端均匀地 逐渐增厚或减薄。 12 数控机床对导轨的基本要求是什么？ 1.导向精度高 导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性和它与有关基面之间相互 位置的准确性。无论在空载或切削加工时，导轨都应有足够的刚度和导向精度。 2.良好的精度保持性 精度保持性是指导轨在长期的使用中保持导向精度的能力。导轨的耐磨性是保持 精度的决定性的因素，它与导轨的摩擦性能、导轨的材料等有关。导轨面除了力 求减少磨损量外，还应使导轨面在磨损后能自动补偿和便于调整。 33.低速运动平稳性 运动部件在导轨上低速运动或微量位移时，运动应平稳、无爬行现象，这一要求 对数控机床尤为重要。 4.耐磨性好 导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨的耐磨性决定 了导轨的精度保持性。 5 足够的刚度 6 温度变化影响小 应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。 7 其他要求 结构简单、工艺性好，要便于加工、装配、调整和维修。 13 数控导轨的类型？安装调整要求？ 分类：塑料滑动导轨 安装：
把推力轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，这样有助于提高刚度。 但这种安装方式对丝杠的热变形较为敏感，轴承的寿命比两端装推力轴承及向心 球轴承方式低。 ④两端装推力轴承及深沟槽球轴承（固定-固定式）
为使丝杠具有最大的刚度，其两端可用双重支承，即推力轴承与深沟槽球轴
承，并施加预紧拉力。这种结构方式不能精确地预先测定预紧力,预紧力的大小 是由丝杠的度形变转化而产生的。但设计时要求提高推力轴承的承载能力和支架 刚度。
14、简述滑动导轨、静压导轨及滚动导轨分类、特点、适用什么场合。
滑动导轨
分类：塑料滑动导轨
特点：
①摩擦因数低而稳定。比铸铁导轨副低一个数量级。
②动静摩擦因数相近。运动平稳性和爬行性能较铸铁导轨副好。
③吸收振动。具有良好的阻尼性，优于接触刚度较低的滚动导轨和易漂浮的静压
导轨。
④耐磨性好。有自身润滑作用，无润滑油也能工作，灰尘磨粒的嵌入性好。
3、按齿面硬度分: <1>软齿面齿轮 轮齿工作面的硬度小于或等于 350HBS 或 38HRC; <2>硬齿面齿轮 轮齿工作面的硬度大于 350HBS 或 38HRC。
8 齿轮传动消除间隙的方法有哪些?各有何优缺点? 1)直齿圆柱齿轮副间隙消除:偏心套调整法,垫片调整法,双片薄齿轮错齿调整
法 2)斜齿圆柱齿轮副间隙消除:轴向垫片调整法,轴向压簧调整法 3)锥齿轮副间隙消除:轴向压簧调整法,周向弹簧调整法 4）齿轮齿条传动副: 弹簧调整法,;当载荷很大时，采用径向加载法消除间隙 5）蜗杆蜗轮副 a 双导程蜗杆蜗轮，采用轴向移动蜗杆调整蜗轮蜗杆副之间
特点：因此能承受正、反向载荷，承受偏载荷及颇覆力矩的能力较强，油膜刚度
高，
场合：可应用于载荷不均匀，偏载大及有正反向载荷的场合。
②气体静压导轨体
特点：高精度的运动，摩擦因数小，不易引起发动而使空气膜发生变化，且承载能力小，故
常用于负荷不大的场合，如数控坐标磨床和三坐标测量机。
⑤化学稳定性好。耐磨、耐低温、耐强酸、强碱、强氧化剂及各种有机溶剂。
⑥维护修理方便。软带耐磨，损坏后更换容易。
⑦经济性好。结构简单，成本低，约为滚动导轨成本的 1/20。
滚动导轨
分类：开式和闭式滚动导轨
特点：
其摩擦因数小，动、静摩擦因数接近，且不受运动速度变化的影响，因而运动轻
便灵活，所需驱动功率小。摩擦发热少、磨损小、精度保持性好。低速运动时，
⑤磨损小，使用寿命长，精度保持性好。⑥制造工艺复杂，成本高。⑦不能自锁。
3 滚珠丝杠螺母副的循环方式：外循环和内循环。
常用的结构形式有：端盖式，插管式，螺旋槽式。
4、滚珠丝杠螺母副的间隙消除方法有哪些? 答：（1）单螺母消隙法 ①单螺母变位导程预加负荷法 ②单螺母螺钉预紧消隙法 （2）双螺母消隙法 ① 垫片调隙法 ② 螺纹调隙法 ③齿差调隙法 5、滚珠丝杠螺母副在数控机床上的支承方式有哪些?各有何优缺点? 答：（1）滚珠丝杠螺母副的支承方式 ①一端装推力轴承（固定—自由式）
上的油孔进入油槽。
第三章课后作业
1.对数控机床进给传动系统的要求有：低惯量，低摩擦阻力，高刚度，高谐振和
消除传动间隙。
2 滚珠丝杠螺母副的工作原理：滚珠丝杠螺母副在丝杠和螺母上都有半圆弧形的
螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺母滚道。螺母上有滚珠回路管道，
将几圈螺母滚道的两端连接起来，构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。
这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，只适用于低转速，中精度，短丝 杠，一般用于数控机床的调节或升降台式数控铣床的立向（垂直）坐标中。 ②一端装推力轴承,另一端装深沟球轴承(固定-支承式)。
这种方式可用于中等转速、高精度且丝杠较长的情况，应将推力轴承远离液 压马达等热源及丝杠上的常用段，以减少丝杠热变形的影响。 ③两端装推力轴承（单推-单推式或双推--单推式）
滚动导轨
安装：适用于要求移动部件运动平稳、灵敏，以及实现精
密定位的场合 ，滚动导轨对脏物较敏感，必须要有良好的防护装置。
静压导轨
安装：液体静压导轨应用于载荷不均匀，偏载大及有正反
向载荷的场合。气体静压导轨体用于负荷不大的场合
动压导轨
安装：适用于运行速度高的主运动导轨。
卸荷导轨
安装：应用于要求精度高和接触刚度高的机床
15、导轨的间隙调整方法有哪些?润滑方式有哪些?
调整方法：①采用压板来调整间隙并承受颠覆力矩 ②采用镶条来调整矩形和燕
尾形导轨的间隙。③采用压板镶条来调整间隙。
润滑方式：①导轨最简单的润滑方式是人工定期加油或用油杯供油。②为了把润
滑油均匀地分布到导轨的全部工作表面，须在导轨面上开出油槽，油经运动部件
当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，从而迫使螺母轴向移动。
滚珠丝杠螺母副的特点：①传动效率高，摩擦损失小。②给予适当预紧，可消除
丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空行程死区，定位精度高，刚度好。
③运动平稳，无爬行现象，传动精度高。④有可逆性，可以从旋转运动转换为直
线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
6、滚珠丝杠螺母副的标注形式如何标注? 答：标注方法采用汉语拼音字母、数字和汉字结合标注 7 齿轮传动类型有哪些? 直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、齿轮齿条、蜗杆蜗轮和空间齿轮传动。 按照齿轮传动的类型: 1、根据两轴的相对位置和轮齿的方向，可分为以下类型: <1>圆柱齿轮传动; <2>锥齿轮传动; <3>交错轴斜齿轮传动。 2、根据齿轮的工作条件，可分为: <1> 开 式 齿 轮 传 动 ， 齿 轮 暴 露 在 外 ， 不 能 保 证 良 好 的 润 滑 ; <2>半开式齿轮传动，齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭; <3>闭式齿轮传动，齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内，润滑条件良好，灰沙 不易进入，安装精确，齿轮传动有良好的工作条件，是应用最广泛的齿轮传动。
不易出现爬行，定位精度高。滚动导轨可以预紧，显著提高了刚度。
应用场合：
滚珠导轨的承载能力小、刚度低，适用于运动部件质量不大，切削力和颠覆力矩
都较小的机床。滚柱导轨的承载能力和刚度都比滚珠导轨大，适用于载荷较大的
机床。滚针导轨的特点是滚针尺寸小、结构紧凑，适用于导轨尺寸受到限制的机
床。
静压导轨
分类：① 液体静压导轨
