在许多机构中,滑动丝杆一般用于旋转运动和线性运动的相互转换。这些机构的效率过去通常都比较低,需要加润滑脂以改善性能。在最近的数十年中,工程塑料材料和新的制造工艺的出现改变了这种情况,良好和合适的设计可以使滑动丝杆成为运动控制设计中高效的解决方案。滑动丝杆原理粗看比较简单,设计方案中采用滑动丝杠副从失败案例到成功案例的转变,不仅需要了解滑动丝杆的基本运行原理,而且需要对丝杆副的前沿材料和加工工艺的有更好的理解,这是扭转设计方案成败的关键。
丝杆的临界速度(下文讨论)也将限制直径的选择范围。丝杆导程的选取还它信息,包括分辨率、自锁力和输入扭矩的大小。系统的分辨率定义是系统的最小转动角而获得的直线移动距离(有些设计中可以不考虑该因素)。相比于大导程丝杆,小导程丝杆的分辨率要更高。如果丝杆副需要在断电并带载的情况下,保持做位置不变,那就需要自锁力。丝杆副的自锁力取决于螺纹升角,牙形角和摩擦系数。如果丝杆副要求自锁,需向丝杆制造商咨询;因为不同厂家的丝杆螺纹牙形角有差异,摩擦系数取决于厂家选用的材料。输入扭矩的大小实际是一个电机的选用问题,例如空间尺寸,可获得性,预算和电机的有效输出功率。当这些应用的要求明确后,就可以得到清晰明确的对丝杆副的性能要求。
将直线推力和线性速度转化为扭矩和旋转速度见以下所列公式1和公式2. 由公式可见,改变丝杆的导程将同时影响驱动扭矩和旋转速度,从而影响最终性能。公式1显示改变效率将影响所需的驱动扭矩。在丝杆直径和导程不改变的前提下,可以通过改变摩擦系数从而提高丝杆副的效率;一般实现的方法有改变螺母材质或对丝杆进行表面涂覆等。
