螺旋传动直接将旋转运动转换成直线运动,具有结构简单、增力比大等优点,广泛应用于成型装备中。目前重载设备传动件一般采用滑动螺旋或重载滚珠丝杠,由于滚珠丝杠生产工艺复杂,流程长、成本高、价格贵,而且滚珠丝杠承载能力较弱,不能承受大的冲击载荷,寿命短等缺点,严重制约了它在重载机械驱动技术中的推广应用。而传统的滑动螺旋副摩擦系数高,传动效率低,且传动不稳定,易产生低速爬行和颤动。机械装备技术的发展尤其是交流伺服压力机的出现,迫切需要一种效率高、承载能力大、动态性能好、结构简单、价格低廉的新型螺旋传动方式。　　 目前,滑动螺旋副研究开发的发展方向主要集中在研究螺母的材料及螺母结构方面。钢背碳纤织物/聚合物自润滑复合材料衬层螺母兼有高的承载能力和低的摩擦系数的优点,在重载工况下,该螺旋副的摩擦性能大大优于同等条件下的钢一铜螺旋副。但该螺母制造工艺复杂,碳纤织物成型困难,妨碍了其在工程实际中的推广应用。本项目研究在自润滑衬层材料中采用短切碳纤维代替碳纤织物并用注射成型制备螺母自润滑衬层的方法。　　 研究了新型短切碳纤维增强自润滑复合材料。通过复合材料的机械性能及摩擦学性能研究,确定了一种具有低摩擦系数,高耐磨、综合性能优良且易于制造的自润滑复合材料的配方和工艺。这种复合材料的配方中环氧树脂约占总质量的50％,石墨占3％,二硫化钼占12％,碳纤维占13.5％,固化剂占18％。机械性能实验结果表明,该复合材料的粘结拉伸强度达16.65～18.12MPa,冲击强度达19.67～23.45MPa,压缩强度达85.5～90.7MPa。试验证明,加入偶联剂对复合材料的机械性能有重大影响,其粘结强度提高了约一半。　　 研究了复合材料-钢的摩擦磨损性能。干摩擦状态下摩擦系数为0.125～0.235；油润滑状态下,摩擦系数为0.081～0.141,相比干摩擦状态下μ下降了1/3。磨损表面开设油槽后可大大改善润滑效果,实验结果表明,开设油槽后的复合材料摩擦系数仅为0.052,相对无油槽铜.钢摩擦副在相同的实验条件下摩擦系数减小了42.5％。　　 试验研究了不同载荷,不同速度对摩擦性能的影响,试验证明摩擦系数随载荷的增加而增大,并且轻载高速启动可大大降低复合材料摩擦副的摩擦系数。试验时对比了复合材料-钢及铜-钢摩擦副的摩擦性能,相同试验条件下,NO.2复合材料油润滑下摩擦性能优于ZQSn6-6-3。摩擦2h后,摩擦系数约为青铜的2/3,其摩擦系数μ=0.077。　　 设计了钢背衬碳纤维增强复合材料螺母的注射成型装置,并采用“反印”法直接成型复合材料衬层和润滑油道,利用该装置制备了碳纤维增强复合材料螺母。进行了复合材料螺母.钢螺杆螺旋副传动效率测试试验,试验结果表明这种新型的复合材料螺母具有优良的减摩耐磨性能。Q=650N时,油润滑状态下μ,值下降了20.2％,传动效率提高了12.8％。Q=1700N时,油润滑状态下μ,值下降了35％,传动效率相对提高了30％。　　 采用短切碳纤维替代纤维织布,并且采用注射成型制造传动螺母,不仅保留了碳纤维织物增强复合材料螺母承载能力大,摩擦系数低、传动效率高等特点,而且克服了其制作工艺复杂的缺点,为该技术的工业化应用奠定了基础。这种新型自润滑重载滑动螺旋副的开发不仅解决了伺服压力机发展的关键技术问题,而且对机械装备节能减排有重要意义。