第九章(螺旋传动)

1、第九章第九章 螺旋传动螺旋传动 第九章 螺旋传动 参考文献参考文献 第九章 螺旋传动 2 tan h P d 2 第九章 螺旋传动 1、在直径为、在直径为d2的圆柱面上，绕以底边长为的圆柱面上，绕以底边长为 d2的的 直角三角形直角三角形ABC，三角形的斜边，三角形的斜边AB在圆柱表面在圆柱表面 上形成一条螺旋线。若将三角形、矩形和梯形的上形成一条螺旋线。若将三角形、矩形和梯形的 平面图沿螺旋线移动，就形成各种类型的螺纹。平面图沿螺旋线移动，就形成各种类型的螺纹。 2、三角形螺纹三角形螺纹牙型角牙型角2 60 。牙根厚，强度。牙根厚，强度 高，对中性能好。当量摩擦角大，易自锁。同一高，对中性能

2、好。当量摩擦角大，易自锁。同一 公称直径分粗牙和细牙，粗牙用于一般联接，细公称直径分粗牙和细牙，粗牙用于一般联接，细 牙螺纹螺距小，升角小，自锁性能好，多用于薄牙螺纹螺距小，升角小，自锁性能好，多用于薄 壁零件联接和测微装置；壁零件联接和测微装置； 梯形螺纹梯形螺纹牙型角牙型角2 30 ，牙根强度高，对，牙根强度高，对 中性好，用剖分螺母可调整间隙，多用于传动和中性好，用剖分螺母可调整间隙，多用于传动和 传力螺旋；传力螺旋； 矩形螺纹矩形螺纹牙型为正方形，牙型角为牙型为正方形，牙型角为0 。传动。传动 效率高，牙根强度低，加工困难，对中性差。常效率高，牙根强度低，加工困难，对中性差。常 用于力

3、传动。用于力传动。 第九章 螺旋传动 第九章 螺旋传动 三头螺纹（图中仅画出两条）三头螺纹（图中仅画出两条） 第九章 螺旋传动 1 1）三角形螺纹（普通螺）三角形螺纹（普通螺 纹）纹） 牙型角为牙型角为6060 ，可，可 以分为粗牙和细牙，粗以分为粗牙和细牙，粗 牙用于一般联接；与粗牙用于一般联接；与粗 牙螺纹相比，细牙由于牙螺纹相比，细牙由于 在相同公称直径时，螺在相同公称直径时，螺 距小，螺纹深度浅，导距小，螺纹深度浅，导 程和升角也小，自锁性程和升角也小，自锁性 能好，宜用于薄壁零件能好，宜用于薄壁零件 和微调装置。和微调装置。 第九章 螺旋传动 2 2）梯形螺纹）梯形螺纹 牙型角为牙型

4、角为3030，是应用最为广泛的传动螺纹。，是应用最为广泛的传动螺纹。 第九章 螺旋传动 3 3）矩形螺纹）矩形螺纹 牙型角为牙型角为0 0，适于作传动螺纹。，适于作传动螺纹。 第九章 螺旋传动 4 4）锯齿型螺纹）锯齿型螺纹 两侧牙型角分别为两侧牙型角分别为3 3和和3030，3 3的一侧用来承受的一侧用来承受 载荷载荷, ,可得到较高效率；可得到较高效率；3030一侧用来增加牙根强一侧用来增加牙根强 度度, ,适用于单向受载的传动螺纹。适用于单向受载的传动螺纹。 第九章 螺旋传动 22 h PzP l 式中式中 l 螺杆（或螺母）的位移。螺杆（或螺母）的位移。 螺杆和螺母间的相对转角。螺杆和

5、螺母间的相对转角。 Ph 螺纹导程螺纹导程 第九章 螺旋传动 v螺旋传动分类螺旋传动分类 按螺旋传动在精密机械中的作用分为按螺旋传动在精密机械中的作用分为 1 1）示数螺旋）示数螺旋 精度高，空回小。精度高，空回小。 2 2）传力螺旋）传力螺旋 强度高强度高 3 3）一般螺旋传动）一般螺旋传动 仅传递运动，无特殊要求。仅传递运动，无特殊要求。 按其接触面间摩擦的性质分为按其接触面间摩擦的性质分为 1 1）滑动螺旋传动）滑动螺旋传动 2 2）滚动螺旋传动。）滚动螺旋传动。 3 3）静压螺旋传动。）静压螺旋传动。 第九章 螺旋传动 一、滑动螺旋传动的特点：一、滑动螺旋传动的特点： 1 1）降速传动

6、比大。）降速传动比大。 2 2）具有增力作用。）具有增力作用。 3 3）传动平稳，无噪音。）传动平稳，无噪音。 4 4）能自锁。）能自锁。 5 5）效率低，磨损快。）效率低，磨损快。 第九章 螺旋传动 二、滑动螺旋传动的形式二、滑动螺旋传动的形式 1 1）螺母固定，螺杆旋转并移动。）螺母固定，螺杆旋转并移动。 螺母轴向固定但旋转，螺杆轴向移动。螺母轴向固定但旋转，螺杆轴向移动。 2 2）螺杆固定，螺母旋转并移动。）螺杆固定，螺母旋转并移动。 螺杆轴向固定但旋转，螺母移动。螺杆轴向固定但旋转，螺母移动。 v螺杆移动，轴向空间螺杆移动，轴向空间2 2倍工作行程螺母厚度倍工作行程螺母厚度 v螺母移动

7、，轴向空间工作行程螺母厚度螺母移动，轴向空间工作行程螺母厚度 3 3）其它）其它 差动螺旋差动螺旋 12 () 2 hh lPP 图9-4 第九章 螺旋传动 三、滑动螺旋传动的计算三、滑动螺旋传动的计算 滑动螺旋传动的主要失效形式滑动螺旋传动的主要失效形式 螺纹磨损，螺杆变形，螺杆或螺纹牙的断裂。螺纹磨损，螺杆变形，螺杆或螺纹牙的断裂。 滑动螺旋传动的计算内容滑动螺旋传动的计算内容 v耐磨性计算耐磨性计算 v刚度计算刚度计算 v稳定性计算稳定性计算 v强度计算强度计算 v驱动力矩、效率和自锁计算驱动力矩、效率和自锁计算（有时）（有时） p hHd PF p a 2 2 arctan d P h

8、 第九章 螺旋传动 四、滑动螺旋传动的设计原则四、滑动螺旋传动的设计原则 传动形式的选择传动形式的选择 参见前述滑动螺旋传动形式参见前述滑动螺旋传动形式 螺纹类型的确定螺纹类型的确定 示数螺旋传动示数螺旋传动传力螺旋传动传力螺旋传动 第九章 螺旋传动 螺旋副材料的确定螺旋副材料的确定 螺杆成本高，对精度影响大，故螺杆硬，螺母软。螺杆成本高，对精度影响大，故螺杆硬，螺母软。 v螺杆：强度高、耐磨性好、工艺性好。螺杆：强度高、耐磨性好、工艺性好。 如：如：Q235、Y40Mn、45、50、 65Mn、40Cr、 9Mn2V、38CrMoAlA、GCr15等。等。 v 螺母：耐磨性、减摩性好。如：铸

9、铁、青铜螺母：耐磨性、减摩性好。如：铸铁、青铜 主要参数的确定主要参数的确定 包括：螺杆直径和长度、牙型、螺距、头数、螺包括：螺杆直径和长度、牙型、螺距、头数、螺 母厚度等。母厚度等。 一般传动类比法，重要传动计算法。一般传动类比法，重要传动计算法。 第九章 螺旋传动 螺旋副零件与滑板联结结构的确定螺旋副零件与滑板联结结构的确定 刚性联接结构刚性联接结构 结构简单，联结刚度大，多用于受力较大的传动结构简单，联结刚度大，多用于受力较大的传动 中。螺旋副位移方向与滑板运动方向间易发生干涉。中。螺旋副位移方向与滑板运动方向间易发生干涉。 图9-6 第九章 螺旋传动 螺旋副零件与滑板联结结构的确定螺旋

10、副零件与滑板联结结构的确定 弹性联接结构弹性联接结构 适用于受力较小的精密螺旋传动。适用于受力较小的精密螺旋传动。 图9-3 第九章 螺旋传动 螺旋副零件与滑板联结结构的确定螺旋副零件与滑板联结结构的确定 活动联接结构活动联接结构 彻底排除螺旋副与滑板运动方向间的干涉，需要彻底排除螺旋副与滑板运动方向间的干涉，需要 封闭力封闭力F。 图9-7 恢复力恢复力F（一般为弹簧力）使联接部分保持经常接触。当（一般为弹簧力）使联接部分保持经常接触。当 滑板滑板1的运动方向与螺杆的运动方向与螺杆2的轴线不平行时，通过螺杆端部的轴线不平行时，通过螺杆端部 的球面与滑板在接触处自由滑动（图的球面与滑板在接触处

11、自由滑动（图9-7a），或中间杆），或中间杆3自自 由偏斜（图由偏斜（图9-7b），可以避免螺旋副中产生过大的应力。），可以避免螺旋副中产生过大的应力。 第九章 螺旋传动 第九章 螺旋传动 第九章 螺旋传动 螺纹公差螺纹公差 普通螺纹普通螺纹 公差公差（GB/T 197GB/T 19720032003） 普通螺纹的公差制结构普通螺纹的公差制结构 公差带大小公差带大小 螺纹精度螺纹精度 公差带公差带 旋合长度旋合长度 公差等级公差等级 基本偏差基本偏差公差带位置公差带位置 中径中径 和螺纹同轴的假想圆柱体，该圆柱的母线通和螺纹同轴的假想圆柱体，该圆柱的母线通 过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。过

12、牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。 单一中径单一中径 和螺纹同轴的假想圆柱体，该圆柱的母和螺纹同轴的假想圆柱体，该圆柱的母 线通过牙型上沟槽宽度等于基本螺距一半的地方。线通过牙型上沟槽宽度等于基本螺距一半的地方。 作用中径作用中径 在规定的旋合长度内正好包络实际螺纹在规定的旋合长度内正好包络实际螺纹 的一个假想螺纹的中径。的一个假想螺纹的中径。 第九章 螺旋传动 例：例：M20 X 2 左左6H/5g6gS 旋合长度旋合长度 外螺纹顶径公差带外螺纹顶径公差带 外螺纹中径公差带外螺纹中径公差带 内螺纹中径和顶径公差带内螺纹中径和顶径公差带 左旋左旋 螺距螺距 公称直径公称直径 牙型代号牙型代号 v

13、直径直径10mm，螺距，螺距1.5mm，中径顶径公差带为，中径顶径公差带为6H的的 内螺纹内螺纹：M106H v 直径直径10mm，螺距，螺距1mm， 中径顶径公差带为中径顶径公差带为6g的的 外螺纹外螺纹：M1016g 螺纹副螺纹副 第九章 螺旋传动 五、影响螺旋传动精度的因素及改进措施五、影响螺旋传动精度的因素及改进措施 螺纹参数误差螺纹参数误差 螺距误差螺距误差 v单个螺距误差单个螺距误差 螺纹全长上，任意单个实际螺螺纹全长上，任意单个实际螺 距对基本螺距的偏差的最大代数差。距对基本螺距的偏差的最大代数差。 v螺距累积误差螺距累积误差 规定的螺纹长度内，任意两同规定的螺纹长度内，任意两同

14、 侧螺纹面间实际距离对公称尺寸的偏差的最大代侧螺纹面间实际距离对公称尺寸的偏差的最大代 数差。数差。 注意：螺母的螺距累积误差对传动精度没有影响。注意：螺母的螺距累积误差对传动精度没有影响。 它的单个螺距误差也只有当螺杆也有单个螺距误它的单个螺距误差也只有当螺杆也有单个螺距误 差时才会引起传动误差。差时才会引起传动误差。因此在精密螺旋传动中，因此在精密螺旋传动中， 对螺杆的精度比对螺母的精度要求高一些。对螺杆的精度比对螺母的精度要求高一些。 第九章 螺旋传动 螺纹参数误差螺纹参数误差 中径误差中径误差 螺旋副中，大径、小径并无相对接触，中径是配螺旋副中，大径、小径并无相对接触，中径是配 合尺寸

15、，因此要控制中径变动量。合尺寸，因此要控制中径变动量。 牙型半角误差牙型半角误差 螺纹牙型半角可能偏螺纹牙型半角可能偏 离标准值。但是，如果离标准值。但是，如果 采用一把刀，一次装卡，采用一把刀，一次装卡， 牙型半角误差在螺纹全牙型半角误差在螺纹全 长上一般变化不大。长上一般变化不大。 图9-8 第九章 螺旋传动 螺杆轴向窜动误差螺杆轴向窜动误差 偏斜误差偏斜误差 温度误差温度误差 图9-9 图9-10 maxmin tanD 2 1 2 ll tw llt 22 2 1 2 sin2cos1 lllxll 第九章 螺旋传动 图9-11 tan x yR 第九章 螺旋传动 六、消除螺旋传动空回

16、的方法六、消除螺旋传动空回的方法 空回空回螺杆旋转方向改变，在螺杆转动某一角度螺杆旋转方向改变，在螺杆转动某一角度 后，螺母才产生反向运动。后，螺母才产生反向运动。原因是螺杆、螺母传动原因是螺杆、螺母传动 副存在间隙。副存在间隙。 利用单向作用力利用单向作用力 图9-2 第九章 螺旋传动 利用调整螺母利用调整螺母 径向调整法径向调整法 利用不同结构，使螺母产生径向收缩，以减小传利用不同结构，使螺母产生径向收缩，以减小传 动副间隙。动副间隙。 图9-13 第九章 螺旋传动 轴向调整法轴向调整法 利用双螺母轴向预紧消除传动副间隙。利用双螺母轴向预紧消除传动副间隙。 塑料螺母塑料螺母 图9-14 图

17、9-15 第九章 螺旋传动 小结：小结： 人为强迫螺母（或螺母的螺纹）变形，形人为强迫螺母（或螺母的螺纹）变形，形 成非标准、与螺杆自适应螺纹，达到消除间隙，成非标准、与螺杆自适应螺纹，达到消除间隙， 从而消除空回的目的。从而消除空回的目的。 以上结构表明，在无间隙的条件下，螺母以上结构表明，在无间隙的条件下，螺母 精度不影响螺旋传动精度。精度不影响螺旋传动精度。 第九章 螺旋传动 螺杆、螺母、滚珠、滚珠循环返回装置螺杆、螺母、滚珠、滚珠循环返回装置 一、滚珠螺旋传动的特点：一、滚珠螺旋传动的特点： 除螺旋传动的一般特点外，尚有如下特点：除螺旋传动的一般特点外，尚有如下特点： 1）传动效率高，

18、启动力矩小。）传动效率高，启动力矩小。 2）传动精度高。）传动精度高。 3）具有传动的可逆性，）具有传动的可逆性，不能自锁不能自锁。 4）寿命长，维护简单。）寿命长，维护简单。 5）制造工艺复杂，成本高。）制造工艺复杂，成本高。 第九章 螺旋传动 第九章 螺旋传动 第九章 螺旋传动 二、滚珠螺旋传动的结构与类型二、滚珠螺旋传动的结构与类型 螺纹滚道法向截型螺纹滚道法向截型 v 单圆弧型单圆弧型 工艺简单，运行特性不够稳定。工艺简单，运行特性不够稳定。 单圆弧型单圆弧型双圆弧型双圆弧型 接触角 v双圆弧型双圆弧型 工艺难度大，有利润滑，运行特性稳定。工艺难度大，有利润滑，运行特性稳定。 图9-17 第九章 螺旋传动 内循环式内循环式 滚珠循环方式滚珠循环方式 v 内循环式内循环式 流畅性好，径向尺寸小，反向器加工流畅性好，径向尺寸小，反向器加工 复杂。复杂。 v 外循环式外循环式 工艺性好，径向尺寸大。工艺性好，径向尺寸大。 外循环式外循环式 图9-18 图9-19 螺旋槽式 图9-20 插管式 图9-21 端盖式 第九章 螺旋传动 螺纹调隙式螺纹调隙式齿差调隙式齿差调隙式垫片调隙式垫片调隙式 消除轴向间隙的调整预紧方法消除轴向间隙的调整预紧方法 基本方式为采用双螺母，调整双螺母轴向距基本方式为采用