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 螺旋传动第一节第一节 概述概述运动关系运动关系2hPl 螺纹分：左旋和右旋螺纹分：左旋和右旋螺纹有单头螺纹有单头和多头和多头第九章 螺旋传动二、二、中径中径d d2 2（d+dd+d1 1）/2/2大大径径（公称直径）（公称直径）小径小径（计算直径）（计算直径）螺纹升角：螺纹升角：牙型角牙型角线数线数 螺距：相邻两牙螺距：相邻两牙上对应点的距离上对应点的距离导程：沿螺旋线转一导程：沿螺旋线转一周所移动的轴向距离周所移动的轴向距离接触高度：内外螺纹接触高度：内外螺纹旋合后的接触面的径旋合后的接触面的径向高度向高度第九章 螺旋传

2、动21、按螺纹形状分：、按螺纹形状分：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

3、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 螺旋传动如、螺旋压力机、螺旋千斤顶。如、螺旋压力机、螺旋千斤顶。3）一般螺旋传动）一般螺旋传动3、按螺旋面间的摩擦可分为：、按螺旋面间的摩擦可分为：1）滑动螺旋传动）滑动螺旋传动2）滚动螺旋传动）滚动螺旋传动3）静压螺旋传动）静压

4、螺旋传动2、精密机械中的螺旋按其作用可分为：、精密机械中的螺旋按其作用可分为：1）示数螺旋运动：精确地传递相对运动或相对位移）示数螺旋运动：精确地传递相对运动或相对位移 如：机床进给、分度、测量仪器的螺旋测微如：机床进给、分度、测量仪器的螺旋测微2）传力螺旋运动：螺旋传递动力）传力螺旋运动：螺旋传递动力第九章 螺旋传动第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动一、滑动螺旋传动的特点一、滑动螺旋传动的特点1）降速传动比大，具有结构简单、紧凑、精度）降速传动比大，具有结构简单、紧凑、精度高、平稳的特点。高、平稳的特点。2）具有增力作用或增力作用大）具有增力作用或增力作用大3）能自锁）能自锁4）效率低，

5、一般只有）效率低，一般只有3040，磨损大，不适应，磨损大，不适应高速、大功率场合。高速、大功率场合。第九章 螺旋传动1)大径：大径：d、D螺纹的公称直径螺纹的公称直径2)小径：小径：d1、D1强度计算用直径强度计算用直径4)螺距：螺距：P相邻螺纹间的轴向距离相邻螺纹间的轴向距离3)中径：中径：d2、D2确定几何参数和配合性质的直径确定几何参数和配合性质的直径6)螺纹升角：螺纹升角： 5)导程：导程：Ph沿螺旋线转一周轴向移动的距离沿螺旋线转一周轴向移动的距离7)牙形角：牙形角：nPPh22tandnPdPh第九章 螺旋传动1）螺母固定，螺杆旋转并移动。）螺母固定，螺杆旋转并移动。2）螺杆转动

6、，螺母移动。）螺杆转动，螺母移动。优点：结构简单，精度高优点：结构简单，精度高缺点：刚性差，轴向空间要缺点：刚性差，轴向空间要求大。求大。优点：结构紧凑、刚度大，优点：结构紧凑、刚度大，适合工作行程较大的场合。适合工作行程较大的场合。第九章 螺旋传动第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动)(221hhPPl3）差动螺旋）差动螺旋当左右螺旋线方相向同时：当左右螺旋线方相向同时：当左右螺旋线方向相同时：当左右螺旋线方向相同时：)(221hhPPl第九章 螺旋传动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、效率和自锁计算第二节

7、第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动 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第九章 螺旋传动1、耐磨性计算、耐磨性计算磨损是螺旋传动的主要失效形式，通常通过耐磨性计磨损是螺旋传动的主要失效形式，通常通过耐磨性计算确定螺杆的直径和螺母的高度算确定螺杆的直径和螺母的高度螺旋工作表面的压强：螺旋工作表面的压强：2PhHdPFpa工作高度工作高度h：矩形、梯形螺纹，：矩形、梯形螺纹，h=0.5P； 三角螺纹，三角螺纹，h=0.5413P取：取：2dH整体式螺母：整体

8、式螺母：5 . 22 . 1剖分式螺母：剖分式螺母：5 . 35 . 2则：则：2PhPFda螺母高度螺母高度H：10PHn第九章 螺旋传动2、刚度计算、刚度计算螺杆在载荷螺杆在载荷Fa和转矩和转矩T的作用下产生变形引起螺距的的作用下产生变形引起螺距的变化，从而影响螺旋传动的精度变化，从而影响螺旋传动的精度在在1米的螺纹上有米的螺纹上有1000mm/P(mm)个螺距，因而个螺距，因而10)164(1000642222lGdTPEdFPlaP螺距许用变化量螺距许用变化量l见见P197页表页表9-2第九章 螺旋传动3、稳定性验算、稳定性验算当螺杆受轴向载荷当螺杆受轴向载荷Fa较大且长径比较大时可能

9、失稳较大且长径比较大时可能失稳螺杆失稳时的临界载荷螺杆失稳时的临界载荷:22)( LEIFaac贯性矩贯性矩6442dIa长度系数长度系数 与螺杆的支撑情况有关与螺杆的支撑情况有关为方便计算，取为方便计算，取mE22支承系数，见支承系数，见P198表表9-3为保证不失稳：为保证不失稳：FaacSFFSmaxSF=2.5-4第九章 螺旋传动4、强度计算、强度计算按第四强度理论按第四强度理论)2 . 0(3)4(221221dTdFa螺杆的强度计算螺杆的强度计算螺纹的强度计算螺纹的强度计算抗剪强度：抗剪强度：dnbFa抗弯强度：抗弯强度：32babdnbhFb-螺纹根部宽度，螺纹根部宽度，b=0.

10、65Pn-螺纹扣数，螺纹扣数，n=H/P、b-见见P199表表9-4第九章 螺旋传动5、驱动力矩、效率、自锁的计算、驱动力矩、效率、自锁的计算矩形螺纹受力分析矩形螺纹受力分析)tan(atFF)tan(2222atFddFT非矩形螺纹非矩形螺纹2cosaNFF avaNfFffFfFF2cos)tan(22vaFdT第九章 螺旋传动效率计算效率计算螺纹转动一转时，螺纹转动一转时，输入的功率：输入的功率：)tan(221vaFdTw输入的功率：输入的功率：tan22dFPFwaha效率：效率：)tan(tan12vww自锁计算自锁计算自锁时，自锁时，Fa为主动力，为主动力，T=00)tan(vv

11、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1、传动形式的选择、传动形式的选择根据工作要求进行选择根据工作要求进行选择2、螺旋类型的选择、螺旋类型的选择示数示数-三角螺纹，传力三角螺纹，传力-梯形螺纹梯形螺纹3、螺旋副材料的选择、螺旋副材料的选择要求良好的耐磨性和加工性，螺杆和螺母最好要求良好的耐磨性和加工性，螺杆和螺母最好用不同的材料，并使螺杆的硬度高于螺母。用不同的材料，并使螺杆的硬度高于螺母。螺杆：可选用：螺杆：可选用：Y40Mn、45号钢、号钢、50号钢号钢 对重要的需进行热处理时：对重要的需进行热处理时：T10、T12、65Mn、40Cr、40WMn第九章 螺

12、旋传动螺母：锡青铜、黄铜、聚乙烯、尼龙、耐磨铸铁等。螺母：锡青铜、黄铜、聚乙烯、尼龙、耐磨铸铁等。4、主要参数：、主要参数：d、P、n、H等等螺杆螺纹部分长度螺杆螺纹部分长度Lw=Lg+H为保证螺杆刚度，为保证螺杆刚度，L/d12525，对于，对于L/dL/d1 12525时需时需进行稳定性计算。进行稳定性计算。5、螺纹副零件与滑板联接的结构、螺纹副零件与滑板联接的结构1）刚性联接）刚性联接第九章 螺旋传动2）弹性联接）弹性联接第九章 螺旋传动3）活动联接）活动联接六、滑动螺旋的传动精度和空回六、滑动螺旋的传动精度和空回1、传动精度、传动精度hPL2第九章 螺旋传动1）螺纹参数误差：）螺纹参数

13、误差：Ph、d2、l螺距误差螺距误差注意：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。螺距累积误差螺距累积误差 规定的螺纹长度内，任意两同侧螺规定的螺纹长度内，任意两同侧螺纹面间实际距离对公称尺寸的偏差的最大代数差。纹面间实际距离对公称尺寸的偏差的最大代数差。单个螺距误差单个螺距误差 螺纹全长上，任意单个实际螺距螺纹全长上，任意单个实际螺距对基本螺距的偏差的最大代数差。对基本螺距的偏差的最大代数差。l中径误差中径误差螺旋副中，大径、小径并无相对接触，中径是配合螺旋副中，大径、小径并无相对接触，中径是配合尺寸，因此要控制中径变动量。尺寸，因此要控制中径变动量

14、。第九章 螺旋传动第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动2）螺杆轴向窜动误差：）螺杆轴向窜动误差：minmaxtanDl牙型半角误差牙型半角误差螺纹牙型半角可能偏离标准值。螺纹牙型半角可能偏离标准值。但是，如果采用一把刀，一次装卡，牙型半角但是，如果采用一把刀，一次装卡，牙型半角误差在螺纹全长上一般变化不大。误差在螺纹全长上一般变化不大。第九章 螺旋传动第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动图9-83）偏斜误差偏斜误差212ll 4）温度误差温度误差twllt 第九章 螺旋传动第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动tanxyR空回空回螺杆旋转方向改变，在螺杆转动某一角度后，螺杆旋转方向改变，在

15、螺杆转动某一角度后，螺母才产生反向运动。原因是螺杆、螺母传动副存在螺母才产生反向运动。原因是螺杆、螺母传动副存在间隙。间隙。第九章 螺旋传动第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动1 1）利用单向作用力）利用单向作用力第九章 螺旋传动利用不同结构，使螺母产生径向收缩，以减小传动利用不同结构，使螺母产生径向收缩，以减小传动副间隙。副间隙。第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动2） 利用调整螺母利用调整螺母l径向调整法径向调整法第九章 螺旋传动 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。第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动l塑料螺母塑料螺母l轴向调整法轴向调整法第九章 螺

16、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。第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动第九章 螺旋传动第三节第三节 滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动一、滚珠螺旋传动的特点一、滚珠螺旋传动的特点滚珠螺旋除具有滑动螺旋传动的一般特点，此外还具滚珠螺旋除具有滑动螺旋传动的一般特点，此外还具有：有：传动效率高，可达传动效率高

17、，可达90以上，以上，启动力矩小。启动力矩小。传动精度高传动精度高有传动的可逆性，但不能自锁有传动的可逆性，但不能自锁制造复杂、成本高，但寿命长、维护简单。制造复杂、成本高，但寿命长、维护简单。第九章 螺旋传动1 1、 螺纹滚道法向截型螺纹滚道法向截型工艺难度大，有利润工艺难度大，有利润滑，运行特性稳定。滑，运行特性稳定。单圆弧型单圆弧型双圆弧型双圆弧型第三节第三节 滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动接触角 单圆弧型单圆弧型工艺简单，运行特工艺简单，运行特性不够稳定。性不够稳定。双圆弧型双圆弧型第九章 螺旋传动内循环式内循环式内循环式内循环式 流畅性好，径向尺寸小，反向器加工复杂。流畅性好，径向尺寸小，反向器加工复杂。第三节第三节 滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动外循环式外循环式螺旋槽式 插管式端盖式2、 滚珠循环方式滚珠循环方式外循环式外循环式 工艺性好，径向尺寸大。工艺性好，径向尺寸大。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第三节第三节 滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动3 3、消除轴向间隙的调整预紧