第九章(螺旋传动)分析课件

第九章螺旋传动第九章螺旋传动参考文献张策主编，《机械原理与机械设计》（下册），机械工业出版社，2004濮良贵主编，《机械设计》，高等教育出版社，2006其他机械设计的相关书籍参考文献张策主编，《机械原理与机械设计》（下册），机械工业出一、螺纹的形成二、螺纹的种类

1.三角形螺纹（2＝60）

2.梯形螺纹（2＝30）

3.矩形螺纹左旋、右旋螺纹单头、多头螺纹2一、螺纹的形成21、在直径为d2的圆柱面上，绕以底边长为d2的直角三角形ABC，三角形的斜边AB在圆柱表面上形成一条螺旋线。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。2、三角形螺纹－牙型角2＝60。牙根厚，强度高，对中性能好。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；

梯形螺纹－牙型角2＝30，牙根强度高，对中性好，用剖分螺母可调整间隙，多用于传动和传力螺旋；

矩形螺纹－牙型为正方形，牙型角为0。传动效率高，牙根强度低，加工困难，对中性差。常用于力传动。1、在直径为d2的圆柱面上，绕以底边长为d2的直角三角形A螺纹基本参数大径d―螺纹的最大直径，公称直径（螺纹的规格）。小径d1―螺纹的最小直径，强度计算时常作为螺杆危险剖面的计算直径。中径d2―螺纹轴向剖面内牙厚与牙间相等处的一假想圆柱面直径，近似等于螺纹平均直径。螺纹受力分析时以中径为准，也是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。螺距P―螺纹相邻两个牙上对应点间的轴向距离。升距Ph―同一根螺旋线上相邻两个牙上对应点间的轴向距离。升角―螺旋线展开后中径处与垂直于轴线平面的夹角。牙型角2―螺纹轴向剖面内螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹基本参数三头螺纹（图中仅画出两条）三头螺纹（图中仅画出两条）1）三角形螺纹（普通螺纹）牙型角为60º

，可以分为粗牙和细牙，粗牙用于一般联接；与粗牙螺纹相比，细牙由于在相同公称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，宜用于薄壁零件和微调装置。

1）三角形螺纹（普通螺纹）2）梯形螺纹牙型角为30º，是应用最为广泛的传动螺纹。2）梯形螺纹3）矩形螺纹牙型角为0º，适于作传动螺纹。3）矩形螺纹牙型角为0º，适于作传动螺纹。4）锯齿型螺纹两侧牙型角分别为3º和30º，3º的一侧用来承受载荷,可得到较高效率；30º一侧用来增加牙根强度,适用于单向受载的传动螺纹。4）锯齿型螺纹螺旋传动：利用螺杆和螺母组成的螺旋副将旋转运动变为直线运动的传动方式。运动关系为：式中l

——螺杆（或螺母）的位移。

——螺杆和螺母间的相对转角。

Ph

—

—

螺纹导程第一节概述螺旋传动：利用螺杆和螺母组成的螺旋副将旋转运动变为直线运动的螺旋传动分类按螺旋传动在精密机械中的作用分为1）示数螺旋精度高，空回小。2）传力螺旋强度高3）一般螺旋传动仅传递运动，无特殊要求。按其接触面间摩擦的性质分为1）滑动螺旋传动2）滚动螺旋传动。3）静压螺旋传动。第一节概述螺旋传动分类第一节概述一、滑动螺旋传动的特点：1）降速传动比大。2）具有增力作用。3）传动平稳，无噪音。4）能自锁。5）效率低，磨损快。第二节滑动螺旋传动一、滑动螺旋传动的特点：第二节滑动螺旋传动二、滑动螺旋传动的形式1）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。2）螺杆固定，螺母旋转并移动。螺杆轴向固定但旋转，螺母移动。螺杆移动，轴向空间＝2倍工作行程＋螺母厚度螺母移动，轴向空间＝工作行程＋螺母厚度3）其它差动螺旋

第二节滑动螺旋传动图9-4二、滑动螺旋传动的形式第二节滑动螺旋传动图9-4三、滑动螺旋传动的计算㈠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。㈡滑动螺旋传动的计算内容耐磨性计算刚度计算稳定性计算强度计算驱动力矩、效率和自锁计算（有时）第二节滑动螺旋传动三、滑动螺旋传动的计算第二节滑动螺旋传动四、滑动螺旋传动的设计原则㈠传动形式的选择参见前述滑动螺旋传动形式㈡螺纹类型的确定第二节滑动螺旋传动示数螺旋传动传力螺旋传动四、滑动螺旋传动的设计原则第二节滑动螺旋传动示数螺旋传动㈢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：强度高、耐磨性好、工艺性好。如：Q235、Y40Mn、45、50、65Mn、40Cr、9Mn2V、38CrMoAlA、GCr15等。螺母：耐磨性、减摩性好。如：铸铁、青铜㈣主要参数的确定

包括：螺杆直径和长度、牙型、螺距、头数、螺母厚度等。一般传动－类比法，重要传动－计算法。第二节滑动螺旋传动㈢螺旋副材料的确定第二节滑动螺旋传动㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定⑴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中。螺旋副位移方向与滑板运动方向间易发生干涉。

第二节滑动螺旋传动图9-6㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定第二节滑㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定⑵弹性联接结构适用于受力较小的精密螺旋传动。第二节滑动螺旋传动图9-3㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定第二节滑动螺旋传动图9㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定⑶活动联接结构彻底排除螺旋副与滑板运动方向间的干涉，需要封闭力F。第二节滑动螺旋传动图9-7恢复力F（一般为弹簧力）使联接部分保持经常接触。当滑板1的运动方向与螺杆2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9-7a），或中间杆3自由偏斜（图9-7b），可以避免螺旋副中产生过大的应力。㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定第二节滑动螺旋传动图9第九章(螺旋传动)分析课件第九章(螺旋传动)分析课件㈥螺纹公差

《普通螺纹公差》（GB/T197－2003）普通螺纹的公差制结构公差带大小螺纹精度公差带旋合长度公差等级基本偏差公差带位置第二节滑动螺旋传动中径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。单一中径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。作用中径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。㈥螺纹公差公差带大小螺纹精度公差带旋合长度公差等级基本偏差例：M20X2左－6H/5g6g－S旋合长度外螺纹顶径公差带外螺纹中径公差带内螺纹中径和顶径公差带左旋螺距公称直径牙型代号第二节滑动螺旋传动直径10mm，螺距1.5mm，中径顶径公差带为6H的内螺纹：M10－6H直径10mm，螺距1mm，中径顶径公差带为6g的外螺纹：M10×1－6g螺纹副例：M20X2左－6H/5g6g－S旋合长度外螺纹顶径五、影响螺旋传动精度的因素及改进措施㈠螺纹参数误差⑴螺距误差单个螺距误差螺纹全长上，任意单个实际螺距对基本螺距的偏差的最大代数差。

螺距累积误差规定的螺纹长度内，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。注意：螺母的螺距累积误差对传动精度没有影响。第二节滑动螺旋传动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。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。五、影响螺旋传动精度的因素及改进措施第二节滑动螺旋传动它㈠螺纹参数误差⑵中径误差螺旋副中，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。第二节滑动螺旋传动⑶牙型半角误差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，牙型半角误差在螺纹全长上一般变化不大。图9-8㈠螺纹参数误差第二节滑动螺旋传动⑶牙型半角误差图9-㈡螺杆轴向窜动误差㈢偏斜误差㈣温度误差第二节滑动螺旋传动图9-9图9-10㈡螺杆轴向窜动误差㈢偏斜误差㈣温度误差第二节提高精度的方法螺距误差校正装置第二节滑动螺旋传动图9-11提高精度的方法第二节滑动螺旋传动图9-11第二节滑动螺旋传动六、消除螺旋传动空回的方法空回－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。原因是螺杆、螺母传动副存在间隙。㈠利用单向作用力图9-2第二节滑动螺旋传动六、消除螺旋传动空回的方法㈠利用单向㈡利用调整螺母⑴径向调整法利用不同结构，使螺母产生径向收缩，以减小传动副间隙。第二节滑动螺旋传动图9-13㈡利用调整螺母第二节滑动螺旋传动图9-13⑵轴向调整法利用双螺母轴向预紧消除传动副间隙。第二节滑动螺旋传动⑶塑料螺母图9-14图9-15⑵轴向调整法第二节滑动螺旋传动⑶塑料螺母图小结：⒈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，从而消除空回的目的。⒉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。第二节滑动螺旋传动小结：第二节滑动螺旋传动滚珠螺旋传动螺杆、螺母、滚珠、滚珠循环返回装置一、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：1）传动效率高，启动力矩小。2）传动精度高。3）具有传动的可逆性，不能自锁。4）寿命长，维护简单。5）制造工艺复杂，成本高。第三节滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动第三节滚珠螺旋传动第九章(螺旋传动)分析课件第九章(螺旋传动)分析课件二、滚珠螺旋传动的结构与类型

㈠螺纹滚道法向截型单圆弧型工艺简单，运行特性不够稳定。第三节滚珠螺旋传动单圆弧型双圆弧型接触角双圆弧型工艺难度大，有利润滑，运行特性稳定。图9-17二、滚珠螺旋传动的结构与类型单圆弧型第三节滚珠螺旋传内循环式㈡滚珠循环方式内循环式流畅性好，径向尺寸小，反向器加工复杂。外循环式工艺性好，径向尺寸大。第三节滚珠螺旋传动外循环式图9-18图9-19螺旋槽式图9-20插管式图9-21端盖式内循环式㈡滚珠循环方式第三节滚珠螺旋传动外循环式图9第九章(螺旋传动)分析课件螺纹调隙式齿差调隙式垫片调隙式第三节滚珠螺旋传动㈢消除轴向间隙的调整预紧方法基本方式为采用双螺母，调整双螺母轴向距离实现预紧，消除空回间隙。图9-22螺纹调隙式齿差调隙式垫片调隙式第三节滚珠螺旋传动㈢消除三、滚珠螺旋副的精度、代号和标记㈠滚珠螺旋副的精度

螺母的行程误差和空回误差。㈡滚珠螺旋副的代号和标记方法类型（P或T）公称导程结构特征循环方式旋向，右旋省略例：

C

D

M

50

10

□－3－P

3精度等级负荷钢珠圈数公称直径预紧方式第三节滚珠螺旋传动三、滚珠螺旋副的精度、代号和标记类型（P或T）公称导程结构特图9-23图9-23图9-24图9-24图9-25图9-25第九章螺旋传动第九章螺旋传动参考文献张策主编，《机械原理与机械设计》（下册），机械工业出版社，2004濮良贵主编，《机械设计》，高等教育出版社，2006其他机械设计的相关书籍参考文献张策主编，《机械原理与机械设计》（下册），机械工业出一、螺纹的形成二、螺纹的种类

1.三角形螺纹（2＝60）

2.梯形螺纹（2＝30）

3.矩形螺纹左旋、右旋螺纹单头、多头螺纹2一、螺纹的形成21、在直径为d2的圆柱面上，绕以底边长为d2的直角三角形ABC，三角形的斜边AB在圆柱表面上形成一条螺旋线。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。2、三角形螺纹－牙型角2＝60。牙根厚，强度高，对中性能好。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；

梯形螺纹－牙型角2＝30，牙根强度高，对中性好，用剖分螺母可调整间隙，多用于传动和传力螺旋；

矩形螺纹－牙型为正方形，牙型角为0。传动效率高，牙根强度低，加工困难，对中性差。常用于力传动。1、在直径为d2的圆柱面上，绕以底边长为d2的直角三角形A螺纹基本参数大径d―螺纹的最大直径，公称直径（螺纹的规格）。小径d1―螺纹的最小直径，强度计算时常作为螺杆危险剖面的计算直径。中径d2―螺纹轴向剖面内牙厚与牙间相等处的一假想圆柱面直径，近似等于螺纹平均直径。螺纹受力分析时以中径为准，也是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。螺距P―螺纹相邻两个牙上对应点间的轴向距离。升距Ph―同一根螺旋线上相邻两个牙上对应点间的轴向距离。升角―螺旋线展开后中径处与垂直于轴线平面的夹角。牙型角2―螺纹轴向剖面内螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹基本参数三头螺纹（图中仅画出两条）三头螺纹（图中仅画出两条）1）三角形螺纹（普通螺纹）牙型角为60º

，可以分为粗牙和细牙，粗牙用于一般联接；与粗牙螺纹相比，细牙由于在相同公称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，宜用于薄壁零件和微调装置。

1）三角形螺纹（普通螺纹）2）梯形螺纹牙型角为30º，是应用最为广泛的传动螺纹。2）梯形螺纹3）矩形螺纹牙型角为0º，适于作传动螺纹。3）矩形螺纹牙型角为0º，适于作传动螺纹。4）锯齿型螺纹两侧牙型角分别为3º和30º，3º的一侧用来承受载荷,可得到较高效率；30º一侧用来增加牙根强度,适用于单向受载的传动螺纹。4）锯齿型螺纹螺旋传动：利用螺杆和螺母组成的螺旋副将旋转运动变为直线运动的传动方式。运动关系为：式中l

——螺杆（或螺母）的位移。

——螺杆和螺母间的相对转角。

Ph

—

—

螺纹导程第一节概述螺旋传动：利用螺杆和螺母组成的螺旋副将旋转运动变为直线运动的螺旋传动分类按螺旋传动在精密机械中的作用分为1）示数螺旋精度高，空回小。2）传力螺旋强度高3）一般螺旋传动仅传递运动，无特殊要求。按其接触面间摩擦的性质分为1）滑动螺旋传动2）滚动螺旋传动。3）静压螺旋传动。第一节概述螺旋传动分类第一节概述一、滑动螺旋传动的特点：1）降速传动比大。2）具有增力作用。3）传动平稳，无噪音。4）能自锁。5）效率低，磨损快。第二节滑动螺旋传动一、滑动螺旋传动的特点：第二节滑动螺旋传动二、滑动螺旋传动的形式1）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。2）螺杆固定，螺母旋转并移动。螺杆轴向固定但旋转，螺母移动。螺杆移动，轴向空间＝2倍工作行程＋螺母厚度螺母移动，轴向空间＝工作行程＋螺母厚度3）其它差动螺旋

第二节滑动螺旋传动图9-4二、滑动螺旋传动的形式第二节滑动螺旋传动图9-4三、滑动螺旋传动的计算㈠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。㈡滑动螺旋传动的计算内容耐磨性计算刚度计算稳定性计算强度计算驱动力矩、效率和自锁计算（有时）第二节滑动螺旋传动三、滑动螺旋传动的计算第二节滑动螺旋传动四、滑动螺旋传动的设计原则㈠传动形式的选择参见前述滑动螺旋传动形式㈡螺纹类型的确定第二节滑动螺旋传动示数螺旋传动传力螺旋传动四、滑动螺旋传动的设计原则第二节滑动螺旋传动示数螺旋传动㈢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：强度高、耐磨性好、工艺性好。如：Q235、Y40Mn、45、50、65Mn、40Cr、9Mn2V、38CrMoAlA、GCr15等。螺母：耐磨性、减摩性好。如：铸铁、青铜㈣主要参数的确定

包括：螺杆直径和长度、牙型、螺距、头数、螺母厚度等。一般传动－类比法，重要传动－计算法。第二节滑动螺旋传动㈢螺旋副材料的确定第二节滑动螺旋传动㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定⑴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中。螺旋副位移方向与滑板运动方向间易发生干涉。

第二节滑动螺旋传动图9-6㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定第二节滑㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定⑵弹性联接结构适用于受力较小的精密螺旋传动。第二节滑动螺旋传动图9-3㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定第二节滑动螺旋传动图9㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定⑶活动联接结构彻底排除螺旋副与滑板运动方向间的干涉，需要封闭力F。第二节滑动螺旋传动图9-7恢复力F（一般为弹簧力）使联接部分保持经常接触。当滑板1的运动方向与螺杆2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9-7a），或中间杆3自由偏斜（图9-7b），可以避免螺旋副中产生过大的应力。㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定第二节滑动螺旋传动图9第九章(螺旋传动)分析课件第九章(螺旋传动)分析课件㈥螺纹公差

《普通螺纹公差》（GB/T197－2003）普通螺纹的公差制结构公差带大小螺纹精度公差带旋合长度公差等级基本偏差公差带位置第二节滑动螺旋传动中径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。单一中径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。作用中径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。㈥螺纹公差公差带大小螺纹精度公差带旋合长度公差等级基本偏差例：M20X2左－6H/5g6g－S旋合长度外螺纹顶径公差带外螺纹中径公差带内螺纹中径和顶径公差带左旋螺距公称直径牙型代号第二节滑动螺旋传动直径10mm，螺距1.5mm，中径顶径公差带为6H的内螺纹：M10－6H直径10mm，螺距1mm，中径顶径公差带为6g的外螺纹：M10×1－6g螺纹副例：M20X2左－6H/5g6g－S旋合长度外螺纹顶径五、影响螺旋传动精度的因素及改进措施㈠螺纹参数误差⑴螺距误差单个螺距误差螺纹全长上，任意单个实际螺距对基本螺距的偏差的最大代数差。

螺距累积误差规定的螺纹长度内，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。注意：螺母的螺距累积误差对传动精度没有影响。第二节滑动螺旋传动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。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。五、影响螺旋传动精度的因素及改进措施第二节滑动螺旋传动它㈠螺纹参数误差⑵中径误差螺旋副中，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。第二节滑动螺旋传动⑶牙型半角误差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，牙型半角误差在螺纹全长上一般变化不大。图9-8㈠螺纹参数误差第二节滑动螺旋传动⑶牙型半角误差图9-㈡螺杆轴向窜动误差㈢偏斜误差㈣温度误差第二节滑动螺旋传动图9-9图9-10㈡螺杆轴向窜动误差㈢偏斜误差㈣温度误差第二节提高精度的方法螺距误差校正装置第二节滑动螺旋传动图9-11提高精度的方法第二节滑动螺旋传动图9-11第二节滑动螺旋传动六、消除螺旋传动空回的方法空回－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。原因是螺杆、螺母传动副存在间隙。㈠利用单向作用力图9-2第二节滑动螺旋传动六、消除螺旋传动空回的方法㈠利用单向㈡利用调整螺母⑴径向调整法利用不同结构，使螺母产生径向收缩，以减小传动副间隙。第二节滑动螺旋传动图9-13㈡利用调整螺母第二节滑动螺旋传动图9-13⑵轴向调整法利用双螺母轴向预紧消除传动副间隙。第二节滑动螺旋传