第五章-丝杆螺母传动解析
第五章 丝杆螺母传动
如果Ph1 与Ph2相差很小,则 L很小。因此差 动螺旋常用于各种微动装置中。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
若螺杆2左、右两段螺纹的旋向相反,则当 螺杆2转动φ角时,可动螺母1的移动距离为
可见,此时差动螺旋变成快速移动螺旋,即螺 母1相对固定端快速趋近或离开。这种螺旋装置 用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中。
第四章 丝杠螺母传动
b）滚动丝杠螺母机构： 优点： a) 传动效率高（92%~98%） b) 摩擦阻力小 c) 传动精度高 缺点： a) 结构复杂 b)成本高 c)无自锁功能
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
设螺杆2左、右两段螺纹的旋向相同,且导 程分别为Ph1和Ph2 。当螺杆2转动φ角时,可动 螺母1的移动距离L为
双推-双推
1．轴向刚度最高，预拉伸安装时预紧力较大； 2．预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命高； 3．适宜高速、高精度，高刚度的精密丝杠传动系统。 4. 由于工作时随着温度的升高会造成丝杠的预紧力 增大，因而易造成两端支承的预紧力不对称 。
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第四章 丝杠螺母传动
双推-简支
1．轴向刚度不高，与螺母位置有关； 2．双推端可预拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较长； 3．适宜中速、精度较高的长丝杠传动系统。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
2、滑动丝杠螺母传动
常见的联接结构有下列几种： 刚性连接结构 弹性连接结构 活动连接结构
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第四章 丝杠螺母传动
（2）影响螺旋传动精度的因素
1）螺纹参数误差
（1）螺距误差。
（2）中径误差。
丝杠螺母总成工作原理
丝杠螺母总成工作原理
丝杠螺母总成是一种常见的机械传动装置，它的工作原理是基于螺旋
副的原理。
丝杠是一种具有螺纹状的金属块，通常固定在机器中的轴上，
而螺母是一种具有内部螺纹结构的器件，它通常放置在丝杠旁边的设备中。
当丝杠旋转时，由于螺纹的作用，螺母会随着丝杠的转动而移动，这样就
能够将丝杠所带动的设备向前或向后推动。
丝杠螺母总成一般由丝杠、螺母、轴承和端盖等部件组成。
其中丝杠
是负责传动力矩的主要部件，螺母则负责转换旋转运动为直线运动，轴承
则支撑丝杠，减小摩擦力，端盖则用于封闭丝杠螺母的内部结构，防止灰尘、水分和其他杂质进入丝杠螺母内。
在工作时，当丝杠旋转时，由于丝杠和螺母之间螺纹的配合作用，螺
母随着丝杠的旋转而移动，推动连接在螺母上的设备向前或后移动，达到
了机械传动的目的。
丝杠螺母总成结构简单，传动效率高，同时也具有易于维护和可靠性
高等优点，在工业生产中得到广泛应用。
滚珠丝杠螺母工作原理
滚珠丝杠螺母工作原理滚珠丝杠螺母由螺杆和螺母两部分组成。
螺杆是一种具有螺旋形状的金属杆，上面刻有螺纹。
螺纹可以分为正螺纹和反螺纹，其中正螺纹顺时针旋转增加螺纹高度，而反螺纹逆时针旋转增加螺纹高度。
螺旋形状的螺纹使得螺杆能够通过旋转运动将输入的旋转运动转化为线性运动。
螺母是一种带有内螺纹的金属零件，与螺杆上的螺纹相匹配。
在滚珠丝杠螺母中，内螺纹是由一系列滚珠组成的槽沿螺纹底部形成的。
滚珠通过在螺纹底部滚动，实现了螺杆和螺母之间的相对运动。
滚珠丝杠螺母的工作原理是利用滚珠的滚动摩擦来实现转动运动到线性运动的转化。
当螺杆旋转时，滚珠将被带动滚动，因为滚珠与螺纹表面的接触点处受到的切向力大于法向力，这样就产生了一个推力，将螺母沿螺杆轴向移动。
滚珠丝杠螺母的滚动摩擦比滑动摩擦小很多，因此具有更高的效率和精度。
在滑动螺纹中，螺纹和螺母之间的接触面会产生较大的摩擦力，从而导致能量的消耗和热量的产生。
而在滚动丝杠螺母中，滚珠与螺纹之间的接触是滚动的，因此减小了接触面上的摩擦力，降低了能量的损失。
滚珠丝杠螺母还具有较高的传动速度和负载能力。
滚珠的滚动可以减小滚珠与螺纹之间的接触点的接触时间，从而使得滚珠丝杠螺母的传动速度更高。
同时，滚珠丝杠螺母采用滚珠传动，滚珠之间的压力分布均匀，能够承受较大的载荷。
滚珠丝杠螺母在应用中具有很多优点，但也存在一些问题。
首先，滚珠丝杠螺母需要进行润滑，以确保滚珠的顺畅滚动。
其次，滚珠丝杠螺母在运动中会产生一定的噪音。
此外，滚珠丝杠螺母的制造和安装要求较高，需要保证螺杆和螺母的螺纹精度和配合精度。
总结起来，滚珠丝杠螺母是一种利用滚动摩擦实现转动到线性运动转化的传动装置。
它具有高效、精密、稳定的特点，广泛应用于机械设备中的位置调节、提升和传动等工作。
《丝杆螺母传动》课件
精密加工技术
通过提高加工精度和表面光洁度， 可以减小摩擦和磨损，提高传动精 度和稳定性。
智能控制技术
结合传感器和控制系统，实现对丝 杆螺母传动的实时监测和调控，提 高系统的自适应能力和智能化水平 。
对未来发展的影响与展望
工业4.0的推动
随着工业4.0的推进，丝杆螺母传动作为基础传动件将发 挥更加重要的作用，其高效、智能的发展趋势将进一步凸 显。
绿色环保需求
随着环保意识的提高，对传动系统的能耗和排放提出了更 高的要求，低能耗、低噪音、低污染的丝杆螺母传动系统 将成为未来的发展方向。
市场需求的多样化
随着各种新技术的涌现和应用领域的拓展，丝杆螺母传动 的应用场景将更加广泛，对多样化、定制化产品的需求将 不断增加。
THANK YOU
通过合理的维护保养，可以有效地延长丝杆螺母 传动设备的使用寿命，降低更换和维修成本。
3
保障生产安全
丝杆螺母传动设备是生产过程中的重要组成部分 ，其稳定性和可靠性直接关系到生产安全，因此 维护保养工作至关重要。
维护保养的方法与步骤
定期检查
按照规定的时间间隔对丝杆螺母传动设备进行检 查，包括外观、润滑、螺栓等紧固件等。
润滑
根据需要定期对丝杆螺母传动设备进行润滑，保 证传动部件的正常运转。
AB物进入传动部件。
紧固
检查并紧固所有螺栓等紧固件，确保其牢固可靠 。
常见故障与排除方法
丝杆螺母磨损
定期检查丝杆螺母的磨 损情况，如磨损严重应
及时更换。
螺栓松动
定期检查螺栓等紧固件 是否松动，如有松动应
高刚度
由于丝杆和螺母之间的接触面积较大 ，因此具有较强的刚度，能够承受较 大的负载。
丝杠传动原理
丝杠传动原理
丝杠传动是一种常见的机械传动方式，它利用螺纹副的原理将旋转运动转换为直线运动。
丝杠传动主要由丝杠、螺母和传动轴组成。
丝杠是一种螺纹形状的轴，通常是圆柱形状，其外表面上切割有螺纹。
螺母是一种与丝杠螺纹相配合的零件，通常是一个有内螺纹孔的零件。
传动轴是连接丝杠和输出装置的零件，一般情况下是将丝杠通过传动轴将直线运动转换为旋转运动。
丝杠传动的原理是通过螺纹副的摩擦力来实现旋转运动和直线运动之间的转换。
当驱动丝杠进行旋转运动时，螺纹副的摩擦力使得螺母产生与丝杠相反方向的直线运动。
由于螺纹的螺距，使得每转动一圈，螺纹副的直线运动距离相对较大。
丝杠传动具有传动精度高、刚性好、承载能力大等特点，广泛应用于各种机械设备中。
在各种工业设备、机床、自动化系统中，丝杠传动常用于实现位置调整、速度调整、力矩传递等功能。
需要注意的是，在实际应用中，丝杠传动还需要考虑动力传递效率、摩擦损失、传动精度的影响因素等问题。
此外，还需要根据具体应用场景选择合适的丝杠螺距、螺纹形状和材料，以满足传动需求。
丝杆传动原理
丝杆传动原理丝杆传动是一种常见的机械运动传动方式，在机械制造中应用广泛。
它以丝杆为主转动件，通过丝杆的旋转来带动螺母等副转动件产生直线运动，从而实现机械元件的运动传递。
丝杆传动原理基于稳定的滑动摩擦或滚动摩擦，并以转动转换为直线运动。
丝杆是一种带有螺纹的长杆，螺纹可以是三角形、圆弧形或矩形等不同形状。
螺纹的尺寸和形状决定了丝杆传动的效率和精度。
丝杆的直径和螺距是丝杆传动的两个重要参数。
螺母是丝杆传动中的副转动件，其内部有与丝杆相匹配的螺纹结构，当丝杆转动时，螺母沿着丝杆的轴线移动或旋转，从而实现直线或旋转运动。
丝杆传动的两种常见结构形式为螺母滑动结构和滚珠螺丝杆结构。
在螺母滑动结构中，螺母表面与丝杆表面之间通过润滑剂实现滑动摩擦。
在这种结构中，当丝杆转动时，螺母沿着轴线移动，其运动过程中滑动摩擦会产生一定的摩擦力和热量，这些可能成为该传动形式的缺点。
滚珠螺丝杆结构则采用滚动摩擦代替滑动摩擦，从而减少了丝杆传动中的摩擦损失，提高了传动效率和精度。
滚珠螺丝杆结构的螺旋槽不再直接与螺母接触，而是安装在螺母内部，滚珠在其槽中滚动，从而实现直线或旋转运动。
丝杆传动的优点在于结构简单，便于维护，成本较低，适用于各种环境和应用场合。
在某些应用场合，如机床加工、自动控制等领域中，丝杆传动还具有极高的精度和可靠性，并建立了丰富的标准和规范。
丝杆传动的缺点在于传动效率相对较低，其精度和承载能力受直径和螺距的限制，而且经常需要润滑和维护。
此外，在高速运动或大负载情况下，丝杆传动可能产生撞击或失效。
总的来说，丝杆传动是一种非常实用的机械传动方式，应用广泛，有较低成本、简单维护、高精度、可靠性高等优点。
但因结构影响传动效率，在设计中需要考虑应用环境和条件。
丝杠螺母总成工作原理
丝杠螺母总成工作原理丝杠螺母总成是一种用于转化旋转运动为直线运动的机械装置。
它由一个螺杆和一个与之配合的螺母组成。
螺杆上有一列螺纹，并且螺母内部也有相应的螺纹，螺纹间的螺距决定了螺杆每转动一周所产生的线性位移。
当通过旋转螺杆时，螺母将被推动沿着螺杆的轴线方向进行移动，从而实现线性位移。
1.合理的螺距：螺母的螺距决定了单位角度旋转所产生的线性移动距离。
螺距越大，单位角度旋转所产生的线性位移就越大。
因此，在设计和选择时需要根据具体应用需求合理选择螺距。
2.螺纹形状：螺杆和螺母的螺纹形状对丝杠螺母总成的工作效果有着重要影响。
常见的螺纹形状有三角形螺纹、矩形螺纹等。
螺纹的设计需要实现螺杆和螺母间的精确配合，并具备较高的传动效率和刚性。
3.摩擦力：在丝杠螺母总成中，摩擦力是一个不可忽视的因素。
螺杆和螺母之间的转动会产生摩擦力，必须通过合理的设计减小摩擦力以提高工作效率和精度。
常见的方法包括采用高质量的润滑剂、表面处理和设计优化等。
4.能量传递：通过输入或驱动力矩，螺杆会产生旋转运动，进而使螺母和外部机构发生直线移动。
这个转化过程涉及到能量的转化和传递。
一般情况下，输入能量会被传递至螺母，从而实现直线运动。
丝杠螺母总成的工作原理可以简单概括为：当通过旋转螺杆时，螺母沿着螺杆的轴向进行线性位移。
这种直线位移可以用于各种工业和机械设备中，例如机床、精密仪器、自动化生产线等。
丝杠螺母总成通过将旋转运动转化为直线运动，实现了力的传递和力的放大，从而极大地提高了工作效率和精度。
需要注意的是，丝杠螺母总成在工作过程中可能会存在一些问题，如松动、振动、磨损等。
因此，在设计和使用丝杠螺母总成时，需要合理选择和配置各个部件，以保证其工作的稳定性和寿命，并进行定期的维护和检修。
丝杠螺母总成工作原理
丝杠螺母总成工作原理
丝杠是一种具有螺纹的金属杆，杆上的螺纹分为内螺纹和外螺纹两种。
螺杆的螺纹分为粗丝和细丝两种，其中粗丝适用于大负载、快速运动等情况，而细丝适用于小负载、高精度等情况。
螺杆上的螺纹与螺母上的螺纹相配合。
螺母是一种具有相应螺纹的零件，可以沿螺杆的轴向移动。
螺母上的螺纹分为内螺纹和外螺纹两种，其
类型与螺杆上的螺纹类型相对应。
螺母在丝杠的旋转下，通过螺杆的螺纹
与螺杆进行啮合运动，从而实现螺杆的轴向移动。
1.高传动效率：丝杠螺母总成通过螺纹的啮合配合实现高效的转换运动，能够准确地将输入力传递给输出端，且传动效率较高。
2.精确定位：丝杠螺母总成具有较高的精度，能够实现对螺杆的精确
定位。
这使得丝杠螺母总成广泛应用于需要高精度定位的设备中，例如数
控机床、机器人等。
3.自锁性：螺杆螺母总成在受力后能够自锁，即使在停止外力作用下，也能够保持在原位置。
这种自锁性能够确保丝杠螺母总成的稳定工作，并
且能够有效地防止负载的滑动。
4.负载能力大：由于丝杠螺母总成具有较大的摩擦力和自锁性能，因
此能够承受较大的负载。
这在一些需要承受重载、高速运动等情况下非常
有用。
总之，丝杠螺母总成是一种实用的机械传动装置，能够实现高效、精
确的运动传动。
它广泛应用于各种机械设备中，例如数控机床、印刷设备、纺织机械等。
在不同的应用场景中，丝杠螺母总成具有不同的特点和优势，
但其工作原理始终是通过螺纹的配合运动来实现力的传递和工作效果的实现。
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机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
n=1
n=2
n=3
单线螺纹和多线螺纹
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动 4）螺纹的主要参数
d—大径 d1 —小径 d2—中径
P—螺距
λ—升角 α—牙型角、 β—牙型斜角
2）按摩擦方式分 a）滑动丝杠螺母机构： 优点： a) 结构简单 b) 加工方便 c) 成本低 d)具有自锁功能 缺点： a) 摩擦阻力较大 b)传动效率低(30%~40%)
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第四章 丝杠螺母传动
b）滚动丝杠螺母机构： 优点： a) 传动效率高（92%~98%） b) 摩擦阻力小 c) 传动精度高 缺点： a) 结构复杂 b)成本高 c)无自锁功能
第四章 丝杠螺母传动
若螺杆2左、右两段螺纹的旋向相反,则当 螺杆2转动φ角时,可动螺母1的移动距离为
可见,此时差动螺旋变成快速移动螺旋,即螺 母1相对固定端快速趋近或离开。这种螺旋装置 用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置
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第四章 丝杠螺母传动 （4） 丝杠螺母传递的基本条件
1）滑动丝杠螺母机构传递运动基本条件：
第四章 丝杠螺母传动
3）螺母转动，丝杠移动：
特点：结构复杂，占用空间大，传动时需限制 螺母移动和丝杠转动。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
4）丝杠固定，螺母转动并移动：
特点：结构简单，紧凑，丝杆刚性较高，但使 用不方便，应用较少。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
5）差动传动：
Ph2
这种螺母便于操作，一般用于车 床溜板箱的螺旋传动中
第四章 丝杠螺母传动
2）螺杆结构
通常采用牙型为：
矩形 梯形 锯齿形
右旋螺纹
特殊情况下也采用左旋螺纹。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
3）材料
一般螺杆的选用原则如下： 高精度传动时多选碳素工具钢 需要较高硬度，可采用铬锰合金钢
或者采用65Mn钢 一般情况下可用45、50钢
第五章 丝杠螺母传动
杭州电子科技大学机械工程学院
第四章 丝杠螺母传动 ➢ 1 丝杠螺母传动 ➢ 2 滑动丝杠螺母传动 ➢ 3 滚珠丝杠螺母传动
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第四章 丝杠螺母传动 1、丝杠螺母传动 （1） 丝杠螺母机构的主要构成
减摩介质 丝杠 + 丝杠螺母 + 滚动体（回珠装置）
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计
S—导程
Hale Waihona Puke 第四章 丝杠螺母传动 5）螺纹牙型
➢三角形螺纹 ➢矩形螺纹 ➢梯形螺纹 ➢锯齿形螺纹
机电一体化系统设计
主要用于联接 主要用于传动
第四章 丝杠螺母传动
普通螺纹
三角形螺纹
米制三角形螺纹，牙型角 为60°，同一公称直径下有 多种螺距，其中螺距最大的称 为粗牙螺纹，其余为细牙螺纹。
Ph1
特点：调节方便，可实现微动或快速移动，应 用广泛。
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第四章 丝杠螺母传动
设螺杆2左、右两段螺纹的旋向相同,且导 程分别为Ph1和Ph2 。当螺杆2转动φ角时,可动 螺母1的移动距离L为
如果Ph1 与Ph2相差很小,则 L很小。因此差 动螺旋常用于各种微动装置
机电一体化系统设计
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第四章 丝杠螺母传动
梯 形 螺 纹
梯形螺纹 牙型为等腰梯形，牙型角为30°，传动效率低
于矩形螺纹，但牙根强度高，对中性好，广泛用于 传力或传导螺旋，如机床的丝杠、螺旋举重器等。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
锯 齿 形 螺 纹
第四章 丝杠螺母传动
功能：
实现旋转运动与直线运动之间相互转换或调整 。
作用：
用于机构之间能量的传递和运动形式的传递 。
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第四章 丝杠螺母传动 （2） 丝杠螺母结构及材料
1）螺母结构
整体螺母
不能调整间隙，只能用在轻载且 精度要求较低的场合
组合螺母 对开螺母
机电一体化系统设计
减少间隙，提高传动精度
管螺纹
英制螺纹，牙型角为55°，公称直径是管子内 径，可分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹，前者用于低 压场合，后者用于高温、高压或密封性高的管连接。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
矩 形 螺 纹
矩形螺纹 牙型为正方形，牙型角为0°，传动效率最高，
牙根强度低，传动精度低，常用于传力或传导螺 旋，未标准化，逐渐被梯形螺纹所替代。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
3）按丝杠和螺母相对运动情况分 1）螺母固定，丝杠转动并移动：
特点：结构简单，传动精度较高，螺母支撑杆 可消除附加轴向窜动，刚性较差。
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第四章 丝杠螺母传动
2）丝杠转动，螺母移动：
特点：结构紧凑，丝杆刚性高。要限制螺母转 动，故需导向装置。
机电一体化系统设计
特点： 低速、间歇工作，传递
轴向力大、能自锁。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
b) 传递运动为主（传动螺旋） 机床工作台的进给丝杠
特点： 速度高、连续工作、精度高。
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第四章 丝杠螺母传动
c) 调整位置（调整螺旋）
虎钳
微调螺旋
特点：受力较小且不经常转动 。
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第四章 丝杠螺母传动
a) 足够的滑移间隙 b) 充分地润滑 c) 足够的热胀冷缩补偿空间
因而，存在一定的空回间隙。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
2）滚珠丝杠螺母机构传递运动的基本条件： a) 足够的润滑储油空间 b) 足够的热胀冷缩弹性补偿能力 c) 滚珠的回珠装置（内或外） 可实现 无间隙工作。
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第四章 丝杠螺母传动 （5） 几个基本概念
1）内螺纹和外螺纹
按螺纹的位置，螺纹分为内螺纹和外螺 纹，二者共同组成螺纹副用于联接和传动。
2）左旋螺纹和右旋螺纹
按螺旋线绕行方向，螺纹可分为左旋螺 纹和右旋螺纹。
机电一体化系统设计
第四章 丝杠螺母传动
右旋
机电一体化系统设计
左旋
第四章 丝杠螺母传动 3）单线螺纹和多线螺纹
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第四章 丝杠螺母传动 螺母材料可采用 铸造锡青铜，重载低速的场合可选用铸造铝 铁青铜，而轻载低速时也可选用耐磨铸铁。
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第四章 丝杠螺母传动 （3） 丝杠螺母机构的分类及特点
1）按功能分 a) 传递力/能量为主（传力螺旋）
千斤顶
机电一体化系统设计
压力机
第四章 丝杠螺母传动