螺旋传动介绍
螺旋传动类型及应用
螺旋传动的原理
当螺杆转动时，螺母在轴向方向上产 生直线运动。
螺杆的旋转角度与螺母的直线位移成 正比。
螺旋传动的特点
01
结构简单，工作可靠， 传动平稳。
02
03
04
适用于中、小功率的传 动系统，可实现精确的 传动比。
具有较强的自锁性能， 适用于需要自锁的场合。
传动效率较低，且容易 磨损。
02 螺旋传动类型
特点
摩擦阻力小，传动效率高，传动精度 高，寿命长，但需要供油系统，结构 复杂，成本高。
03 螺旋传动应用
工业制造领域
自动化生产线
螺旋传动可用于自动化生产线上 各种工作台、传送带、夹具等的 调整和定位，实现高效、精准的 加工和装配。
物流输送设备
螺旋传动在物流输送设备中广泛 应用，如输送带、提升机、装卸 装置等，实现物料的平稳、连续 运输。
航空航天领域
飞机起落架
螺旋传动可用于控制飞机起落架的收 放，确保起降过程中的安全性和稳定 性。
航天器展开机构
在卫星、空间站等航天器中，螺旋传 动用于展开和折叠太阳能电池板、天 线等机构，确保其在空间环境中的正 常工作。
医疗器械领域
手术器械
螺旋传动在医疗器械领域中常用于手术器械的精确调节，如显微镜、内窥镜等， 提高手术的准确性和安全性。
滑动螺旋传动
01
02
03
工作原理
滑动螺旋传动是利用螺杆 和螺母之间的摩擦力来传 递运动和动力。
特点
结构简单，成本低，工作 平稳，传动效率高，寿命 长，但摩擦阻力大，传动 精度低，易磨损。
应用
广泛应用于各种机床、纺 织机械、轻工机械、化工 机械、建筑机械等。
滚动螺旋传动
螺旋传动原理
螺旋传动原理
螺旋传动原理是一种以螺杆和螺母为主要工作机构的传动方式。
其基本原理是利用螺旋线与螺脚的啮合作用传递力矩和运动。
螺杆通过转动带动螺母沿着自己的轴向移动，从而实现转动力的传递。
在螺旋传动中，螺杆被视为主动件，承担着提供转动力的任务。
螺母则被视为被动件，负责将螺旋运动转化为直线运动。
螺杆和螺母之间存在着一定的摩擦力，这使得螺旋传动具有一定的自锁特性，即当螺杆停止转动时，螺母会立即停止移动。
螺旋传动在工程实践中广泛应用于各种场合，具有传动效率高、传动稳定性好、容量大等优点。
它常被用于需要大力矩传递和精准位置控制的场合，如机械工业、汽车制造、航空航天等领域。
螺旋传动的工作原理可以用以下步骤来描述：
1. 当螺杆转动时，螺旋线与螺脚之间的啮合作用会引起螺母沿着自身轴向移动。
2. 螺旋线的螺距越大，螺杆每转动一周，螺母的移动距离就越大，传递的力矩也就越大。
3. 螺旋杆的旋转速度和方向决定了螺母的移动速度和方向。
4. 当螺杆停止转动时，螺母也会停止移动，利用螺旋传动的自锁特性可防止机械系统的意外运动。
总之，螺旋传动原理以螺杆和螺母为主要工作机构，通过螺旋
线与螺脚的啮合作用，将转动力传递为直线运动。
其自锁特性和高效率的传动方式使得其在工程应用中得到广泛采用。
螺旋传动知识点总结
螺旋传动知识点总结一、螺旋传动的工作原理螺旋传动是利用螺旋副的工作原理来实现旋转运动和直线运动之间的传递。
螺旋副由蜗杆和蜗轮两部分组成，蜗杆是一种外表面具有螺旋槽的圆柱体，蜗轮则是与蜗杆啮合的齿轮。
当蜗杆旋转时，蜗轮因为蜗杆的螺旋副作用产生轴向推力，这个推力同时也被传递到蜗轮上，从而使蜗轮转动。
因此，螺旋传动可以实现旋转运动和直线运动之间的有效传递。
二、螺旋传动的结构特点1.扭矩大螺旋传动的扭矩传递能力较大，因为蜗杆的螺旋副能够将旋转运动转化为轴向运动，从而实现大扭矩的传递。
因此，螺旋传动常用于需要传递大扭矩的场合，比如提升装置、输送设备等。
2.速比大螺旋传动的速比通常较大，因为蜗杆的螺旋副可以实现较大的速比，所以螺旋传动通常被应用于需要较大速比的场合，比如搅拌机、压缩机等。
3.传动平稳螺旋传动的传动过程中因为摩擦力的作用，所以传动平稳性较好，噪音小，由于传动中的相对滑动效应，使它有很好的减振效果，这一点是齿轮传动的优势所在，而且摩擦力在功效中发挥等作用，使动力系统得到很好的控制。
4.结构紧凑螺旋传动的结构紧凑，由于蜗杆与蜗轮啮合的工作原理，螺旋传动可以实现较大的传动比同时需要较小的空间，这使得螺旋传动在机械设计中拥有广泛应用。
5.使用寿命长螺旋传动由于摩擦力的作用，其使用寿命较长，相比较于其他传动方式，比如链条传动、皮带传动等，螺旋传动的使用寿命更长一些。
三、螺旋传动的优缺点1.优点（1）传动平稳：蜗杆与蜗轮之间的摩擦力使螺旋传动的传动过程平稳，噪音小，具有良好的减振效果。
（2）传动效率高：螺旋传动的传动效率通常较高，因为蜗杆与蜗轮之间的啮合作用，摩擦力很小，能够有效减小传动损耗。
（3）扭矩大：螺旋传动的蜗杆蜗轮结构能够传递较大的扭矩，适用于需要传递大扭矩的场合。
（4）速比大：螺旋传动的蜗杆蜗轮结构能够实现大的速比，适用于需要大速比的场合。
（5）结构紧凑：螺旋传动的结构紧凑，能够实现较大的传动比同时需要较小的空间。
机械基础第二章螺旋传动
v nPh
式中
──螺杆(或螺母)的移动速度， mm/min； n ──转速，r/min。
v
三、差动螺旋传动
1．差动螺旋传动原理
2．差动螺旋传动的移动距离和方向的确定 （1） 螺杆上两螺纹旋向相同时，活动螺母移动距离减 小。当机架上固定螺母的导程大于活动螺母的导程时，活 动螺母移动方向与螺杆移动方向相同；当机架上固定螺母 的导程小于活动螺母的导程时，活动螺母移动方向与螺杆 移动方向相反；当两螺纹的导程相等时，活动螺母不动 （移动距离为零）。 （2） 螺杆上两螺纹旋向相反时，活动螺母移动距离增 大。活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同。 （3） 在判定差动螺旋传动中活动螺母的移动方向时， 应先确定螺杆的移动方向。
单线螺纹
双线螺纹
内螺纹
外螺纹
管螺纹
§2-2 普通螺纹的主要参数
１．大径（D、d）
2．小径（D1、d1）
３．中径（D２、d２）
４．螺距（P）
５．导程（Ph）
６．牙型角（ ）与牙侧角（ 1 2 ） 、
７．螺纹升角（ ）
§2-3 螺纹的代号标注
类型 普 粗牙 通 螺 细牙 纹 非螺纹 管 密封 螺 纹 螺纹密 封 梯形螺纹 锯齿形螺纹 特征代号 用途及说明
差动螺旋传动中活动螺母2的实际移动距离和方向，可 用公式表示。
L N ( Ph1 Ph 2 )
式中
L ——活动螺母2的实际移动距离，mm； N ——螺杆1的回转圈数；
Ph1 ——机架3上固定螺母的导程，mm； Ph2 ——活动螺母2的导程，mm 。
当两螺纹旋向相反时，公式中用“+”号，当两螺纹旋 向相同时，公式中用“-”号。计算结果为正值时，活动螺 母实际移动方向与螺杆移动方向相同，计算结果为负值时， 活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相反。
第十二章 螺旋传动
优点：构造简单、传动比大，承载能力高，加工 方便、传动平稳、工作可靠、易于自锁。
缺点：在于当低速或进行运动微调时可能出现爬行现 象；摩擦阻力大，传动效率低（一般为30％～ 60％）；螺纹间有侧向间隙，反向时有空行程； 磨损较大 应用：广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构， 如压力机、千斤顶的传力螺旋等。 （2）滚动螺旋
优点：是摩擦阻力小，传动效率高（90％以上）；运 转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动；经调 整和预紧可实现高精度定位；传动具有可逆 性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防 逆转机构；使用寿命长。 缺点：结构复杂，制造困难；抗冲击能力差。
d2 TF tan( v ) 2
五、螺杆稳定性校核 螺杆的稳定性条件为
Fc 为临界载荷，与螺杆的柔度 L 及材料有关。
πd I 为危险截面的惯性矩(mm4)， 为长度系数,与螺 64
4 1
Fc S F
S 为安全系数
i
杆端部结构有关，L为螺杆最大受力长度(mm)。
d1 i为螺杆危险截面的惯性半径(mm)， i 2 d1 / 4 4 I
机械设计
第一节 第二节 概述 滑动螺旋传动的设计
第三节
其他螺旋传动简介
第十二章
螺旋传动
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第一节 概 述
螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动 要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动 将直线运 动变为回转运动，同时传递运动或动力。它具有结构紧 凑、传动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点。 一、螺旋传动的类型和应用 1. 螺旋传动类型
螺旋传动的应用形式
历史
螺旋传动起源于古代，最早被用于水井的提水和水车的驱动 。随着工业的发展，螺旋传动逐渐被广泛应用于各种机械传 动领域。
发展
随着科技的进步和工业的发展，螺旋传动的应用范围不断扩 大，其设计和制造技术也不断完善。现代的螺旋传动已经实 现了数字化、智能化和模块化，为各种机械传动提供了更加 高效、精确和可靠的动力传输方式。
命。
04
螺旋传动的维护与保养
日常维护
检查传动系统是否正常工作，包括检查螺旋轴、轴 承、密封件等部件是否正常。
保持传动系统清洁，防止杂物和污垢进入，影响正 常运转。
定期检查润滑系统，确保润滑油充足，润滑效果良 好。
定期保养
02
01
03
定期清洗传动系统，清除积累的污垢和杂物，保持清 洁。
检查螺旋轴、轴承等关键部件的磨损情况，如有需要 ，及时更换。
02
螺旋传动的应用领域
工业领域
减速机
螺旋传动在减速机中广泛应用，如行星减速机、摆 线针轮减速机等，用于实现高精度减速和定位。
输送设备
螺旋传动在输送设备中起到关键作用，如螺旋输送 机、斗式提升机等，用于物料输送和提升。
纺织机械
在纺织机械中，螺旋传动用于驱动罗拉、锭子等部 件，实现纤维的卷绕和拉伸。
03
螺旋传动的设计与优化
设计原则
确定传动比
根据工作需求，确定合适的传动比以满足系统的 运动要求。
确定螺旋副的几何参数
如螺旋直径、螺距、螺旋升角等，以优化传动的 性能。
选择合适的螺旋副材料
根据工作条件和载荷，选择耐磨、耐腐蚀、高强 度的材料。
考虑热处理和表面处理
根据工作条件，选择适当的热处理和表面处理方 法以提高螺旋副的耐磨性和耐腐蚀性。
螺旋传动的特点及应用领域
螺旋传动的特点及应用领域螺旋传动是一种常见的传动方式，具有以下特点：1. 精确传动：螺旋传动通过螺旋齿与螺纹母的啮合，实现传动力矩的传递。
由于螺旋齿与螺纹母的分布均匀且连续，使得传动过程具有较高的精确度和稳定性。
相比于其他常见的传动方式，如齿轮传动，螺旋传动可以实现更高的传动精度和可靠性。
2. 轴向承载能力强：螺旋传动的传动力矩由螺旋齿的轴向力完成传递，因此能够承受较大的轴向力。
这使得螺旋传动在需要承受大的轴向载荷的工况中具有优势，如起重机械、挤压机等。
3. 自锁作用：螺旋传动具有自锁现象，即在无外力作用时可以保持静止。
这使得螺旋传动在需要防止负载回转的应用中非常适用，如千斤顶、手动机械等。
4. 传动效率高：螺旋传动由于无滑动、无振动，铰链点动力的浪费非常小，因此传输效率较高。
通常，螺旋传动的传动效率可以达到90%以上。
5. 传动比可调：螺旋传动的传动比可以通过改变螺旋齿的角度或螺旋线的距离来调整。
这使得螺旋传动在需要变速的应用中具有优势。
螺旋传动在许多领域有广泛的应用，包括但不限于：1. 工程机械：螺旋传动被广泛应用于工程机械中，如挖掘机、铲车、装载机等。
螺旋传动可以实现高扭矩输出和轴向承载能力，适应了工程机械对高载荷和高传动精度的要求。
2. 船舶：螺旋传动被广泛应用于船舶推进系统。
通过控制螺旋线的角度和距离，可以实现不同推力和速度要求。
同时，螺旋传动具有自锁特性，保证了船舶在停止推进时的稳定性。
3. 起重机械：螺旋传动被广泛应用于各种起重机械中，如千斤顶、液压起重机等。
螺旋传动可以在重载工况下承受大的轴向力，保证了起重机械的稳定和安全。
4. 机床：螺旋传动被广泛应用于机床中的进给系统。
相比于其他传动方式，螺旋传动具有较高的精确度和可靠性，可以满足机床对高精度加工的要求。
5. 机械手：螺旋传动被广泛应用于各种机械手中。
螺旋传动可以实现精确的运动控制和高速度传动，提高了机械手的工作效率和精确度。
螺旋传动
1.2.2 螺旋机构按螺旋副的摩擦状态分类
1）滑动螺旋 螺旋副做相对运动时产生滑动摩擦的螺旋称为滑动螺 旋。 这种螺旋副常用梯形螺纹或矩形螺纹，其结构简单， 加工方便，机构能自锁，但传动效率低（30%～40%）， 易磨损。
2）滚动螺旋 螺旋副做相对运动时产生滚动摩擦的螺旋称为滚动螺 旋。 滚动螺旋的摩擦阻力小，传动效率高可达90% ，运 动灵敏度高，磨损小，精度易保持。但结构复杂，成本高， 不能自锁,主要用于对传动精度要求较高的场合。
4）自锁性验算
L np arctg arctg v d 2 d 2
5）螺杆的稳定性计算 当螺杆较细长且受较大轴向压力时，可能会双向弯曲 而失效,螺杆相当于细杆，螺杆所承受的轴向压力 F小于其 临界压力Fca 。
2 EI 105 d14 Fac 2 ( L) ( L) 2
Fac—螺杆失稳时的临界载荷；
E— 螺 杆 材 料 的 弹 性 模 量 ， 钢 的 弹 性 模 量 E=2.06×l05N/mm2；
I—螺杆危险截面的惯性矩，I= πd14/64 mm4； L—螺杆的最大工作长度；
令H/d2=φ ，则有校核公式：
P Fa p Fa p [ P] 2 d 2 hn d 2 h
设计公式：
d2 Fa P h[ P]
2）螺纹牙强度计算
由于螺母材料的强度通常低于螺杆材料的强度，因此 螺纹牙受剪和弯曲均在螺母上。
螺纹牙根部危险剖面的变曲强度条件为：
b
3Fa h M [ b ] 2 W Dnb
§12-1
概述
螺旋传动由螺杆、螺母和机架组成，主要用于将回转 运动转换为直线运动，同时传递动力的运动。
1.1 螺旋传动运动方程
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b
6Fl
滑动螺旋传动
16-3
滑动螺旋传动
b 0.75P ，P为螺距；l为弯曲力臂，P为螺距；l为弯曲力 螺纹， D D2 l [ ] 为许用切应力（MPa），见表 臂， 2 ，D2为螺纹中径； 16-3；[ b ] 为许用弯曲应力（MPa），见表16-3.。
3．螺杆的强度计算 螺杆工作时承受轴向拉力（或压力）F和转矩T的联合作 用，根据第四强度理论求出其危险截面的当量应力，强度条件 为 v 2 3 2
4F π d 2 1
2
T 3 0.2d 3 1
2
≤[ ]
(16-7)
螺旋传动介绍
第一节 螺旋传动的应用和分类
第二节 滑动螺旋传动
第三节滚动螺旋传动
第一节 螺旋传动的应用和分类
螺旋传动的应用和分类
学习要求：
对螺旋传动的类型及应用有一个概括的了解。
螺旋传动是利用螺纹副来传递运动和动力的，其
主要功能是将回转运动变为直线运动，同时传递动 力。 螺旋传动按其用途可以分为以下三类： ⒈ 传力螺旋 ⒉ 导螺旋传 ⒊ 调整螺旋
4．受压螺杆的稳定性计算 对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力超过某一临界值 时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而失稳，故需验算其稳定性， 螺杆稳定性条件为
S sc
Fcr F ≥Ss
(16-8)
式中，Scs为螺杆稳定性计算安全因数；Ss为螺杆稳定性安 全因数，Ss = 2.5～4；F为作用于螺杆上的轴向载荷；Fcr为螺
A π d 2 hZ π d 2 hH
滑动螺旋传动
16-2
滑动螺旋传动
式中，A为螺纹的承压面积；F为作用于螺杆的轴向力；d2 为螺纹的中径；P为螺距；h为螺纹的工作高度；Z为旋合圈 数， Z H / P ；H为螺母高度；[p]为许用压力，见表16-2。 式(16-1)用于校核计算。为了导出设计计算式，令 = H /d2， 代入式（16-1），整理后可得：
螺旋传动的应用和分类
传力螺旋：
所谓传力螺旋是指以传递力为主螺旋传动。如图 16-1a的千斤顶、图16-1b的压力机。这种螺旋主要承 受很大的轴向力，一般为间歇工作，每次工作时间较 短，工作速度也不高，并具有自锁能力。
传导螺旋：
以传递运动为主，并要求有较高的传动精度，有 时也承受较大的轴向力的螺旋为传导螺旋。如图161c的金属切削机床的进给螺旋。传导螺旋常在较长的 时间内连续工作，工作速度较高。
d2 ≥
FP π h [ p ]
(16-2)
对于矩形和梯形螺纹，取h = 0.5P；锯齿形螺纹，取
h = 0.75P。螺母高度 H = d2 (16-3) 式中 ，对于整体螺母，由于磨损后，间隙不能调整，
=1.2～1.5；对于剖分式螺母， =2.5 ～ 3.5；传动精度较 高，要求寿命较长时，允许取 = 4。
螺旋传动的应用和分类
16-1
第二节
滑动螺旋传动
滑动螺旋传动
学习要求
掌握滑动螺旋传动的失效形式和滑动螺旋传动的
设计计算方法。 本节阐述了滑动螺旋传动的设计计算，由于其工 作条件及对传动要求的不同，失效形式也不同，因此 要选择不同的设计准则进行设计，以确定螺旋传动的 参数，然后根据工作条件，进行必要的验算，以满足 工作要求。
滑动螺旋传动的设计计算
滑动螺旋传动
滑动螺旋传动是根据其主要的失效形式来确定设计计算，下 面主要介绍耐磨性计算和几项常用的验算计算方法： 1． 耐磨性计算 由耐磨性要求来确定滑动螺旋的基 本尺寸 （螺杆直径与螺母高度）。滑动螺旋的磨损与 螺纹工作面上的 压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度及 润滑状态等因素有关。 一般螺母材料比螺杆材料软，所以磨损主要发生在螺母螺纹表 面。耐磨性计算主要限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材 料的许用压力[p]。 如图16-2所示，假设作用于螺杆上的轴向力为F，被旋合的 螺纹工作表面均匀承受，则其工作面上的耐磨条件为 F F FP ≤[p] (16-1) p
杆的临界载荷。
滑动螺旋传动
为求螺杆的临界载荷Fcr，应先计算螺杆的长细比 l
滑动螺旋传动的失效形式和常用材料 滑动螺旋传动的设计计算
滑动螺旋传动
滑动螺旋传动的失效形式和常用材料：
（一）滑动螺旋传动的失效形式 1．螺纹磨损 2．螺杆及螺母螺纹牙的塑性变形或断裂 3．螺杆失稳 4．螺距变化 滑动螺旋传动，除以上的失效形式外，对于高速 的长螺杆，应验算其临界转速，以防止产生过度的横 向振动；要求螺旋自锁时，应验算其自锁条件。
式中，d1为螺杆螺纹小径；T为螺杆所受转矩，
d2 T F tan( v ) 2
滑动螺旋传动
d2为螺杆螺纹中径， v为当量摩擦角，v = arctanv，v为 cos 当量摩擦因数， v 2 ，为螺纹牙型角，摩擦因数μ见 表16-2；[]为许用应力（ MPa）见表16-3。
滑动螺旋传动
螺纹磨损：滑动螺旋工作时，主要承受转矩及轴向拉力（或压 力），同时螺杆与螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动，因此 螺纹磨损是其主要失效形式。 螺杆及螺母螺纹牙的塑性变形或断裂：对于受力较大的传力螺 旋，螺杆受到拉力（或压力），而螺纹牙则会受到剪力和弯矩 的作用，会引起螺杆和螺纹牙的塑性变形或断裂。 螺杆失稳：长径比很大的螺杆，受压后会引起侧弯而失稳. 螺距变化：精密的传导螺旋，受力后螺杆螺距要发生变化，而 引起传动精度的降低，因应根刚确定。 （二）常用材料 根据螺旋传动的受载情况及失效形式，选择螺旋传动的材 料时可参考表16-1。
滑动螺旋传动
螺杆受有轴向载荷F，旋合圈数为Z，假设各圈螺纹受载相 等，则每圈螺纹承受的载荷为F/Z，作用于螺纹中径上。将螺母 一圈螺纹展开，则可看作宽度为 D的悬臂梁。如图16-3所 示。 螺纹牙危险截面的抗剪强度条件为 F ≤[] (16-5) DbZ 螺纹牙危险截面的抗弯强度条件为 ≤[b] (16-6) 式中，D为螺母的螺纹大径；b为螺纹牙根部厚度，对于矩 形螺纹，b = 0.5P，对于梯形螺纹，b = 0.65P，对于锯齿形