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
zp s l 2 2
l—螺杆（或螺母）的轴向位移； p—螺距，即螺杆上两相邻螺纹间距离； z—螺旋线的头数；
φ —螺杆与螺母的相对转角；
s— 导程，即螺杆上同一螺旋线旋转一周后的轴向距 离，s=zp。
2）传动比大
将定轴转动转换为速度较低的直线运动。
3）增力显著
对于水平推力的运动机构也能在任意位置得到精确定 位如水平运动的机床工作台进给机构夹紧装置。
Hale Waihona Puke 4）传动平稳﹐无噪音，能够实现自锁 螺纹升角小，使得摩擦力的轴向分力大于正压力的轴 向分力，发生自锁
5）摩擦磨损大，效率较低
效率30%～40%，易磨损。
(1)螺距P的确定 螺距的数值已经标准化了，因而只能从标准中选取。 选取时，应考虑螺杆与螺母转过一周所需位移的大小、是 否要求自锁、传动精度等因素。
要求位移大时，可选取较大的螺距或多头螺纹；
要求位移小或自锁时，可选细牙螺纹； 要求高的传动精度，则应采用单头螺纹。
(2)螺杆公称直径d的确定 受力较小的传动螺旋和示数螺旋一般都不用进行强度 计算，可根据需要和结构情况按标准选定。 (3)螺杆长度的确定
螺杆长度应根据所要求的工作行程来确定。若L1为螺 杆螺纹部分长度， L2 为螺杆工作行程， L3 为螺母的高度 （1.5～2d），则L1≥L2 +L3 。
螺杆总长度L0 与公称直径 d之间的比值 L0/d称为长径 比，一般限定L0/d≤25，长径比过大会使螺杆的刚度减小， 在加工或使用过程中会出现因变形产生的误差。
2.2 滑动螺旋传动的类型与应用
1）螺母固定，螺杆转动并移动 工作时，螺杆在螺母左右两个极端位置所占据的长度 大于螺杆行程的2倍。这种型式结构简单，消除了采用螺杆 支承可能产生的轴向跳动，对提高传动精度是有利的，其 缺点是轴向空间较大，刚性较差，因此仅适用于行程较短 的场合。
螺旋千斤顶是一种传 力螺旋，能以较小的转矩 获得很大轴向力滑动摩擦 螺旋螺母转动，螺杆直线 移动。
当图中左右两段螺纹旋向相同，而螺距不同时，称为 差动螺旋机构，这种螺旋机构又称为微动螺旋机构，用于 测微计（千分尺）、分度机构、调节机构（镗刀微调机构） 中。 螺杆旋转一周时，两 螺母的相对位移为： s =( lA－lB)φ /2π lA-lB A B 3
lB
lA
2.3 滑动螺旋传动的设计计算
2.3.1 传动螺旋参数确定
3）静压螺旋 向螺旋副注入压力油，使螺纹工作面被油膜分开的螺 旋称为静压螺旋。 这种螺旋磨损小，传动效率高，工作寿命长。但结构 较复杂，需要一套供油装置，仅用于高效率要求场合。
§12-2 滑动螺旋传动
2.1 滑动螺旋传动的特点
1）精度较高
能够准确地调整直线运动的距离和位置。常用于精密机械 和测量仪器，特别适用于一些机构的微细调节。
2.3.2 传力螺旋设计
1）耐磨性计算 滑动螺旋中磨损是最主要的一 种失效形式，它会引起传动精度下 降、强度下降。 磨损的影响因素：工作面的比 压，螺纹表面质量，滑动速度和润 滑状态。 所以耐磨性计算主要限制螺纹 工作面上比压P要求小于材料的许用 比压。
耐磨性条件：
P Fa Fa [ P] A d 2 hn
1.2 螺旋传动的类型 1.2.1 螺旋传动按其用途分类
1 ）传导螺旋传动（示数螺旋传动）：以传递运动为 主，要求有较高的传动精度； 2 ）传力螺旋传动：以传递动力为主，一般要求用较 小的转矩产生较大的轴向力。传力螺旋多用在工作时间短、 速度较低的场合，通常需要有自锁能力； 3 ）普通螺旋传动：对强度、精度以及刚度均无高要 求，只是作为一般驱动、调整用。
剖面 α -α 的剪切强度条 件为：

Fa [ ] Dbn
3）螺杆的强度计算 螺杆工作时同时受轴面压力（拉力）Q与扭矩T的作 用，截面受拉（压）应力与扭剪应力的复合作用。
4 Fa 2 T 2 ca 3 ( 2 ) 3( ) [ ] 3 d1 0.2d1
2 2
2）螺杆转动，螺母移动 这种型式的特点是结构紧凑，刚度较大，适用于工作 行程较长的情况，是一种应用比较广泛的型式
3）其他形式 螺旋传动中还有两类特殊类型 —— 复式螺旋传动和差 动螺旋传动。 当图中左右两段螺纹旋向相反时，称为复式螺旋机构， 用于两螺母快速靠近或离开，比如电杆拉线机构等。 螺杆旋转一周时，两螺 母的相对位移为： s =(lA＋lB)φ /2π