第五章螺旋传动

tg ( )
自锁条件：

tg
tg ( ) tg
1
0
T
F a 2
s
d 2

五． 滑动螺旋传动的设计原则
（一）传动型式的选择
根据每种传动型式的特点和具体情况
（二）螺纹类型的确定
三角形和梯形螺纹
（三）螺旋副材料的确定
总要求：较好的耐磨性，较小的摩擦系数，良好 的加工性 根据用途、精度等级和热处理要求选定
L = nP(n =2) (n =2) LL== nP(n =2) nP
dd d dd 2 2 d2 dd 1 1 d1
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
60° 60° 60°
外 外 外 螺 螺 螺 纹 纹 纹
dd d d2 dd2 2 d1 dd1 1
P P P
7）螺旋升角：
arctg
S
d 2
§9—4
一、概述
静压螺旋传动
液体摩擦，靠外部液压系统提供压力油，压 力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、 螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开
进油 回油 节 流 器
Fr
油腔
h1
h2
B
C
p1
Fa
A
螺旋面
p2
二、特点
1. 摩擦系数小，效率高（99％）； 2.寿命长； 3.工作稳定，低速时无爬行现象； 4.传动精度和定位精度高； 5.具有传动可逆性，必要时应设置防止逆转机构； 6.螺母结构复杂（需密封）； 7.需一稳压供油系统、成本较高。
d 2
a
4. 稳定性验算
螺杆的稳定条件：
F ac F a max
SF
安全系数：2.5～4 临界轴向载荷：
F ac

2
EI
2 2
a
L
m
d2 L
2
2
截面惯性矩 I a
d 2
64
2
螺杆支承系数
m
E
3
64
2

长度系数，与螺杆的支承情况有关
5. 驱动力矩、效率和自锁的计算 驱动力矩： T F a
七． 螺旋传动的空回
1. 空回 定义：螺杆的转动方向改变时，螺杆转动某一角 度后，螺母才开始反向运动的现象； 原因：螺纹结合处的间隙 2. 消除螺旋传动空回的方法 利用单向作用力消除空回 利用调节装置消除空回 径向调节法 轴向调节法 利用塑料螺母消除空回
§9—3
一、概述
（四）温度误差
2. 螺旋传动机构装置误差
1.螺杆轴向窜动误差
max Dtg min
2.偏斜误差
l l x l ( 1 cos ) 2 l sin
2

2
3. 温度误差
l Lw t
（二）提高螺旋传动精度的措施 1. 采用误差补偿机构提高螺距精度
2. 改进螺杆轴肩的结构 3. 改进移动零件与滑块的连接方法
p

z s
三． 滑动螺旋传动形式
1. 螺母固定，螺杆转动并移动； 2. 螺杆转动，螺母移动
3. 螺母转动，螺杆移动
4. 螺杆固定，螺母转动并移动 5. 差动螺旋传动
l

2
( p1 p 2 )
2
1
l

2
( p1 p 2 )
p2
3
p1
四、滑动螺旋传动的计算
失效形式：螺纹的磨损、螺杆的变形及螺杆和 螺纹牙的断裂 1. 耐磨性计算 轴向载荷
例题
1. 要求设计一微动装置中的差动螺杆。可动螺母的行程为 2mm，手柄转动为8周。螺杆的公称直径 d 14 mm 。现 从GB193-81中查出公称直径 d 14 mm 时，螺杆的可选 螺距为：粗牙 p 2 ，细牙 p 1 . 5 ，1.25，1。其单位为 mm。试选择所需螺距 p 1 和 p 2 。 2. 螺旋千分尺如图。圆锥标尺刻有100条刻线，如果每条 刻线对应的螺杆轴向位移为0.005mm。螺杆采用单头螺 纹，试求其螺距。


d d d
d 2 2 d 2 d
d 1 1 d 1 d

P PP
hh h
L LL
4. 滑动螺旋副的运动规律
l zp 2

s 2

l
螺杆（或螺母）的位移
螺距 螺杆和螺母间的相对转角 螺旋线头数 导程，螺杆上同一螺旋线旋转 2 弧度后的 轴向距离
6
(m )

3. 强度计算 ① 螺杆强度计算

( 4 Fa

剪切强度： 弯曲强度：

d1

Fa
2
)
2
3(
T 0 .2 d 1
3
)
2


s
(3 ~ 5)
② 螺母螺纹强度计算
dbn
3 Fa h
2


b
d
Fa n
b
db n


a
梯形螺纹： b 0 . 65 P 矩形螺纹： b 0 . 5 P 锯齿形螺纹： b 0 . 75 P
第九章 螺旋传动
西安工业大学光电学院
§9—1

概
述
主要作用：将旋转运动变为直线运动。 螺旋传动的分类
按其作用分
示数螺旋传动 传力螺旋传动 一般螺旋传动
滑动螺旋传动 按接触面间摩擦 滚动螺旋传动 的性质分 静压螺旋传动
§9—2
滑动螺旋传动
一． 滑动螺旋的特点
1. 降速传动比大； 2. 具有增力作用； 3. 能自锁（螺旋线的升角小于摩擦角）； 4. 效率低、磨损快，不适用于高速和大功率传动。
（四）主要参数的确定
螺杆直径和长度、螺距、螺旋线头数和螺母高度 类比法 1. 螺距和螺纹线数的确定： 螺距选标准。
相对位移大选较大的螺距或多线螺纹；
精度要求高选单线螺纹 2. 螺杆直径的确定： L / d 1 25 3. 螺杆螺纹部分的长度：
Lw L g H
（五）螺纹公差
公差带 螺纹公差 螺纹副标记： 旋合长度
n H P 10
螺纹工作圈数： 2. 刚度计算
轴向载荷作用下，螺距的变化量： PF 转矩作用下，螺距的转角量： TP
GI
P
Fa P EA
则螺距的变化量： 2 P P TP PT 2 2 2 GI P
在轴向载荷和转矩作用下，螺距的变化量：
P (
E、 G
Fa P EA TP
2
2 GI
) 10
P
3
(m )
弹性模量和剪切弹性模量
螺杆螺纹段截面面积和极惯性矩
A
A、 IP
d 2
4
2
IP
d 2
32
4
1m长度上螺距变化量：

1000 P
P (
4 Fa
d 2 E
2

16 TP
Gd
2
4 2
) 10
M12x1.5 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 旋向 螺距 公称直径 螺纹类型
（六）螺旋副零件和滑板联接结构的确定
1. 刚性联接结构
2. 弹性联接结构 3. 活动联接结构
六． 影响螺旋传动精度的因素及提高传动精 度的措施
（一）影响因素 1.螺纹参数误差 ① 螺距误差 （单个螺距误差和螺距累积误差） ② 中径误差 ③ 牙形半角误差
d
2
tg ( )
2
诱导摩擦角 转动螺母一周，输入功为： 推动负载所作的有用功为： W 效率为：
W W
2 1பைடு நூலகம்
tg
1
f cos
W 1 2 T d 2 F a tg ( )
2
F a s F a d 2 tg
tg

滚动螺旋传动
摩擦性质为滚动摩擦。 滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母 之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工 作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。
组成：螺杆 螺母 滚珠 滚珠循环返回装置
二、特点
1. 优点：传动效率高（可达90%），起动力矩小， 传动灵活平稳，定位精度高，正逆运动效率相同， 可实现逆传动, 磨损小，寿命长。 2. 缺点：不自锁，需附加自锁装置，抗振性差，结 构复杂，制造工艺要求高，成本较高。
q Fa P
d 2 hH

q
螺纹中径，mm
Fa
p
螺距
d2
H
螺母高度，mm
h
螺纹工作高度，mm
三角形螺纹
h 0 . 5413 p h 0 .5 p
梯形和矩形螺纹 令

H d
2
设计计算 d 2
1 .2 ~ 2 .5
h q
剖分式螺母
Fa P
整体式螺母 2 . 5 ~ 3 . 5
二． 螺纹的形成、类型、主要参数及其运动规律
1. 形成 2. 类型：三角形螺纹，
yy yy
矩形螺纹，梯形螺纹 和矩齿形螺纹
L LL
d d d d
K K K K yy yy d d d d
3. 主要参数
1）大径d： 2）小径d1： 3）中径d2： 2 0 . 5 ( d d 1 ) d 4）螺距P： 5）线数(头数)n: 6）导程s： 8）牙形角
三、滚珠螺旋传动的结构形式