螺旋传动设计

二、设计目的
掌握螺旋传动的设计步骤； 1. 掌握螺旋传动的设计步骤； 熟悉梯形螺纹的国家标准； 2. 熟悉梯形螺纹的国家标准； 学会查表； 3. 学会查表； 掌握螺旋传动的强度计算知识。 4. 掌握螺旋传动的强度计算知识。
三、相关知识
(1) 滑动螺旋传动的组成
螺旋压力机的螺旋传动由螺杆和螺母组成， 螺旋压力机的螺旋传动由螺杆和螺母组成，属于螺 旋低副，传动形式为螺母固定，螺杆转动并移动。 旋低副，传动形式为螺母固定，螺杆转动并移动。
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三、探索与实践 在螺旋传动中，螺杆（或螺母） 在螺旋传动中，螺杆（或螺母）的移动距离与螺纹 的导程有关。螺杆相对螺母每回转一圈，螺杆（ 的导程有关。螺杆相对螺母每回转一圈，螺杆（或螺 移动一个等于导程的距离。因此， 母）移动一个等于导程的距离。因此，移动距离等于 回转圈数与导程的乘积， 回转圈数与导程的乘积，即 L = N ⋅ S 式中：L为螺杆或螺母的移动距离 ；N为回转圈数； 为回转圈数； 式中： S 为螺纹导程 。 移动速度可按下式计算： 移动速度可按下式计算： v = n ⋅ S 式中： 为螺杆或螺母的移动速度； 为转速； 式中：v为螺杆或螺母的移动速度；n为转速；S为螺 纹导程。 纹导程。
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三、探索与实践
3.螺纹牙的强度校核 3.螺纹牙的强度校核
为了防止沿螺母螺纹牙部剪断对牙形进行校核
τ=
F ≤ [τ ] πd1bz
N/mm2
式中b为螺纹牙根部的宽度，对梯形螺纹 b = 0.65P 式中b为螺纹牙根部的宽度， 对于铸铁螺母取： 对于铸铁螺母取： τ = 40 N / mm 2 对于青铜螺母取： 对于青铜螺母取： τ = 30 ~ 40 N / mm 2
2. 螺杆的强度校核
σe =
4T πd 2 1 T + 3 3 π d / 16 ≤ [σ ] 1
2 2
为螺纹小径，单位mm mm； 式中 d1为螺纹小径，单位mm； [σ ] 为螺杆材料许用应 对于碳素钢可取为50 80N/mm 50～ 力，对于碳素钢可取为50～80N/mm2。
(2) 工作原理
螺旋压力机主要用于将回转运动转变为直线运动， 螺旋压力机主要用于将回转运动转变为直线运动， 同时传递运动和动力，属于传力螺旋。 同时传递运动和动力，属于传力螺旋。
（3）螺旋传动的类型
螺母固定 螺杆转动并移动 螺杆转动并移动, 设计任务螺旋压力机就属于 这种运动类型。 这种运动类型。
拓展知识 其他类型的滑动螺旋传动
（一）传动螺旋
以传递运动为主,要求具有较高的传动精度, 以传递运动为主,要求具有较高的传动精度,有 时也承受较大的轴向力, 时也承受较大的轴向力,一般需在较长时间内连 续工作,且工作时速度较高。 续工作,且工作时速度较高。如机床刀架进给机 构中的螺旋。 构中的螺旋。
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（二）调整螺旋 调整螺旋用于调整并固定零件或部件之间的 相对位置,其特点是受力较小, 相对位置,其特点是受力较小,一般在空载下 进行调整。如机床、 进行调整。如机床、仪器及测试装置中的微 调螺旋。 调螺旋。
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滚动螺旋
（一）摩擦性质：滚动摩擦。 摩擦性质：滚动摩擦。 原理： （二）原理：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 若干滚动体（ 多用钢球） 动工作时， 动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚 动并形成循环。 动并形成循环。 循环方式有：内循环、 （三）循环方式有：内循环、外 循环，滚动螺旋两种。 循环，滚动螺旋两种。
螺杆转动 螺母转动并移 动。
（3）螺旋传动的类型
螺母移动螺杆转动，多用于虎钳夹紧机构。 螺母移动螺杆转动，多用于虎钳夹紧机构。
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（3）螺旋传动的类型
（
螺母转动， 螺杆移动， 用于螺旋千斤顶装置。 螺母转动， 螺杆移动， 用于螺旋千斤顶装置。
（4）传力螺旋的特点 ）
优点： 优点： 构造简单、传动比大，承载能力高，加工方 构造简单、传动比大，承载能力高， 工作可靠、易于自锁。 便、工作可靠、易于自锁。 缺点： 缺点： 工作速度不高、摩擦阻力大，传动效率低、 工作速度不高、摩擦阻力大，传动效率低、 磨损大。 磨损大。
根据需要调整螺旋丝杠与螺母的旋合。 3）对开螺母—根据需要调整螺旋丝杠与螺母的旋合。 对开螺母 根据需要调整螺旋丝杠与螺母的旋合
（二）螺杆结构 通常采用牙形为矩形、 梯形、 通常采用牙形为矩形、 梯形、锯齿形的右 旋螺纹。 旋螺纹。
（三）材料的选择
•材料 材料 一般螺杆材料的选用原则如下： 一般螺杆材料的选用原则如下： 高精度传动时多选用碳素工具钢。 （1）高精度传动时多选用碳素工具钢。 需要较高硬度， 56HRC时 （2）需要较高硬度，如50 ～ 56HRC时，可 采用铬锰合金钢；当需要硬度为35 ～ 45HRC 采用铬锰合金钢；当需要硬度为35 时可采用65Mn钢。 时可采用65Mn钢 65Mn 一般情况可采用45 50钢 45、 （3）一般情况可采用45、50钢。 螺母材料可用铸造锡青铜， 螺母材料可用铸造锡青铜，重载低速的场 合可选用强度高的铸造铝铁青铜， 合可选用强度高的铸造铝铁青铜，而轻载低 速时也可选用耐磨铸铁
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（3）螺旋传动的类型
螺母固定 螺杆转动并移动 螺杆转动并移动, 设计任务螺旋压力机就属于 这种运动类型。 这种运动类型。
螺杆转动 螺母转动并移 动。
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
（四）特点 优点: 优点: 传动效率高（可达90%），起动力矩小 90%），起动力矩小， 传动效率高（可达90%），起动力矩小，传 动灵活平稳，低速不爬行，同步性好， 动灵活平稳，低速不爬行，同步性好，定位精 度高，正逆运动效率相同，可实现逆传动。 度高，正逆运动效率相同，可实现逆传动。预 紧后刚度好，定位精度高（重复定位精度高） 紧后刚度好，定位精度高（重复定位精度高） 缺点： 缺点 不自锁，需附加自锁装置，抗振性差， 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。 复杂，制造工艺要求高，成本较高。
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滑动螺旋的结构与材料
（一）螺母结构 整体式——结构简单，但磨损后精度 结构简单， 1）整体式 结构简单 较差。 较差。
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滑动螺旋的结构与材料
适合于双向传动， 2）组合式——适合于双向传动，可提高传 组合式 适合于双向传动 动精度，消除空回误差， 动精度，消除空回误差，磨损后可补偿间 隙。
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源自文库
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四、学生活动
学生分成三组进行， 学生分成三组进行，按照上述设计的方法 步骤进行实地设计计算。同时思考以下问题： 步骤进行实地设计计算。同时思考以下问题： a.传力螺纹有哪几种 各有什么特点？ 传力螺纹有哪几种？ a.传力螺纹有哪几种？各有什么特点？常用的 传力螺纹是哪一种？为什么？ 传力螺纹是哪一种？为什么？ b.回忆梯形螺纹的代号与标记方法 回忆梯形螺纹的代号与标记方法。 b.回忆梯形螺纹的代号与标记方法。 c.说明传力螺纹的运行速度和转速有什么关系 说明传力螺纹的运行速度和转速有什么关系？ c.说明传力螺纹的运行速度和转速有什么关系？ 螺旋传动类型选择的依据是什么？ 螺旋传动类型选择的依据是什么？ d.分析螺旋传动的优缺点 分析螺旋传动的优缺点。 d.分析螺旋传动的优缺点。 e.螺旋传动的牙形有哪几种？ e.螺旋传动的牙形有哪几种？ 螺旋传动的牙形有哪几种 f.分析常用螺旋传动的失效形式 分析常用螺旋传动的失效形式。 f.分析常用螺旋传动的失效形式。
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理论实训一体化教学
由于螺旋压力机中螺旋传动的设计属于 验证性设计， 验证性设计，为了更好的加强学生的设计能 力，特安排学生实训项目：项目三 设计螺旋 特安排学生实训项目： 顶中的螺旋传动。 千斤 顶中的螺旋传动。
自主学习知识：螺旋运动方向的判定
判定方法如下： 判定方法如下 右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手。 右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手。手握空 四指指向与螺杆（或螺母）， ），回转方向相 拳，四指指向与螺杆（或螺母），回转方向相 大拇指竖直。有两种情况： 同，大拇指竖直。有两种情况： 若螺杆（或螺母）回转并移动， (1) 若螺杆（或螺母）回转并移动，螺母 或螺杆）不动，则大拇指指向即为螺杆（ （或螺杆）不动，则大拇指指向即为螺杆（或 螺母）的移动方向。 螺母）的移动方向。 若螺杆（或螺母）回转，螺母（或螺杆） (2) 若螺杆（或螺母）回转，螺母（或螺杆） 移动，则大拇指指向的相反方向即为螺母（ 移动，则大拇指指向的相反方向即为螺母（或 螺杆）的移动方向。 螺杆）的移动方向。
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三、探索与实践
根据载荷情况和工作情况，选择梯形螺纹。 根据载荷情况和工作情况，选择梯形螺纹。 1.耐磨性计算 1.耐磨性计算
表1 配对材料
许用压强 速度 v<12m/s 低速、 低速、人 力驱动
螺旋副的许用压强［ 螺旋副的许用压强［p］N/ mm2 钢对铸铁
4 ～ 7 10 ～ 18
钢对青铜
7 ～ 10 15 ～ 25
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
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二、设计目的
掌握螺旋传动的设计步骤； 1. 掌握螺旋传动的设计步骤； 熟悉梯形螺纹的国家标准； 2. 熟悉梯形螺纹的国家标准； 学会查表； 3. 学会查表； 掌握螺旋传动的强度计算知识。 4. 掌握螺旋传动的强度计算知识。
一、设计任务
设计手动螺旋压力机。 设计手动螺旋压力机。 已知： 已知： 工作载荷50KN 50KN， 工作载荷50KN，工作速 度 （允许速 ），单线螺 度误差 ），单线螺 载荷较平稳， 纹，载荷较平稳，环境 最高温度为38℃ 38℃， 最高温度为38℃，小批 量生产。 量生产。
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学习单元四 设计螺旋传动
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五、学生展示成果
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六、评价
1.学生评价 1.学生评价 2.教师评价 2.教师评价 找出每组学生在活动中的闪光点， 找出每组学生在活动中的闪光点，对选择 合适（ 合适（台式钻床带传动的设计属于验证性设 的成员组进行口头表扬鼓励， 计）的成员组进行口头表扬鼓励，对学生发 言进行归纳总结， 言进行归纳总结，对学生发言中的不足之处 提出自己的看法。 提出自己的看法。
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
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三、相关知识
(1) 滑动螺旋传动的组成
螺旋压力机的螺旋传动由螺杆和螺母组成， 螺旋压力机的螺旋传动由螺杆和螺母组成，属于螺 旋低副，传动形式为螺母固定，螺杆转动并移动。 旋低副，传动形式为螺母固定，螺杆转动并移动。
(2) 工作原理
螺旋压力机主要用于将回转运动转变为直线运动， 螺旋压力机主要用于将回转运动转变为直线运动， 同时传递运动和动力，属于传力螺旋。 同时传递运动和动力，属于传力螺旋。
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
学习单元一 设计带传动
任务一
设计台式钻床中 的普通V 的普通V带传动
学习单元四 设计螺旋传动
任务四
设计螺旋压力机中的螺旋传动
一、设计任务
设计手动螺旋压力机。 设计手动螺旋压力机。 已知： 已知： 工作载荷50KN 50KN， 工作载荷50KN，工作速 度 v = 8m / s （允许速 ），单线螺 度误差 ± 5%），单线螺 载荷较平稳， 纹，载荷较平稳，环境 最高温度为38℃ 38℃， 最高温度为38℃，小批 量生产。 量生产。
淬火钢对青铜
10 ～ 13 —
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三、探索与实践
F d 2 ≥ o.8 ψ [ p]
式中： 取为1.2 2.5； 为轴向力，单位为N 式中：Ψ 取为1.2 ～ 2.5；F为轴向力，单位为N； 为许用压强，查表1 ［p］为许用压强，查表1。 计算出中径后，再查机械设计手册， 计算出中径后，再查机械设计手册，查出梯形螺 纹的公称直径。 纹的公称直径。