螺旋传动

2．中径误差 大、小径处有较大间隙，互不接触，中径为配合尺寸
为使螺杆与螺母转动灵活、储存润滑油
∴应对中径上的间隙加以控制 3．牙型半角误差
当螺纹各牙间牙型角有 差异，会引起螺距变化， 从而影响传动精度 牙型角在螺纹全长上变 化不大（一次装刀切削）， 对传动精度影响小
（二）螺杆轴向窜动误差 螺杆轴肩端面与轴承止推面不垂直，有α1、α2的偏差
自锁条件： ψ ≤ ρ'
A B
效 率：
f arctan f arctan( ) cos
tan tan
三角螺纹摩擦大，效率低，应用于联接的螺旋 方螺纹应用于传递运动和动力的螺旋 ~~~~~~~补充知识结束~~~~~~~
三、滑动螺旋传动的计算（略） 计算——耐磨性、刚度、稳定性、强度 （一）耐磨性计算——螺杆的直径和螺母高度
l ——螺杆（或螺母）的位移 PH——导程（螺母转一圈所走过的轴向距离）
补充知识：
（一）螺纹的分类
按牙型: 三角形螺纹——联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹 内螺纹——在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹——在圆柱的外表面形成的螺纹 根据螺旋线绕行方向： 左旋——如图 右旋——常用
按位置：
不失稳的条件
EI a Fac 2 ( L) Fac S F (2.5 ~ 4) Fa max
2
（四）强度计算 1．螺杆强度计算
2
第四强度理论
2
4 Fa T d 2 3 0.2d 3 [ ] 1 1
2．螺纹强度计算 ∵螺杆强度>螺母强度 ∴验算螺母螺纹强度 Fa [ ] 剪切强度： dbn 3Fa h 弯曲强度： b [ p ] 2
A B
自锁条件：ψ ≤ ρ
2、三角螺纹 相当于楔形滑块与楔形槽的作用


2 FN sin FQ
f f F f 2 fFN FQ FQ f FQ sin cos
B
A
N N
Q
f f cos
力的关系：
°
——当量摩擦系数
°
F FQ tan( )
db n
（五）驱动力矩、效率和自锁 保证螺旋副转动灵活，反行程自锁 驱动力作用下，主动件 传力 从动件 tan tan( V ) Ph γ——升角， arctan d 2 f ρV——当量摩擦角 V arctan ，α－螺纹牙型半角 cos
轴向载荷作用下，如螺旋副不自锁，从动件 传力主动件
2．弹性联接结构
3．活动联接结构
五、影响螺旋传动精度的因素及提高传动精度的措施
传动精度——螺杆与螺母间实际相对运动保持理 论值的准确程度
（一）螺纹参数误差 1．螺距误差 单个螺距误差 螺距累积误差
螺杆的单个螺距误差和累积螺距误差皆影响传动精度
螺母的单个螺距误差和累积螺距误差不影响传动精度 在精密螺旋传动中螺杆的精度>螺母的精度
第九章 螺旋传动
第一节 概述
第二节
第三节
滑动螺旋传动
滚珠螺旋传动
第四节
静压螺旋传动简介
第一节 概述
螺旋传动是利用螺杆（丝杆）和螺母来实现传动的 回转运动 直线运动 组成：螺杆（丝杆）、螺母 两者直接接触有确定的相对运动（螺旋运动） 运动关系:
Ph l Ph 2 2
——螺杆，螺母间的相对转角
a．螺母固定，螺杆转动并移动
a．螺母固定，螺杆转动并移动 特点： 1)优点：精度高，结构简单，不需支承螺杆的轴承， 消 除了轴承误差对传动精度的影响。 2)缺点：外廓尺寸较大，几乎是工作行程的二倍。刚 性较差，仅适用于行程较短的情况。
图9-2测微目镜示数螺旋传动
转动手轮6，螺杆3转动并移动，因而推动分划板框 2移动，螺杆的移动距离即分划板的移动距离，并直接 从刻度套筒4和5中读出。
失效形式——螺纹的磨损，螺杆变形，螺杆、螺纹牙的断裂
Fa Fa P p [ p] H d hH 2 d 2 h P
Fa——轴向载荷 P——螺距 h——螺纹工作高度
d2——螺纹中径
H——螺母高度 h=0.5P 梯、矩形螺纹
考虑螺纹间载荷分布不均，螺母螺纹的圈数应小于10
（二）刚度计算 轴向载荷Fa引起的一个螺距变化量： PF TP 转矩T的作用下一个螺距长度转角 引起螺距变化 GI P 逆 P TP 2 PT 2 2GI P 顺 共同作用下的螺距变化量λP
tan( V ) tan
如要求自锁：η′≤0 自锁条件：
V
η要求尽量高——使转动灵活
四、滑动螺旋传动的设计原则 （一）传动型式的选择 根据其各自的传动特点，及实际工作情况的要 求：如精度、结构、刚度和传动其它特殊要求等 （二）螺纹类型的确定 精密机械中，螺旋传动螺纹的类型多用普通三 角形螺纹和梯形螺纹。 a)传动精度高低：精度要求高,用三角螺纹
b．螺杆传动、螺母移动
优点：结构紧凑，所占轴向空间略大于螺杆的工作 行程，刚度较大，适用于工作行程较大的场合，精 度较高。
缺点：零件较多，影响传动精度。此时螺母要限制 转动综合工艺性、装调等方面的因素，一般应用较 广泛，如车床的走刀机构、工具显微镜工作台的纵 向传动机械等。
图9-3测量显微镜纵向测微螺旋
梯形螺纹
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
d d d d 2 d 2 d 2 d 1 d 1 d1
P P P
P P P
外 外 外 螺 螺 螺 纹 纹 纹
锯齿形螺纹
30 ° 30 ° 30 °
外 外 外 螺 螺 螺 纹 纹 纹
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
33 ° ° 3 °
d d d d 2 d 2 d 2 d 1 d 1 d1
b)传动功率的大小：大用梯形螺纹，小用三角螺纹（细牙）
c)微动灵敏度：细牙三角螺纹的微动灵敏度较高 d)自锁性能（即不能反向传动），三角螺纹的自锁性能好 传动中一般用梯形，但当螺距t<1mm，不用梯形，加工困难
（四）主要参数的确定 螺杆的直径和长度、螺距、螺纹头数和螺母高 度等 一般可用类比方法确定，重要的传动按前述 的计算方法来确定或进行校核计算 设计时注意问题： 1．螺杆的螺纹部分的长度 LW≥lg+H（H为螺母高度，工作行程Lg) 螺纹的长度在此前提下应尽可能短些 2．为保证螺杆的刚度 L/d1≤10～15， 如L/d1>25，受压螺杆应进行稳定性验算
3．为避免周期误差应选用单头螺纹,传动精度高。 4．小转角大位移的情况用多头螺纹。
（五）螺纹公差 螺纹精度 公差带 旋合长度 公差带大小 公差带位置 即 即 公差等级 基本偏差
① 旋合长度↑，累积误差↑，仅用公差带大小不能表示 精度 ∴必须规定公差带在多大的旋合长度范围内有效。 旋合长度分长、中、短三种，表9－6 一般按中等长度考虑， ② 将不同的公差等级（即公差带大小）和基本偏差（即 公差带位置）组合，可得最终公差带。 例7H，8g（H7，g8——1998国标）
滑块上升时的效率：
A2 tg A1 tg
滑块上升时，ψ 越大则效率越高，当ψ =45º - ρ/2时，效率最 高，但升角过大加工太困难，一般 ψ < 20~25º 滑块下降时：
F FQ tan( )
°
°
若 ψ ≤ ρ，则 F ≤ 0，不加支持力F，滑 块在FQ的作用下不会自动下滑——自锁
d d d d 2 d 2 d 2 d 1 d 1 d 1
P P P
外 外 外 30 ° 30 ° 螺 30° 螺 螺 纹 P P 纹 P 纹
（二）螺纹的主要参数：
4）螺距P 7）升角ψ 1）大径d(D)：公称直径 2）小径d1(D1) ：计算强度 5）导程S tanψ=nP/πd2 3）中径d2=(d+d1)/2 6）线数n ：S=nP 8）牙型角α
转动手轮1（与螺杆2固连），螺母3产生移动，通过 片簧7带动工作台8移动。移动距离通过游标刻尺9及手轮1 的读数鼓读出。
c．螺母转动，螺杆移动 特点：结构要求限制螺母移动和螺杆的转动，结构较 为复杂，故应用较少。
d．螺杆固定
螺母又转又移
特点：结构简单、紧凑，但精度低，结构上难于实现 运动的连续传递，在多数常合下使用不便，故应用较 少，用作简易调整装置。
d d2 d1
L =nP(n=2)


d 1 d 2 d
P

h
~~~~~~~补充知识结束~~~~~~~
螺旋传动按作用分类： 1）读数螺旋机构 用于测量微量长度和传递数值反映被测物理量大 小的螺旋机构 2）传动螺旋机构 以传递运动为主，用于变换、传播运动和产生微 量位移，调节零部之间相对位置的螺旋机构 3）传力螺旋机构 一般传递的载荷较大、速度较低
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e．差动螺旋 差动螺旋传动是上述基本传动型式的组合 螺杆3左、右两段 螺纹旋向相同，导 程分别为Ph1和Ph2 可动螺母的移动距离
l ( Ph1 Ph 2 ) 若Ph1与Ph2相差很小，l很小——微动装置 2
如螺杆3左右两段旋向相反： l ( Ph1 Ph 2 ) 2
快速移动螺旋——快速夹紧装置
大 径 导 程 线 左 内螺 数 旋 纹中 径公 差带
6g — S
外螺 纹顶 径公 差带
旋 合 长 度
内螺 纹顶 径公 差带
外螺 纹中 径公 差带
相同时只标一个
（六）螺旋副零件与滑板联接结构的确定
螺旋副零件与滑板的联接结构对螺旋副的磨损和 传动精度都有影响。
结构设计要求： 1、消除空回 2、提高传动精度 3、减少螺旋副的磨损 常见联接结构： 1．刚性联接结构
Q

F FQ tan( )
N
②滑块下降
Q
FQ R F 0
F FQ tan( )
滑块上升时输入功：
R'
F'
vA
Q

F F f =f N R
A

A1 Fd 2 FQ tg ( )d 2
滑块上升的有效功：

B N
A2 FQ S FQd 2tg
④ 螺纹公差带的选用，表9-8
6级公差——基本级 *公差带——优先选择 H/h配合——最小间隙为零，多采用此配合 G/h，H/g——保证间隙，适用于要求快速装卸的螺纹
GB5796.3—86：传动丝杠、螺母副中30°梯形螺纹 JB2886—92：梯形螺纹丝杠，螺母精度标准
螺纹公差带的标记: M 20 × 2 / 2 左—5H 6H/ 5g
Fa P EA 拉 压
P PF PT
Fa P TP 2 EA 2GI P 3 10 (μm)
1000 P [ ] P
每米螺纹螺距累积变化量：
（三）稳定性验算
l/d 较大时，可能失稳而产生侧向弯曲的临界轴向载荷
根据螺旋线头数： 单头螺纹（n=1）——用于联接 双头螺纹（n=2）——如图 多线螺纹（n≥2）——用于传动
三角形螺纹（普通螺纹（粗牙、 细牙）、管螺纹）
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
矩形螺纹
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
60 ° 60 ° 60 °
外 外 外 螺 螺 螺 纹 纹 纹
d d d d 2 d 2 d2 d 1 d 1 d 1
螺旋传动按其接触面间的摩擦性质，可分为： 1）滑动螺旋传动
2）滚动螺旋传动 3）静压螺旋传动（流体液压）
第二节
滑动螺旋传动
一、滑动螺旋传动的特点
（1）降速传动比大——转角很大，直线位移量很小， 结构紧凑 （2）具有增力的作用——给主动件一个小转矩，从动 件可获得大Fa （3）能自锁——ψ<ρ时
（4）效率低，磨损快 二、滑动螺旋传动的型式及应用
补充知识： 螺旋副中力的关系、效率和自锁
1.矩形螺纹 已知：升角ψ ，摩擦系数f， 载荷FQ 求：A等速上升与等速下降时，水平力F的 大小，沿斜面上升的效率及其自锁条件 解：①滑块上升
arctan f
FQ R F 0
vA A

考虑A的平衡：
F f =fN R B
F R
（三）偏斜误差 螺杆的轴线方向与移动件运动方向不平行
（四）温度误差 由于温度（工作温度与制造温度的不同）引起的螺杆 长度和螺距发生变化