精密机械设计7PPT课件

1）降速传动比大。螺杆(或螺母)转动一转，螺母(或螺 杆)移动一个螺距。螺距一般很小，所以在转角很大 的情况下，能获得很小的直线位移。
2）具有增力作用。只要给主动件一个较小的转矩，从动 件即能获得较大的轴向力。
3）能自锁。 4）效率低，磨损快，不适于高速和大功率传动。
二、滑动螺旋传动的型式及应用
1）螺母固定，螺杆旋转并移动（测微目镜）。 2）螺母轴向固定但旋转，螺杆轴向移动。 3）螺杆轴向固定但旋转，螺母移动（测量显微镜）。 4）螺杆固定，螺母旋转并移动。
测量显微镜纵向测微螺旋
比较：螺杆移动，轴向空间＝2倍工作行程＋螺母厚度。 螺母移动，轴向空间＝工作行程＋螺母厚度。
5）其它 差动螺旋。
1
Ph1
2
Ph2
设螺杆3左、右两段螺纹 P1
3
P2
的旋向相同，且导程分别为
Ph1和Ph2。当螺杆转动角 时，可动螺母2移动距离为：
l 2Ph1Ph2
若螺杆3左、右两段螺纹的旋向相反，则有：
螺距( P )——相邻牙在中径圆柱母线上对应点的轴向距离。
导程( Ph )——同一条螺旋线上，相邻牙在中径圆柱母线 上对应点间的轴向距离。
升角( )——在中径圆柱上，螺旋线切线与垂至于螺纹
轴线的平面间夹角。
例：三头螺纹（图中仅画出两条）
tg Ph d2
第二节 滑动螺旋传动
一、滑动螺旋传动的特点
螺杆在转矩作用下，相应一个螺距长度产生转角为
TP
GI P 因而引起每一螺距的变化量为
当T逆螺旋方向作用 时上式取“＋” ， 顺螺旋方向作用时取
“－”
PT2P 2 P2T G P 2pI
式中， T——转矩； G——螺杆材料的剪切弹性模量； P ——螺距； Ip——螺杆极惯性矩；
在梯形螺纹刚度计算中，按螺纹中径计算较为合理
在梯形螺纹稳定性验算中，按螺纹中径计算
因此
Ia d24 64
Fac
2 EI a
mL 2
Fa c
2E d24
mL2 64
令
m
3E 64 m 2
式中，m —— 螺杆支承系数。
Fac
m
d
4 2
L2
支承系数m见表9－3。 为了保证螺杆不失稳，必须使
Fac Fa m ax
SF
式中，Famax —— 最大轴向载荷； SF —— 安全系数，SF＝2.5～4。
1、耐磨性计算 因为磨损的速度与螺纹工作表面的压强，使其小于
或等于许用压强，即
p FaP p
d2h H
式中， Fa——轴向载荷； d2——螺纹中径； h——螺纹工作高度；
P ——螺距； 关系 H——螺母高度；
梯形螺纹和矩形螺纹h＝0.5P；
三角形螺纹h＝0.5413P；
令H＝xd2，则
p FaP p
按摩擦性质分为 1） 滑动螺旋传动 2） 滚动螺旋传动 3） 静压螺旋传动
螺纹基本参数：
中径(d2)——和螺纹同轴的假想圆柱体，该圆柱的母线 通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
大径(d )——与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重合的假象圆 柱的直径，代表螺纹公称直径。
小径(d1)——与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假象 圆柱的直径。
第九章 螺旋传动
第一节 概 述
螺旋传动： 利用螺杆和螺母组成的螺旋副将旋转运动变为直线
运动的传动方式。
运动关系为：
l Ph 2
式中， l ——螺杆(或螺母)的位移； Ph ——导程；
——螺杆和螺母间的相对转角。
分类： 按螺旋传动在精密机械中的作用分为
1） 示数螺旋，进给传动。精度高，空回小； 2） 传力螺旋传动。强度高； 3） 一般螺旋传动。仅传递运动，无特殊要求。
2、刚度计算 螺杆在轴向载荷Fa和转矩T 作用下将产生变形，引起
螺距变化，从而影响螺旋传动精度。 因此，设计时应进行刚度计算，以便把螺距的变化
限制在允许的范围内。
螺杆在轴向载荷作用下，一个螺距产生的变化量为
P F
Fa P EA
螺杆受拉时上式 取“+”，受压
时取“－”
式中， Fa——轴向载荷；E——螺杆材料的弹性模量； P ——螺距； A——螺杆螺纹段截面面积；
d2h H
d2
Fa P
x hP
x值可根据螺母形式确定：对于整体式螺母，x＝ 1.2～2.5；剖分式螺母，x＝2.5～3.5。
算出的d2应根据标准圆整，并选取相应的标准公称 直径d及螺距P 。
考虑到螺纹间载荷实际分布不均匀，螺母螺纹的扣 数n（n＝H/P）应小于10，若n>10时，可考虑更换螺母 材料或增大螺纹直径。
（2） 螺纹强度计算 螺纹强度计算包括螺杆螺纹及螺母螺纹强度计算。
但由于螺杆材料强度一般比螺母材料强度高，因此只需 验算螺母螺纹强度。
设轴向载荷Fa作用于螺纹中径d2，并且忽略螺杆与 螺母之间的径向间隙，则螺母螺纹强度可按下式验算
l 2Ph1Ph2
三、滑动螺旋传动的计算
(一) 滑动螺旋传动的主要失效形式 螺纹磨损、螺杆变形、螺杆或螺纹牙断裂。
(二) 滑动螺旋传动的计算内容
耐磨性计算——限制螺纹间的压强。 刚度计算 ——限制螺纹变形。 稳定性计算——限制螺杆轴向压力下的侧弯。 强度计算 ——限制螺杆的许用正应力。
——限制螺母螺纹断裂。 驱动力矩、效率和自锁c
m
d
4 2
L2
4、强度计算 （1） 螺杆的强度计算
4Fa
d12
2
30.2 Td13
2
式中，[]—— 螺杆材料的许用应力； [ ]＝s /(3~5) (s 为材料的屈服极限)；
d1 —— 螺杆螺纹小径； Fa—— 轴向载荷； T —— 转矩。
Ad2 4 2
Ip d24 32
螺杆在轴向载荷和转矩作用下，一个螺距的变化量 为
PPF PT
为可靠起见，PF、PT以绝对值代入，有
P F EaPA2T G P2p I10（3 mm）
在长度为1m的螺纹上有1000mm/P个螺距（P的单位为
mm），因此1m长的螺纹上螺距累计变化量为
1P 00p 0 4 dF 2 2a E12G T 62 4 P d 16 0
3、稳定性验算 受轴向压力的螺杆，当轴向压力较大，且螺杆长度
与直径的比值较大时，螺杆可能失去稳定而产生侧向弯 曲，因此，应对螺杆进行稳定性验算。
根据工程力学，螺杆失稳时的临界轴向载荷为
Fac
2 EI a
mL 2
式中，L— 螺杆最大工作长度，一般为螺杆支承的距离； Ia —螺杆截面的截面惯性矩；
m —长度系数，与螺杆的支撑情况有关。