机械结构设计螺旋传动
普通螺旋传动课件
滚动螺旋传动的结构较复杂，制造难度较大 。
静压螺旋传动
01
02
03
04
传动精度高
静压螺旋传动的螺母和丝杠之 间采用液体静压力平衡间隙，
因此传动精度较高。
耐磨性好
由于液体静压力平衡间隙，摩 擦小，因此耐磨性好。
传动效率高
静压螺旋传动由于摩擦损失较 小，因此传动效率较高。
结构复杂，成本高
可靠性保证的措施
选用高可靠性的零部件
01
选用高可靠性、高质量的零部件，确保各部件的可靠性和稳定
性。
进行严格的可靠性测试
02
在产品开发阶段进行全面的可靠性测试，包括环境适应性测试
、振动测试、冲击测试等，确保产品的可靠性。
实施可靠性工程技术
03
通过可靠性工程技术，对产品进行可靠性分析、评估和优化，
确保产品的可靠性。
螺旋传动主要用于传递运动和动力， 如旋转运动转换为直线运动、调整机 械位置、测量和控制位置等。
CHAPTER 02
螺旋传动的分类与特点
滑动螺旋传动
结构简单，制造容易
滑动螺旋传动主要由螺母和丝 杠组成，结构简单，制造容易
。
传动精度低
由于滑动螺旋传动的螺母和丝 杠之间存在间隙，因此传动精 度较低。
耐磨性差
3. 压力调整：静压螺旋 传动的液压压力应适当 调整，以适应不同的工 况需求。压力调整可通 过溢流阀、减压阀等液 压系统元件实现。压力 调整值应根据试验数据 进行优化。
间隙密封螺旋传动的设计
• 间隙密封螺旋传动是一种利用间隙实现密封的螺旋传动方式。其设计重点在于 确定适当的间隙大小和形状，以及选择合适的材料和加工工艺。
CHAPTER 04
哈工大机械设计大作业螺旋传动设计千斤顶.
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书大作业名称：螺旋传动设计设计题目：设计螺旋起重器（千斤顶）班级：1215102设计者：张紫薇学号：1121510208指导教师：张锋设计时间：2014年10月6日哈尔滨工业大学目录一、设计任务书 (1)二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料 (2)2、耐磨性计算 (2)3、螺杆各部分尺寸计算 (2)4、螺杆强度校核 (2)5、螺母螺纹牙强度计算 (3)6、螺纹副自锁条件校核 (4)7、手柄设计…………………………………………………………………………………………… (4)8、螺杆的稳定性校核 (5)9、螺母外经及凸缘设10、底座设计………………………………………………………………………………………………611、其他零件相关尺寸 (7)三、参考文献 (8)一、设计任务书设计螺旋起重器，简图如下1、螺旋起重器已知数据：起重量F Q=30kN，最大起重高度H o=180mm（题号3.1.1）。
2、设计要求：(1) 绘制装配图一张，画出起重器的全部结构，按照装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏，编写技术要求。
(2) 对起重器各部分尺寸进行计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性进行校核。
二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45号钢，由参考文献[3]查得抗拉强度MPa 600b =σ，MPa 355s =σ。
螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。
2、耐磨性计算根据螺纹的耐磨性条件 []p hHd FPp s ≤=2π，引进系数2d H =ψ以消去H ，并且对于梯形螺纹，h =0.5p ，因此得[]mm 4.23226.110308.08.032=⨯⨯=≥p F d ψ式中2d ——螺杆螺纹中径，mm ；F ——螺杆所受轴向力，即起重量，kN ；ψ——根据螺母结构选定，对于整体式螺母取ψ=1.2~2.5，此处取ψ=1.6；[]p ——滑动螺旋副材料的许用压强，根据参考文献[2]中表8.11，当螺杆和螺母副材料分别是钢和青铜且低速滑动时，许用压强[]p =18~25，此处取[]p =22 。
机械设计基础螺纹连接与螺旋传动（教案）
机械设计基础螺纹连接与螺旋传动（教案）第7章螺纹连接与螺旋传动⼀、教学要求本章内容包括螺纹连接和螺旋传动两个部分，具体教学要求如下：1）了解螺纹的基本知识，了解标准螺纹连接件和螺纹连接的基本类型、特性、标准结构、应⽤场合等。
了解螺纹的预紧和防松。
2）掌握单个螺栓连接的强度计算。
会进⾏螺栓的受⼒分析，正确理解强度计算公式中各参数的含义，合理选择材料和确定许⽤应⼒。
3）掌握螺栓组连接的设计⽅法。
（1）了解螺栓组结构设计的原则。
（2）掌握4种典型螺栓组受⼒分析，学会确定出螺栓组中受⼒最⼤的螺栓受⼒情况。
4）了解提⾼螺栓连接强度的措施。
5）了解螺旋传动的类型、特点及应⽤。
⼆、重点、难点重点：1）单个螺栓连接的强度计算，尤其是承受轴向静载荷的紧螺栓连接的强度计算。
2）螺栓组连接的结构设计，四种典型受⼒情况下螺栓组连接的受⼒分析。
难点：1）承受轴向静载荷的紧螺栓连接中的⼒与变形关系，确定FΣ值。
2）受旋转⼒矩、倾翻⼒矩的底板螺栓组连接的受⼒分析。
三、教学安排四、教学思路设计本章主要内容包括两个部分：第⼀部分为螺栓连接，是本章着重讨论的部分；第⼆部分为螺旋传动，仅作概念性介绍。
从螺纹连接的基本知识（参数、类型、标准代号），开始讨论其连接的预紧与防松。
根据连接的⼯作情况得出松螺栓连接与紧螺栓连接⼆⼤类。
在不同⼯作情况下，可得出不同失效形式和受⼒分析。
⾸先讨论单个螺栓连接的设计计算，然后分析螺栓组连接的设计计算，即求出螺栓组中受⼒最⼤的螺栓及结构设计。
第7章第1讲⼀、讲授时注意⼏点1. 7.1 螺纹连接的基本知识这节内容要注意三点：（1）右、左旋螺纹判别必须绝对正确。
（2）螺距P和导程P h的概念⼀定要搞清，P h=n·P（3）螺栓连接可分为普通螺栓连接和铰制孔⽤螺栓连接两种，需了解这两种连接的特点与应⽤。
2. 7.2 螺纹连接的预紧与防松了解防松装置的防松原理及常⽤类型，重点了解利⽤摩擦防松的⽅法和特点。
机械设计(1)
二、受剪螺栓联接的强度计算
采用铰制孔螺栓联接时，被联接件上的外载荷是靠螺栓杆的 剪切及螺栓杆与被联接件之间的挤压来传递，故联接只需较 小的F'，一般忽略不计。
h3
Fs
d0
Fs Fs
Fs Fs
h
h1 d0
h2
Fs
强度条件 F
1）螺栓杆的抗剪切条件： ）螺栓杆的抗剪切条件：
τ=
4 2）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为： ）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为：
σ=
F′ 1 πd12 4
F′ d2 tan( + ρv ) ψ 2 1 πd13 16
F'
T1
T1 τT = = WT
T3 T4
F'
一般情况
对于M10~M68普通螺栓，有如下统计规律： 普通螺栓，有如下统计规律： 对于 普通螺栓
tan ρ v = 0.17
d 2 = 1.1d1
tanψ = 0.05
Fs max =
Trmax
z
ri2 ∑
i =1
受轴向载荷Q的螺栓组联接
每个螺栓承受的工作载荷为： 每个螺栓承受的工作载荷为：
F Q
Q F= z
D p
螺纹联接
第五节 螺纹联接的强度计算
概述
普通螺栓联接在工作时，螺栓主要受轴向拉力，故又 称受拉螺栓联接。在静载荷作用下：螺栓的主要失效 形式为螺纹部分的塑性变形或断裂；在变载作用下， 螺栓的主要失效形式为疲劳断裂。 铰制孔用螺栓联接，其工作时，螺栓只承受横向载荷， 故又称受剪螺栓联接，其主要失效形式为螺栓剪断、 栓孔或孔壁压溃。
1）确定拧紧力矩
F'预紧力 预紧力 T拧紧力矩 拧紧力矩 T1螺纹阻力矩 T2螺母支承面摩擦力矩 T3螺钉头支承面摩擦力矩 T4夹持力矩
机械设计基础之螺旋传动
高度第为一H、螺距为p，螺纹旋合圈数为Z=H/p、螺纹工作高度为h、
承压项面积为A，螺纹工第作二面上的第压二强为 ps。
项 项 则螺纹的耐磨性条件为： 校核耐磨性
ps
F A
F
d 2 hZ
Fp
d 2 hH
[ p]
MPa
若按耐磨性条件设计螺纹中径d2 时，可引用系数
《机械设计（Ⅲ）（零件）》
第十章 螺旋传动
technische universiteit eindhoven
一、概述
第 项1.螺一旋传动结构第、二原理第二 项 项 螺旋传动特点：
螺母 螺杆
结构紧凑，机械增益高； 传动平稳、精度高； 易于自锁； 磨擦磨损大，效率较低
工作原理：
通过螺纹结构，将回转运动转化为轴向直线运动，同时传递能量和力； 回转运动←→直线运动；
项项
螺旋千分尺
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可 动刻度有50个等分刻度，旋转每个小分度， 相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm。 所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还 能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又 名千分尺。
Power Screw
technische universiteit eindhoven
第一 项
第二 第二 项项
螺旋千斤顶
Power Screw
technische universiteit eindhoven
第一 项
第二 第二 项项
立式加工中心
Power Screw
technische universiteit eindhoven
根据用途分类
第一 1、传力螺旋 项 第二 第二 以传递动力为主，要求用较小的转矩
机械设计极品课件之螺纹联接与螺旋传动
8.3 单个螺栓联接强度计算
2.紧螺栓联接
只受预紧力紧螺栓联接 螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的符合应力状态。
螺栓危险界面上的拉伸应力为
F0
d12
4
螺栓危险界面上的扭转剪切应力为
T1
d13
F0 tan(l v ) d2 / 2 d13
16
16
8.3 单个螺栓联接强度计算
对于常用的单线、三角形螺纹的普通螺栓，取fv=tanv=0.15，简化
➢滚动摩擦系数小，传动效率高
➢启动扭矩接近运转扭矩，工作较平稳
➢磨损小且寿命长，可用调整装置调整间隙，传动精度与 刚度均得到提高
➢不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动
8.8 滚动螺旋简介
滚珠丝杠的缺点 ➢结构复杂，制造困难 ➢在需要防止逆转的机构中，要加字所机构 ➢承载能力不如滑动螺旋传动大
滚动丝杠多用在车辆转向机构及对传动精度要求较高的 场合。
螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1,然后按照标 准选定螺纹的公称直径（大经）d等。
8.3 单个螺栓联接强度计算
8.3.1 受拉螺栓联接 1.松螺栓联接 强度条件：
F A
F
d12
[ ]
设计公式： 4
d1
4F
[ ]
式中[s]为松联接螺栓的许用拉 应力（MPa）,查表
d1计算出后,再按标准查选螺纹的公称直径。
常用的防松方法:
摩擦防松
•弹簧垫圈
机械防松:
•开口销
其他防松
•对顶螺母 •带翅垫片
•尼龙圈锁紧螺母 •止动垫片
8.3 单个螺栓联接强度计算
单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。
根据联接的的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受 拉螺栓和受剪螺栓，两者失效形式是不同的。
机械设计基础-5.9螺旋传动
第九节 螺旋传动一、螺旋传动的类型和应用螺旋传动是用螺杆和螺母传递运动和动力的机械传动，主要用于把旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。
按相对运动关系，螺旋传动常用的运动形式有以下三种：1、螺杆原位转动、螺母移动，多用于机床进给机构；2、螺母固定、螺杆转动和移动，多用于螺旋压力机构中；3、螺母原位转动、螺杆移动，用于升降装置。
图a 螺杆转动，螺母移动 图b 螺母固定，螺杆转、移动 图c 螺母转动，螺杆移动按用途不同分为⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧→冰箱的地脚螺旋。
：电之间的相对位置。
例如—用于调整并固定零件—调整螺旋：。
千斤顶、螺旋压力机等得大的轴向力。
例如：，获用螺旋斜面的增力原理—主要以增力为主，利—传力螺旋：作台等进给机构。
刀架、工的直线运动。
例如：机床度，回转的运动精通常要求具有较高—主要用来传递运动，—传导螺旋：1、传动螺旋它以传递动力为主，要求用较小的转矩产生较大的轴向推力。
一般为间歇工作，工作速度不高，而且通常要求自锁，如千斤顶(图c)，搬动手柄对螺杆加一个转矩，则螺杆旋转并产生很大轴向力推力以举起重物。
左右螺旋提升机构也是一个主要的应用。
2、传导螺旋它以传递运动为主，常要求具有高的运动精度。
一般在较长时间内连续工作，工作速度也较高。
例如用于机床进给机构的传导螺旋，螺杆旋转，推动螺母连同滑板和刀架作直线运动。
机床进给螺旋 带传动用调整螺旋 3、调整螺旋它用以调整并固定零件或部件之间的相对位置。
一般不在工作载荷作用下转动，要求能自锁，有时也要求有很高的精度。
例如用于带传动张紧的调整螺旋。
在调整带的张紧力时，先松开螺栓，旋转调整螺旋，把滑轨上的电动机推到所需的位置，然后再将螺栓拧紧。
按摩擦性质不同分⎪⎩⎪⎨⎧↑↑↓。
润滑。
的高压油实现液体静压静压螺旋：靠外界输入便。
，但结构复杂，加工不滚动螺旋：，但摩擦大加工方便，利于自。
锁滑动螺旋：结构简单，ηηη滑动螺旋 滑动螺旋结构简单，便于制造，易于自锁，应用范围较广。
机械设计基础第十四章.
dd
dd
3）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
k dd k nn
nn
4）紧定螺钉 锥 端——适于零件表面硬度较低不常拆卸场合 平 端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适 于经常拆卸 圆柱端——压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置.
dd
ll
tt
XX
ll
bb
2——圆柱销
3——弹簧
4——螺钉
重要联接若不能严格控制预紧力，而只靠安装经验来拧紧螺栓时，为 避免螺栓拉断，通常不宜采用小于M12的螺栓，一般采用M12-M24的螺栓
2、螺纹防松
(1)、防松目的 螺纹联接一般都能满足自锁条件，拧紧后螺母和螺栓头部等支承面 上也有防松作用，所以在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹联接不会自 动松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情 况下，螺纹联接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致联 接失效。 螺纹联接一旦失效，将严重影响机器的正常工作，甚至造成事故。因 此，为保证联接安全可靠，设计时必须采取有效的防松措施。
4）螺 距 P ——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离 5）导程（S）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面母线上的对应两点 间的轴向距离 6）线 数 n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4 螺距、导程、线数之间关系：S =nP
7 ） 螺 旋 升 角 λ —— 中 径 圆 柱 面 上 螺 旋 线 的 切 线 与 垂 直 于 螺 旋 线轴线的平面的夹角 tan λ = S/π d2 = nP/π d2 8）牙型角α ——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角 9）牙型斜角β ——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角
机械设计基础第10 章 螺纹连接与螺旋传动答案
第10 章 螺纹连接与螺旋传动四、简答题2.螺纹为什么要防松？防松方法有哪些？各适用于什么场合？答：用于联接的普通螺纹一般都具有自锁性，在静载荷作用下不会自动松脱。
但在（1）冲击、振动或变载荷下，螺纹副和支承面间的磨擦力会下降；（2）在温度变化中，联接件与被联接件之间的温度变形有差异，或发生蠕变，使预紧力或摩擦力减小，甚至松脱。
因此在设计时就应注意螺纺联接的防松问题。
防松的根本问题是阻止螺纹副的相对转动。
具体防松措施有三种：（1）摩擦防松（弹簧垫圈、双螺母、尼龙圈锁紧螺母等）；（2）机械防松（开口销与槽形螺母、止动热圈等）；（3）破坏性防松（冲击、粘合等）。
机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而破坏性防松称为不可拆卸防松。
五、计算题2．用两个10M 的螺钉固定一牵曳钩，若螺钉材料为Q235，装配时控制预紧力，接合面磨擦系数15.0=f ，求其允许的牵曳力。
、解：解 查教材表10-6得 Q235的屈服极限MPa S 235=σ，查教材表10-6得，当控制预紧力时，取安全系数3.1=S 由许用应力 MPa S S 1813.1235][===σσ查教材表10-1得 10M 的小径mm d 376.81= 由公式[]σπσ==4/3.121d F a e 得 预紧力 N d F a76683.14376.81813.14/][221=⨯⨯⨯==ππσ由题图可知1=m ，螺钉个数2=z ，取可靠性系数3.1=C 牵曳力 N Cmf zF F a 17703.115.0176682=⨯⨯⨯==3.两根梁用8个6.8级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力kN 40=F ，摩擦系数15.0=f ，控制预紧力。
试确定所需螺栓直径。
FF解：已知螺栓数目8z =，结合面数2m =,取防滑系数 1.2f k =,则螺栓所需预紧力F’为1.240000'20000..0.1582t K F F N z m μ⨯===⨯⨯查表10-6得240s Mpa σ=，安全系数 1.3s S =，则得[]240/1.3184.6S s S Mpa σσ===所需螺栓直径：14 1.32000013.4184.6d mm π⨯⨯==⨯圆整后得螺栓尺寸16d mm =,故螺纹为M16.4.图示的凸缘联轴器，材料为HT200，用8个M16的螺栓联接，螺栓性能等级为8.8级。
哈工大机械设计大作业螺旋传动设计(千斤顶)
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书大作业名称：机械设计大作业设计题目：螺旋传动设计班级：设计者：学号：指导教师：宋宝玉设计时间：2014·10·03哈尔滨工业大学目录1设计题目-------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2螺母、螺杆选材----------------------------------------------------------------------------------------------3 3耐磨性计算-----------------------------------------------------------------------------------------------------3 4螺杆强度校核-------------------------------------------------------------------------------------------------3 5螺纹牙强度校核----------------------------------------------------------------------------------------------4 6螺纹副自锁条件校核---------------------------------------------------------------------------------------5 7螺杆稳定性校核----------------------------------------------------------------------------------------------5 8螺母外径及凸缘设计---------------------------------------------------------------------------------------6 9手柄设计--------------------------------------------------------------------------------------------------------6 10底座设计-------------------------------------------------------------------------------------------------------7 11各部分尺寸及参数-----------------------------------------------------------------------------------712参考资料-------------------------------------------------------------------------------------------------------81、设计题目螺旋起重器〔千斤顶〕已知条件：3.1.2起重量Q F =40KN ，最大起重高度H=200mm 。
《机械设计基础》第九章 螺纹联接和螺旋传动
止动垫片防松
原理：螺钉拧紧后，将双耳止动垫圈 分别向螺母和被联接件的侧面折 弯贴紧，即可将螺钉琐住。 特点：结构简单，使用方便，防松可靠。 串联钢丝防松
原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内， 将各螺钉串联起来，使其相互制动。 但需注意钢丝的穿入方向。 特点：适用于螺钉组联接，拆卸不便。
机械设计基础
对顶螺母防松 原理：两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始 终受到附加的压力和摩擦力的作用。 特点：结构简单，防松效果好，适用于低速、 平稳和重载的固定装置的联接。 尼龙圈锁紧螺母防松 原理：螺母中嵌有尼龙圈，装配后尼龙圈 内孔被胀大，箍紧螺栓。 特点：尼龙弹性好，与螺纹牙接触紧密， 摩擦大。但不宜用于频繁装拆和高温 场合。 机械设计基础
机械设计基础
弹簧垫圈防松 原理：螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的反 弹力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口 的尖端抵住螺母与被联接件的支承面也 有防松作用。 特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击 载荷作用下，防松效果较差，用于一般 的联接。 弹性带齿垫圈防松 原理：与弹簧垫圈相似。 特点：分外齿和内齿，无开口，弹力均匀， 比弹簧垫圈防松效果好。但它不宜用于 经常装拆或材料较软的被联接件。 机械设计基础
冲点防松 原理：拧紧螺母后，在内外螺纹 的旋合缝隙处用冲头冲几个 点，使其发生塑性变形，防 止螺母退出。 特点：属破坏性防松，不能重复 装拆，用于一次性联接。 胶接防松 原理：用粘合剂涂于螺纹旋合表 面，拧紧螺母后粘合剂能自 行固化，起到防松效果。 机械设计基础
9.4.3 螺栓组联接结构设计注意事项
机械设计基础
9.2 螺旋副的受力分析、自锁和效率
螺纹联接与螺旋传动都要借助外螺纹和内螺纹组成螺旋副。螺旋副按牙 型不同可分为牙型角α=0（矩形螺纹）和牙型角α≠0两大类。
介绍螺旋传动的设计理念与结构方法[整理版]
![介绍螺旋传动的设计理念与结构方法[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/10f5350a58eef8c75fbfc77da26925c52cc591fc.png)
介绍螺旋传动的设计理念与结构方式1．滑动螺旋传动的结构螺旋传动的结构主要是指螺杆和螺缉的固定与支承结构形式。
当螺杆短而粗且垂直布置时，如起重的传力螺旋，可以利用螺母本身作为文承。
顺当炽杆纫而长巳水平布置时，如机床的丝杯，应在螺杆两端或中间附加支承，以提高螺仟的作刚度，其支承结构和轴的支承结构基本相同。
螺旋的结构肖整体式螺旋、刘分式螺母和组合式螺母等形式。
整体式螺母结构简单，但因磨损而产生的轴向间隙不能补偿，故只适用于精度要求不高的螺旋传动。
剖分式螺碌和组合式螺母能补偿旋合螺纹的磨损和消除轴向间隙，可以避免反向传动时的字行程，故广泛应用于经常正反转的传导螺旋小。
滑动螺旋传动中多采用梯形或锯齿形螺纹，且常用右旋螺纹。
传力螺旋和调整螺旋要求自锁时，应采用单线螺纹；对于传导螺旋，为‘厂提高其传动效率和直线运动速度，可采用多线螺纹。
2．螺纹的基本参数圆柱内螺纹和外螺纹。
螺纹的基本要素包括螺纹的牙型、直径、线数、螺距和导程、旋向以及升角。
(1)螺纹的牙型。
1)螺纹牙。
在加工螺纹的过程中，由于刀具的切入形成了连续的凸起和沟福两部分。
螺纹凸起的部分称为螺纹牙，其顶端称为螺纹的牙顶；螺纹沟槽部分的底部称为螺纹的牙底。
2)牙型。
在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为牙型。
由螺纹的形成原理可知，牙型即是沿螺旋线运动的平面团形。
常见的螺纹牙型有子角形、梯形和锯齿形等。
3)牙型角。
在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹牙型的两个侧边之间的夹角称为牙型角表示。
4)牙侧角。
螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂线之间的夹角称为牙侧角，用辟表不。
5)牙型高度。
牙顶到牙底的垂直距离称为牙型高度．用A表示。
(2)螺纹的直径。
1)大径。
螺纹的最大盲径称为大径，即与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重仑的假想圆柱的直径c外螺纹的大径用J表示，内螺纹的大径用D表示。
在有关螺纹的标准中，大径称为螺纹的公称直径。
2)小径。
螺纹的最小直径称为小径，即与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆枚的直径。
第05章螺旋传动1
f ϕ v = tg cosα f为螺纹表面摩擦系数(表5-6), α为螺纹牙形半角。
−1
三.螺旋传动的设计和计算
②承受与螺 杆轴线有偏心 距为a的轴向 载荷Fa，相当 于计算有一轴 向载荷Fa和一 力矩aFa作用 在此螺杆轴线 上，由此引起 的摩擦力矩。
aFa=N0b
三.螺旋传动的设计和计算
aFa 1 Fn = b sin α
§5-1螺旋传动的类型、特点和应用
在螺旋传动中，螺杆和螺母的相对运动 关系为：
zt l= ϕ 2π
(5-1)
式中： l－螺杆或母移动的距离或行程； t－螺杆(螺母)的螺距； z－螺纹线头数，常用z=1； ϕ－杆螺母间的相对转角；
一.螺旋传动的类型和应用
按用途分类 ⑴传力螺旋 传递动力，承受较大的载荷，传动精度要 求较低，要具有足够的强度。 ⑵测量螺旋(称示数螺旋) 精确地传递相对运动或位移，要求传动精 度高、回差小、运动灵活。 ⑶一般传动螺旋 精确定位，要求螺纹不松动，自锁，一般 的传动。
通常螺纹的圈数n≤10。
三.螺旋传动的设计和计算 ⑵刚度计算 螺杆受轴向载荷时，一个螺距的变化量 λFt为： 式中： λ F ---一个螺距的变化量； Fa---轴向载荷； t---螺距； E---螺杆材料拉压弹性模量， 对于钢： E=2.0×105MPa； A---螺杆螺纹截面面积，对梯形螺纹按螺纹中 径计算；螺杆受拉时上式取“＋”号，受压时取“－” 号。
三.螺旋传动的设计和计算
2.螺旋传动的设计方法：类比法和计算法 类比法 ⑴螺杆工作长度L，应满中仪器的行程要求， 设计时L应为:
L ≥ l1 + l2 + l3
(5-３)
式中：l1 ---精密机械与仪器需要的行程； l2---螺母的工作轴向长度(或高度); l3 ---满足精密机械与仪器行程要求 外适当的余量，一般 5~10mm。
机械设计基础第12章螺旋传动
实例二：汽车转向器中的螺旋传动
螺旋传动的特点
在汽车转向器中，螺旋传动具有结构紧凑、传动效率高、可靠性好等优点。通过调整螺旋的 导程和转速，可以实现汽车转向的灵活性和稳定性。
螺旋传动的优势
相比其他驱动方式，如链条驱动、齿 轮驱动等，螺旋传动在升降机中具有 更高的承载能力和运行平稳性，能够 满足不同高度和负载下的升降需求。
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旋转运动
当主动件固定不动时，从 动件绕螺旋轴作旋转运动。
螺旋传动的效率计算
滑动摩擦效率
总效率
考虑螺旋副间滑动摩擦时的效率，与 摩擦系数、法向力和切向力有关。
综合考虑滑动摩擦和滚动摩擦时的效 率，是评价螺旋传动性能的重要指标。
滚动摩擦效率
考虑螺旋副间滚动摩擦时的效率，与 滚动体的形状、大小和数量有关。
机械设计基础第12章螺 旋传动
目 录
• 螺旋传动概述 • 螺旋传动的工作原理 • 螺旋传动的类型与结构 • 螺旋传动的参数设计与计算 • 螺旋传动的材料、制造与热处理 • 螺旋传动的润滑与密封 • 螺旋传动在机械设计中的应用实例
01
螺旋传动概述
定义与分类
定义
螺旋传动是利用螺旋副传递运动和 动力的一种机械传动方式。
分类
根据螺旋副的摩擦性质，螺旋传动 可分为滑动螺旋传动、滚动螺旋传 动和静压螺旋传动三种类型。
螺旋传动的特点
优点 结构简单，制造方便，易于自锁。
传动平稳，噪声小，工作可靠。
螺旋传动的特点
• 能实现大传动比和远距离传动
04
机械设计基础：11螺纹联接与螺旋传动
细牙：自锁性能更好。常用于承受冲击、振动及变 载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置中。
细牙的缺点：牙小，螺距小，螺纹深度浅，小径较大， 相同载荷下磨损快，易脱扣。
5、旋向
螺纹按旋向分类：左旋螺纹和右旋螺纹 （常见）
左
右
旋
旋
螺
螺
纹
纹
§9-2 螺纹联接的基本类型与螺纹连接件
（basic types of screw link and thread connector）
原理： 外循环：径向尺寸大 内循环：本圈内循环
结论：
当 时，不论F多大，也无法使
滑块移动 自锁。
自锁
N21 V12
1P
F21
2
Q
F
自锁条件——
F R21
V12
1
R21 F
V12
2
2
不自锁
自锁(边界情况)
R21 F
V12
2 自锁
2、槽面移动副的摩擦
力分析：
槽侧面总摩擦力 F21 2N 21 f
2N21 sin F cos
2 N 21
驱动力 P Q tg( ) P0 Q tg
Q
V12
P
P R21 + Q
R21
效率 P0 tg P tg( )
滑块沿斜面等速上行，相当于拧紧螺母
0
（工作行程），不要求自锁。由 0 得
2
当摩擦角 不变时，效率 是升角 的函数。见下图
由 d 0 d
Байду номын сангаас
得 = 45– /2 时，效率最高。
fnf21212??n211q2??sinffv??ffv??槽面接触的摩擦力大于平面接触的摩擦力????cossin221fn??????sincos221fn??????sincos22121fffnf????令vvf??tg??q12??fnn21n2121q??fv12ft槽侧面总摩擦力槽面接触的当量摩擦系数q12??fnn21n21自锁条件若若ft??f21则静止的滑块仍然静止自锁21q??fv12ftvfff??cos21????sin????fftvf??????cossinvvfarctan????????二螺纹机构的效率和自锁螺旋副螺母与螺杆的相对运动?滑块沿斜面运动假设
《机械设计》第五章螺纹连接和螺旋传动
螺纹 螺纹联接的类型和标准联接件 螺纹联接的预紧和防松 螺纹联接的强度计算 螺栓组联接的设计 提高螺纹联接强度的措施 螺旋传动 键联接和花键联接 其它联接
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联接的目的
便于机器的制造、安装、运输、维修以 及提高劳动生产率。
学习目标
熟悉机器联接中常用的各种联接件的结 构、类型、性能和应用场合，掌握设计理 论和选用方法。
特点：工作时受剪，除起 联接作用外，还起定位 作用。
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3.双头螺柱联接
特点：用于有一联接件较厚，并经常装拆的场合，拆卸时只 需拧下螺母即可。
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4.螺钉联接
螺钉拧入深度H 钢或青铜 H≈d 铸铁H=(1.25∽1.5)d 铝合金 H=(1.5 ∽2.5)d
特点：用于有一联接件较厚，且不需经常装拆的场合。
F0
F C1 C1 C2
F
编辑课件
方法 设计时，一般可先按静载荷强度计算，初定螺栓直径，然后再
校核其疲劳强度。 由于影响变载荷零件疲劳强度的主要因素是应力幅，故这里的
螺栓疲劳强度的校核公式为
am2 axmi nC 1C 1 C 22 d F 1 2a
式中［σa］—螺栓的许用应力幅，MPa。
1.提高联接的紧密性 2.防止联接松动 3.提高联接件强度
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防止联接松动
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提高联接的紧密性
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（二）控制预紧力的方法 原因：T↑→ F ↑→ 拉断、滑扣
T↓→不能满足工作要求 方法：
1.控制应力或应变 2.控制拧紧力矩 3.控制拧紧力臂 4.测量螺栓伸长量
编辑课件
控制应力或应变
5.1 螺栓组联接的结构设计
1．目的：合理解决联接结合面的几何形状，确定螺栓布置方 式及个数；
机械设计第五章-螺纹连接与螺旋传动精选全文
3.防松的方法：
• 摩擦防松：摩擦防松简单方便，不如以下两种方法可靠。 • 机械防松： 机械防松可靠，可和摩擦防松联合使用。 • 永久防松：用于不再拆卸连接。这种方法是将螺旋副变成非运动副，
底板受力分析
C2
F1m Fm
B2
Fm
F2m
B1
F
C1
F2
F1
螺栓所受的工作拉力
Fmax Fi
变形条件：F1 F2 Fz Fmax
Lz Lmax
L1 L2
螺栓所受的 工作拉力与距 离成正比
Li
Lm a x
变形条件：F1 F2 L1 L2
Fz Lz
Fmax Lmax
Fi
Fmax Lmax
§5-3 螺纹连接的预紧
在装配时，螺纹连接都必须预紧。对于重要的螺纹连接，还应 控制其预紧力的大小。
1.预紧力： 使连接在承受工作载荷之前预先受到力的作用， 这个力称为预紧力。
2.预紧的目的：
1）增加连接的可靠性； 2）增加连接的刚性； 3）防松； 4）受横向载荷作用时，增大
摩擦力，防止相对滑动； 5）增大疲劳强度。
普通螺栓连接
两种情况的工作原理不同！
铰制孔用螺栓连接
1）普通螺栓组连接
螺栓组受力 F 单个螺栓受力 F 0
受力平衡条件： fF0 zi K s F
或
F0
K s F fzi
f ___ 接合面间的摩擦系数，P76表 5 5； i ____ 接合面数目； Ks ___ 可靠性系数（防滑系数），取 1.1～1.3。
特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工。它综合了
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双螺杆成型机 供料恒定性 具有压力建立可控性
行星式成型机和双螺杆成型机双剑合璧是直接挤出加 工的最佳解决方案
行星螺杆和双螺杆
螺旋传动设计
滑动螺旋副材料
p274 表8-6
螺旋传动的设计计算 螺旋副强度计算模型的建立 初步确定螺旋尺寸的两种方法
（螺母）螺纹牙强度计算
差动螺旋
导程不同或旋向不同的螺纹零件和其它螺纹零 件形成的螺旋传动
－螺纹导程不同
－螺纹旋向相反
差动螺旋
导程不同
旋向相反
小结
能够产生微小位移的螺旋
小导程螺纹 加工难度大 精度无法保证
利用特殊大螺纹零件来产生微小位移 在生产上具有重要意义
行星螺杆和双螺杆
K‘2001上巴顿菲尔挤出技术大放异彩
提出行星螺杆挤出机和双螺杆挤出机，都能被用作计 量单元
螺旋传动装置的工作原理
通过螺纹结构，将回转运动转化为轴向 直线运动，同时传递能量和力。
螺旋传动的特点
优点 传动比大 精度较高 能够实现自锁 结构简单﹐传动平稳﹐无噪音 缺点 磨擦磨损大，效率较低
螺旋传动的特点
传动比大
传动比大，从而可用较小 的转矩得到较大的轴向推 力
常用于起重，夹紧等
螺纹牙受力分析模型的建立 螺纹牙失效的主要形式
磨损、剪切、弯曲
强度计算公式
耐磨性计算----式（8-1） 剪切计算----式（8-4） 弯曲计算----式（8-5）
图8-7
螺纹副的耐磨性计算：
p Q Q QP
A d2h d2hH
（MPa) 式（5-43）
设计之初的四个未知数
处理方法----取系数来消除未知数的个数。令：
谐波螺旋
波发生器H 柔轮螺杆1 刚轮螺母2
波发生器H转动
快速转动>>慢速移
柔轮螺杆1变形
动
螺母2与螺杆1有相对转动
螺杆1产生微量轴向位移
偏心螺旋
基本结构
1为普通标准螺杆 2为螺距相同而直径较大的螺母 3为滚动轴承 4为输出件，慢速输出
偏心螺旋
纯滚动观点
接触点k具有相同的速度 螺母的半径>螺杆，所以其转速<螺杆 螺杆转动一周，螺母轴向移动<一个螺距比
按用途
传力螺旋 传导螺旋 调整螺旋
夹紧装置
传力螺旋
千斤顶
压纸机
千斤顶
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
应用
千斤顶
传导螺旋
齿
轮
实
验
仪
小
型
车
床
调整螺旋
收音机的调整螺旋
微调螺旋
螺旋测微器
螺旋传动的分类
按螺旋副的摩擦性质
滑动摩擦螺旋 滚动摩擦螺旋 静压螺旋
螺旋传动的特点
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。
螺旋传动的特点
能够实现自锁
适用于垂直举起重物的机 构
自锁压纸机
螺旋传动的特点
能够实现自锁
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
矩形螺纹
▪ 牙型角a=0度
梯形螺纹
▪ 牙型角a=30度
锯齿形螺纹
▪ 牙型角a=33度
螺旋的特征
螺旋的头数
螺距相同，螺纹头 数多，导程就大
螺旋传动的分类
按运动方式
螺母固定，螺杆转动并移 动
螺杆转动，螺母作直线运 动
螺母旋转并沿直线运动， 螺杆固定
螺母转动，螺杆直线移动
螺旋传动的分类
夹紧装置
螺旋传动的特点
能够实现自锁
螺纹升角是指，在中径圆 柱上，螺旋线的切线与垂 直于螺纹轴线的平面间的 夹角
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
螺旋传动的特点
结构简单﹐传动平稳﹐ 无噪音
摩擦磨损大，效率较低
螺纹失效
螺旋的特征
螺纹的类型
普通螺纹
▪ 牙型角a=60度
滑动螺旋：传动效率30%-40%！！！
滚珠螺旋
逆传动效率接近正传动， 可用于把直线运动转换为 旋转运动
磨擦阻力稳定，摩擦小， 寿命长
不自锁，结构复杂
钢球经导路出而复入，分 外循环和内循环
滚动螺旋的应用
静压螺旋
谐波螺旋
原理类似谐波齿轮传动
波发生器H 柔轮1 有齿刚轮2
快速转动>>慢速转 动
H
d2
则： H d2
参照p94,经验数值选取可得到 d2设计公式：
矩形和梯形螺纹见式（5-45）
又：h与P之间存在几何关系
参见p94
30度锯齿型螺纹见式（5-46）
偏心螺旋
计算机仿真结果
实际接触点偏离两轴偏移线 螺杆与螺母的速度方向不同 二者间既有滚动摩擦
又有滑动摩擦
偏心螺旋
应用价值：
摩擦力<<滑动螺旋摩擦力 造价<<滚珠螺旋 结构简单，制造方便
偏心螺杆
由于螺杆与螺母间存在间隙，根据回转齿合 容积式原理制成G型单螺杆泵。
转子：偏心螺杆 定子：固定的衬套 内部流速低，压力稳定 适于对高粘度流体的输送和含有硬质浮颗粒介 质或含有纤维介质的输送
滑动摩擦 螺旋
滚动摩擦 螺旋
静压螺旋
优点：结构简单、容易 滚动摩擦
制造、传力较大、能够
实现自锁要求，应用广 阻力小
泛。
传动效率高
缺点：容易磨损、传动
效率低
>90%
流体摩擦 传动效率高 >90%
滚珠螺旋
滚动螺旋的螺杆和螺母的 螺纹滚道间置有适量的钢 球，转动时钢球为中间滚 动体，沿螺纹滚道滚动， 使螺杆和螺母的相对运动 成为滚动磨擦，提高螺旋 副的传动效率高达98%