机械结构设计螺旋传动

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
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
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
H
d2
来自百度文库
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）
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：
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
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
行星式成型机： 冷却的可控性
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
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
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%
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
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