螺旋传动传动
螺旋传动知识点总结
螺旋传动知识点总结一、螺旋传动的工作原理螺旋传动是利用螺旋副的工作原理来实现旋转运动和直线运动之间的传递。
螺旋副由蜗杆和蜗轮两部分组成，蜗杆是一种外表面具有螺旋槽的圆柱体，蜗轮则是与蜗杆啮合的齿轮。
当蜗杆旋转时，蜗轮因为蜗杆的螺旋副作用产生轴向推力，这个推力同时也被传递到蜗轮上，从而使蜗轮转动。
因此，螺旋传动可以实现旋转运动和直线运动之间的有效传递。
二、螺旋传动的结构特点1.扭矩大螺旋传动的扭矩传递能力较大，因为蜗杆的螺旋副能够将旋转运动转化为轴向运动，从而实现大扭矩的传递。
因此，螺旋传动常用于需要传递大扭矩的场合，比如提升装置、输送设备等。
2.速比大螺旋传动的速比通常较大，因为蜗杆的螺旋副可以实现较大的速比，所以螺旋传动通常被应用于需要较大速比的场合，比如搅拌机、压缩机等。
3.传动平稳螺旋传动的传动过程中因为摩擦力的作用，所以传动平稳性较好，噪音小，由于传动中的相对滑动效应，使它有很好的减振效果，这一点是齿轮传动的优势所在，而且摩擦力在功效中发挥等作用，使动力系统得到很好的控制。
4.结构紧凑螺旋传动的结构紧凑，由于蜗杆与蜗轮啮合的工作原理，螺旋传动可以实现较大的传动比同时需要较小的空间，这使得螺旋传动在机械设计中拥有广泛应用。
5.使用寿命长螺旋传动由于摩擦力的作用，其使用寿命较长，相比较于其他传动方式，比如链条传动、皮带传动等，螺旋传动的使用寿命更长一些。
三、螺旋传动的优缺点1.优点（1）传动平稳：蜗杆与蜗轮之间的摩擦力使螺旋传动的传动过程平稳，噪音小，具有良好的减振效果。
（2）传动效率高：螺旋传动的传动效率通常较高，因为蜗杆与蜗轮之间的啮合作用，摩擦力很小，能够有效减小传动损耗。
（3）扭矩大：螺旋传动的蜗杆蜗轮结构能够传递较大的扭矩，适用于需要传递大扭矩的场合。
（4）速比大：螺旋传动的蜗杆蜗轮结构能够实现大的速比，适用于需要大速比的场合。
（5）结构紧凑：螺旋传动的结构紧凑，能够实现较大的传动比同时需要较小的空间。
螺旋传动螺旋传动(共17张PPT)优秀
d2 → (螺纹规范) d、P
验算： u H 10 P
不满足，增大螺距。
有自锁性要求的螺旋传动，应校核自锁条件：
v
v arctcanofsarctafvn 第十三页，共17页。
三、滑动螺旋传动的设计计算
2．螺杆的强度计算
§5-9 螺旋传动
螺旋传动3
对于受力比较大的螺杆，需根据第四 强度实际求出危险截面的计算应力：
ca232d 41 2
F2（ 34T)2[]
d1
式中，F为螺杆所受的轴向压力〔或拉力〕， T 为螺杆所受的扭矩，
TFtan(v） d22
第十四页，共17页。
三、滑动螺旋传动的设计计算
3．螺母螺牙的强度计算 螺牙上的平均压力为：F/u
其危险截面 a – a 的剪切强度 条件和弯曲强度条件分别为：
F [] Dbu
螺杆转动，螺母挪动 常见运动方式 螺母固定，螺杆转动并挪动
差动螺旋传动
按用途分类
传力螺旋 传导螺旋 调整螺旋
第五页，共17页。
螺旋传动1
一、螺旋传动的类型和运用
§5-9 螺旋传动
螺杆 螺旋副 ——传送运动和动力传动，回转运动→直线运动 螺母
螺杆转动，螺母挪动 常见运动方式 螺母固定，螺杆转动并挪动
螺杆转动，螺母挪动 常见运动方式 螺母固定，螺杆转动并挪动
差动螺旋传动
第二页，共17页。
螺旋传动1
一、螺旋传动的类型和运用
§5-9 螺旋传动
螺杆 螺旋副 ——传送运动和动力传动，回转运动→直线运动 螺母
螺杆转动，螺母挪动 常见运动方式 螺母固定，螺杆转动并挪动
差动螺旋传动
第三页，共17页。
螺旋传动1
一、螺旋传动的类型和运用
螺旋传动
Fcr
480
1 0.00022
π
d12 4
(16-11)
（3）对于Q275当<40，优质碳素钢<60时，不必校核螺杆的
稳定性。
式中，E为螺杆材料弹性模量，钢E = 2.07×104（MPa）； Ia为螺杆危险截面轴惯性矩；为螺杆长度系数，见表16-4； l为螺杆计算长度。
若上式计算不满足螺杆稳定条件，应适当增大螺杆小径。 除上述计算外，对于高精度的螺旋传动，应进行螺杆的刚度计 算；对于高速旋转的螺旋还应校核其临界转速。
传力螺旋：
螺旋传动的应用和分类
所谓传力螺旋是指以传递力为主螺旋传动。如图
16-1a的千斤顶、图16-1b的压力机。这种螺旋主要承 受很大的轴向力，一般为间歇工作，每次工作时间较 短，工作速度也不高，并具有自锁能力。
传导螺旋：
以传递运动为主，并要求有较高的传动精度，有 时也承受较大的轴向力的螺旋为传导螺旋。如图161c的金属切削机床的进给螺旋。传导螺旋常在较长的 时间内连续工作，工作速度较高。
旋副材料硬度，滚动螺旋的寿命Lh(h)为
Lh
10 6 60n
Ca KFKH
Fa
3
(16-13)
式中，KF为载荷系数，见表16-6；KH为硬度影响系
数，见表16-7。
滚动螺旋传动
对于滚动螺旋的寿命要求可参照表16-8，基本额
定动载荷Ca值可参考有关手册或工厂样本。
2．滚动螺旋静载荷计算
滚动螺旋传动
16-4
滚动螺旋传动
2．结构类型及特点 根据螺纹滚道截面形状和滚动体在滚道中的循环
方式对滚动螺旋进行分类。 （1）螺纹滚道法向截面形状有矩形、单圆弧和双圆弧
传动的几种方式
传动的几种方式常用机械传动方式有：带传动、齿轮传动、链传动、蜗杆传动、螺旋传动。
1、带传动：是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。
根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。
2、齿轮传动指由齿轮副传递运动和动力的装置，它是现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。
它的传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长。
3、链传动通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。
4、蜗杆传动以蜗杆为主动作减速传动，当反行程不自锁时，也可以蜗轮为主动作增速传动。
传动功率一般应在50kW以下(最大可达到1000kW左右)，齿面间相对滑动速度应在15m/s以下(最高可达35m/s)。
5、螺旋传动：是靠螺旋与螺纹牙面旋合实现回转运动与直线运动转换的机械传动。
螺旋传动按其在机械中的作用可分为：传力螺旋传动、传导螺旋传动、调整螺旋传动。
扩展资料机械传动机构，可以将动力所提供的运动的方式、方向或速度加以改变，被人们有目的地加以利用。
中国古代传动机构类型很多，应用很广，除了上面介绍的以外，像地动仪、鼓风机等等，都是机械传动机构的产物。
中国古代传动机构，主要有齿轮传动、绳带传动和链传动。
带传动工作时，为使带获得所需的张紧力，两带轮的中心距应能调整；带在传动中长期受拉力作用，必然会产生塑性变形而出现松弛现象，使其传动能力下降，因此一般带传动应有张紧装置。
带传动的张紧方法主要有调整中心距和使用张紧轮两种，其中它们各自又有定期张紧和自动张紧等不同形式。
螺旋传动的组成
螺旋传动的形式
根据螺杆和螺母的相对运动关系，螺旋传动的形式有：
（1）螺母不动，螺杆回转并作直线运动：如台式虎钳等； （2）螺杆不动，螺母回转并作直线运动：如龙门刨床垂直刀架 的水平移动、螺旋千斤顶等；
螺杆位移的台式虎钳
螺旋千斤顶
形式
（3）螺杆原地回转，螺母作直线运动：多用于机床进给机构， 如车床大溜板的纵向进给和中溜板的横向进给； （4）螺母原位回转，螺杆往复运动：如应力试验机上的观察特点、类型和应用 组成：螺旋传动是由螺杆、螺母和机架组成的。螺旋副用来传 递运动和动力的，它可以将回转运动变为直线移动。
螺旋机构的主要优点是：结构简单，制造方便，运动连续平稳， 承载能力大，能将较小的回转力矩转变为较大的轴向力，传动 精度较高，易于自锁等。
• 缺点是螺纹配合面 间产生的摩擦损失大， 传动效率低。
螺 母 原 位 回 转 螺 杆 往 复 运 动
螺杆原位回转，螺母往复运动
螺旋传动根据螺旋副的摩擦性质不同
可分为：
滑动螺旋、滚动螺旋和静压螺旋 1）滑动螺旋特点及应用
优点：结构简单，制造方便、工作平稳、易于自锁。 缺点：是螺纹之间产生较大的相对滑动，摩擦阻力大，磨 损快、传动效率低（30—40%），定位精度低。 应用：广泛应用于对传动精度和效率要求不高的场合，如 机床进给机构、螺旋起重机和螺旋压力机中.
•应用：不宜用于高速 及大功率的传动。
螺旋传动的类型
螺旋传动按其用途可分为三种： （1）传力螺旋——以传递动力为主。如举重器、螺旋千斤顶。 特点：低速、间歇工作，传递轴向力大、能自锁
（2）传导螺旋
传动螺旋——以传递运动为主。如机床进给丝杠 特点：速度高、连续工作、传动精度高
（3）调整螺旋
第6章 螺旋传动传动
螺母
低速轻载
6.2.2 滑动螺旋传动的许用压强
螺旋副的许用压强〔 〕 螺旋副的许用压强〔p〕/MPa 配 对 材 料 速度 V<12m/mi n 低速， 低速，如人力 驱动等 钢对铸铁 4～7 ～ 10～18 ～ 钢对青铜 7～10 ～ 15～25 ～ 淬火钢对青铜 10～13 ～ —
潘 海 兵
许用压强〔p〕 用压强〔 〕
潘 海 兵
潘 海 兵
滚动螺旋 滚动螺旋 滚动螺旋传动具有传动效率高、启动力矩小、传动灵敏平稳、 滚动螺旋传动具有传动效率高、启动力矩小、传动灵敏平稳、工作 传动效率高 等优点。 寿命长等优点 故目前在机床、汽车、航空、 寿命长等优点。故目前在机床、汽车、航空、航天及武器等制造业中应 用颇广。缺点是制造工艺比较复杂 制造工艺比较复杂， 用颇广。缺点是制造工艺比较复杂，特别是长螺杆更难保证热处理及磨 削工艺质量，刚性和抗振性较差。 削工艺质量，刚性和抗振性较差。 滚动螺旋可分为滚珠螺旋和滚子螺旋两大类 滚动螺旋可分为滚珠螺旋 两大类。 滚动螺旋可分为滚珠螺旋和滚子螺旋两大类。
潘 海 兵
名称
用途 一般常用
材料 Q235、Q275、45和50钢 、 、 和 钢 T12、40Cr、65Mn等 、 、 等 9Mn2V、38CrMoAl等 、 等 ZCuSn10Pb1、 、 ZCuAl9Fe4Ni4Mn2等， 等 可选用耐磨铸铁
是否热处理 是 是 否 否 否
潘 海 兵
螺杆
重载、 重载、高速的重要传动 精密传导螺旋传动中 一般常用
调整螺钉
调整楔快
潘 海 兵
6.3 滑动螺旋传动的设计 滑动螺旋主要承载：转矩、 滑动螺旋主要承载：转矩、轴向力 主要失效形式： 主要失效形式： 磨损 工作能力验算的内容： 工作能力验算的内容： 耐磨性计算 螺杆危险截面、 螺杆危险截面、螺纹牙的强度验算
螺旋传动的特点及应用领域
螺旋传动的特点及应用领域螺旋传动是一种常见的传动方式，具有以下特点：1. 精确传动：螺旋传动通过螺旋齿与螺纹母的啮合，实现传动力矩的传递。
由于螺旋齿与螺纹母的分布均匀且连续，使得传动过程具有较高的精确度和稳定性。
相比于其他常见的传动方式，如齿轮传动，螺旋传动可以实现更高的传动精度和可靠性。
2. 轴向承载能力强：螺旋传动的传动力矩由螺旋齿的轴向力完成传递，因此能够承受较大的轴向力。
这使得螺旋传动在需要承受大的轴向载荷的工况中具有优势，如起重机械、挤压机等。
3. 自锁作用：螺旋传动具有自锁现象，即在无外力作用时可以保持静止。
这使得螺旋传动在需要防止负载回转的应用中非常适用，如千斤顶、手动机械等。
4. 传动效率高：螺旋传动由于无滑动、无振动，铰链点动力的浪费非常小，因此传输效率较高。
通常，螺旋传动的传动效率可以达到90%以上。
5. 传动比可调：螺旋传动的传动比可以通过改变螺旋齿的角度或螺旋线的距离来调整。
这使得螺旋传动在需要变速的应用中具有优势。
螺旋传动在许多领域有广泛的应用，包括但不限于：1. 工程机械：螺旋传动被广泛应用于工程机械中，如挖掘机、铲车、装载机等。
螺旋传动可以实现高扭矩输出和轴向承载能力，适应了工程机械对高载荷和高传动精度的要求。
2. 船舶：螺旋传动被广泛应用于船舶推进系统。
通过控制螺旋线的角度和距离，可以实现不同推力和速度要求。
同时，螺旋传动具有自锁特性，保证了船舶在停止推进时的稳定性。
3. 起重机械：螺旋传动被广泛应用于各种起重机械中，如千斤顶、液压起重机等。
螺旋传动可以在重载工况下承受大的轴向力，保证了起重机械的稳定和安全。
4. 机床：螺旋传动被广泛应用于机床中的进给系统。
相比于其他传动方式，螺旋传动具有较高的精确度和可靠性，可以满足机床对高精度加工的要求。
5. 机械手：螺旋传动被广泛应用于各种机械手中。
螺旋传动可以实现精确的运动控制和高速度传动，提高了机械手的工作效率和精确度。
螺旋传动的应用形式
2．差动螺旋传动活动螺母移动距离的计算及方向的 确定
（1）差动螺旋传动：螺杆上两螺纹（固定螺母与活动 螺母）旋向相同。
L = N（Ph1－Ph2）
结果为正，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同
结果为负，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相反
螺杆移动方向按普通螺旋传动螺杆移动方向确定
L = N（Ph1＋Ph2）
螺母（螺杆）不动，螺杆（螺母）回转并移动 2．普通螺旋传动直线移动方向的判定
螺杆（螺母）回转，螺母（螺杆）移动
L = NPh
N —— 回转周数， r
3．普通螺旋 传动直线移动 距离的计算
L ——螺杆（螺母） 移动距离，mm
Ph —— 螺纹导 程，mm
【例1】 普通螺旋传动中，已知左旋双线螺杆的螺距为8mm， 若螺杆按图示方向回转两周，螺母移动了多少距离？方向如 何？
复式螺旋传动：螺杆上两螺纹（固定螺母与活动螺母） 旋向相反。 ○ 活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同 ○ 螺杆移动方向按普通螺旋传动螺杆移动方向确定
【例2】微调螺旋传动中，通过螺杆的转动，可使被调螺母 产生左、右微量调节。设螺旋副A的导程PhA为1mm，右 旋。要求调整螺杆按图示方向转动一周，被调螺母向左移动 0.2mm，求螺旋副B的导程PhB并确定其旋向。
LN(PhAPhB )
解：
0.21(1PhB )根据差动螺旋传动活动螺母
移动方向的确定方法：可以
P 0.8mm确定螺旋副B的旋向为右旋，
hB
被调螺母向左移动。
202X
三、滚珠螺旋传动简介
汇报人姓名
202X
螺旋传动的应 用形式
一、普通螺旋传动 二、差动螺旋传动 三、Байду номын сангаас珠螺旋传动简介
螺旋传动通用课件
3
提高效率的方法
为了提高螺旋传动的效率，可以采取减小摩擦、 选择高效率的轴承和密封件、以及优化螺母和螺 杆的设计等措施。
螺旋自锁现象
自锁定义
01
螺旋自锁是指在某些情况下，螺旋机构无法通过输入力矩来克
服负载力矩，导致机构无法正常工作。
自锁条件
02
自锁的条件是负载力矩大于输入力矩，这通常发生在螺母和螺
润滑
按照规定使用适当的润 滑剂，保持螺旋传动的
良好润滑状态。
常见故障及排除方法
01
02
03
04
传动效率下降
可能是由于润滑不良或杂物堵 塞引起的，应检查润滑情况并
清理杂物。
噪音或振动
可能是由于轴承损坏或安装不 良引起的，应检查轴承状态并
重新安装。
轴向窜动
可能是由于螺母松动或轴承损 坏引起的，应紧固螺母并更换
杆之间的摩擦系数较大或机构中的间隙较大时。
自锁的危害
03
自锁不仅会导致机构无法正常工作，还可能引起机械振动和噪
声，甚至导致机械故障。
防止自锁的措施
减小摩擦
通过减小螺母和螺杆之间的摩擦系数，可以降低自锁的可能性。例 如，选择合适的润滑剂或表面处理方法。
消除间隙
在机构中消除间隙可以避免自锁的发生。例如，通过调整轴承或增 加预紧力来消除间隙。
螺旋传动的组成
螺旋传动通常由螺杆、螺 母和机架组成，其中螺杆 和螺母是主要的转动元件 。
螺旋传动的分类
根据工作原理的不同，螺 旋传动可以分为差动螺旋 传动和普通螺旋传动两类 。
螺旋传动的原理
差动螺旋传动原理
差动螺旋传动是指螺杆和螺母的轴线在空间交错一个角度， 当螺杆转动时，不仅螺杆上的螺旋面和螺母上的螺旋面相接 触，而且螺杆的右螺旋面和螺母的左螺旋面相接触，从而产 生相对运动。
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。
第九章--螺旋传动1
第三节 滚珠螺旋传动
构成：丝杆、螺母、滚珠和滚珠循环返回装置等四个部分
中径尺寸变动量旳公差 中径跳动公差
3．牙型半角误差
当螺纹各牙间牙型角有差 别，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旳偏差
螺杆转动时，最大轴向窜动误差：
max D tan min
旋合长度分长、中、短三种，表9－6 一般按中档长度考虑，
② 将不同旳公差等级（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）
④ 螺纹公差带旳选用，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——确保间隙，合用于要求迅速装卸旳螺纹
螺杆转动，螺母也转动，成果螺母实现差 动移动，即螺杆转Δn周，则螺母移距大 小为Ph±ΔPh，Ph-导程，正号表达两构 件转向相同，则移距为两者移距之和，负 号表达两构件转向相反，则移距为两者移 距之差，该机构构造简朴，可实现微动和 迅速移动。
两个螺母一种移动，一种固定。 当螺杆转动时，移动螺母可实现 迅速或慢速移动，即螺杆转一周， 移动螺母移动Ph1±Ph2（Ph1、 Ph2为两螺旋旳导程，旋向相同 步为正，螺母迅速移动，反之， 螺母慢速移动。）
如L/d1>25，受压螺杆应进行稳定性验算 3．为防止周期误差应选用单头螺纹,传动精度高。
4．小转角大位移旳情况用多头螺纹。
（五）螺纹公差
公差等级 公差带大小
基本偏差 公差带位置
公差带 旋合长度
螺纹精度
第九章-螺旋传动
设轴向载荷Fa 作用于螺纹中径 d 2，忽略螺杆与螺母之间的径向间隙， 则螺母螺纹强度验算： Fa 剪切强度τ = ≤ [τ ] (9 − 11) π dbn 3 Fa h 弯曲强度 σ b = ≤ [σ b ] (9 − 12) 2 π db n d－螺纹大径 mm； b－螺纹根部宽度 mm， n－旋合扣数，n = H / P； [τ ]、 [σ b ]－螺纹材料的许用剪切应力和许用弯曲应力，表9－4。
（五）螺纹公差
1. 普通螺纹的公差制结构
公差等级－公差带大小 －公差带 基本偏差－公差带位置 －螺纹精度 旋合长度
2. 公差带与旋合长度 螺距的累积误差一般随螺纹扣数增多而增大，引起中 径变化。仅用公差带大小来说明螺纹精度不够，必须 规定公差带在多大的旋合长度范围内有效。即考虑公 差带与旋合长度两个因素。 旋合长度分：短S、中等N和长L三组。表9－6 一般按中等长度考虑
2.
9-6 情况1： 螺杆3左、右两段螺纹旋向相同，螺杆转动φ，可动螺母2移动 距离 ϕ
l= 2π (Ph1 − Ph2 ) (9 − 2)
3.
如果导程差很小，则l很小，可用于各种微动装置。 情况2： 螺杆3左、右两段螺纹旋向相反，螺杆转动φ，可动螺母2移动 距离 ϕ l = (Ph1 + Ph2 ) (9 − 3) 2π 快速移动螺旋，用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置。
（六）螺旋副零件与滑板联接结构的确定
• 螺旋副零件与滑板联接结构对螺旋副的磨损有直接影 响，设计时应注意。 • 常见的联接结构 1. 刚型联接结构
• • 牢固可靠，但当螺杆轴线与滑板运动方向不平行时，螺纹工作面 压力大，磨损加剧。严重时卡住。 多用于受力较大的螺旋传动中。
二、螺旋传动
2 滚动螺旋传动
用滚动体在螺纹工作面间实现滚动摩擦的螺旋传动， 又称滚珠丝杠传动. 又称滚珠丝杠传动.滚动体通常为滚珠，也有用滚子的。 滚动螺旋传动的摩擦系数、效率、磨损、寿命、抗爬行 性能、传动精度和轴向刚度等虽比静压螺旋传动稍差， 但远比滑动螺旋传动为好。滚动螺旋传动的效率一般在 90％以上。它不自锁，具有传动的可逆性；但结构复杂， 90％以上。它不自锁，具有传动的可逆性；但结构复杂， 制造精度要求高，抗冲击性能差。它已广泛地应用于机 床、飞机、船舶和汽车等要求高精度或高效率的场合。 滚动螺旋传动的结构型式，按滚珠循环方式分外循环和 内循环。外循环的导路为一导管, 内循环。外循环的导路为一导管,将螺母中几圈滚珠联成 一个封闭循环。内循环用反向器，一个螺母上通常有2 一个封闭循环。内循环用反向器，一个螺母上通常有2～ 4个反向器，将螺母中滚珠分别联成2～4个封闭循环，每 个反向器，将螺母中滚珠分别联成2 圈滚珠只在本圈内运动。外循环的螺母加工方便，但径 向尺寸较大。为提高传动精度和轴向刚度，除采用滚珠 与螺纹选配外，常用各种调整方法以实现预紧。 在JB/T3162-1991中，将滚动螺旋传动称为滚珠丝 JB/T3162-1991中，将滚动螺旋传动称为滚珠丝 杆副。该标准规定，滚珠丝杆副分为定位滚珠丝杆副 （称P类）和传动滚珠丝杆副（称T （称P类）和传动滚珠丝杆副（称T类）。前者是通过旋 转角度和导程控制轴向位移量的滚珠丝杆副，后者是与 旋转角度无关用于传递动力的滚珠丝杆副。
第二章 螺旋传动
定义： 定义：
由螺杆和旋合螺母组成的机械传动。 螺旋传动(screw drive)，利用螺杆和螺母的啮合来传 螺旋传动(screw drive)，利用螺杆和螺母的啮合来传 递动力和运动的机械传动。主要用于将旋转运动转换 成直线运动，将转矩转换成推力。
举例说明螺旋传动机构的工作原理及特点
螺旋传动机构的工作原理及特点
一、工作原理
螺旋传动机构是一种基于螺旋原理的机械传动系统。
它主要由螺杆和螺母组成，通过两者的旋转运动实现传动的目的。
螺杆通常是一个具有特定螺旋形状的杆件，其旋转方向与螺纹的倾斜方向相反。
当螺杆旋转时，其上的螺纹与螺母上的螺纹相互作用，产生运动和力的传递。
螺母则是一个具有与螺杆螺纹相配合的螺纹孔的壳体。
当螺杆旋转时，螺纹的螺旋形状使得螺母在轴向方向上产生运动。
这种运动可以是直线运动，也可以是旋转运动，这取决于螺纹的形状和用途。
二、特点
传动精度高：螺旋传动机构的传动精度通常比其他机械传动方式更高。
这是因为螺旋传动机构的运动和力传递主要依赖于螺纹的形状和相互作用，而这种形状和相互作用在制造过程中可以进行精确的控制和调整。
平稳性好：由于螺旋传动机构的运动和力传递是在两个相对旋转的螺纹之间进行的，因此其运动过程相对平稳，产生的噪音和振动也相对较小。
结构简单：螺旋传动机构的结构相对简单，主要由螺杆和螺母两个部件组成。
这使得其制造成本较低，同时也便于
维护和维修。
调速范围广：通过改变螺杆和螺母之间的螺纹形状和参数，可以实现对螺旋传动机构的运动和力传递特性的精确调整，从而使其具有较宽的调速范围。
负载能力有限：虽然螺旋传动机构具有较高的传动精度和平稳性，但其负载能力相对有限。
在需要传递大功率和大扭矩的情况下，螺旋传动机构可能无法满足要求。
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
螺旋传动类型及应用
精密制造技术发展
精密铸造技术
应用精密铸造技术，提高螺旋传 动的制造精度和表面质量。
精密加工技术
采用高精度数控机床和磨削技术等 ，实现螺旋传动的高精度加工。
3D打印技术
应用3D打印技术，快速制造复杂形 状的螺旋传动元件，缩短研发周期 。
智能化、集成化方向探索
智能化传感器应用
集成智能化传感器，实时监测螺 旋传动系统的运行状态和故障预
航空航天器姿态控制
螺旋传动在航空航天器姿态控制中的应用
01
通过螺旋传动机构，将控制指令转化为航空航天器的
姿态调整，实现精确控制。
优点
02 螺旋传动具有高精度、高可靠性、长寿命等优点，能
够满足航空航天器对姿态控制系统的严格要求。
应用实例
03
在卫星、导弹、火箭等航空航天器中，广泛采用螺旋
传动机构作为姿态控制系统的重要组成部分。
04 螺旋传动性能分析
传动效率与精度
传动效率
螺旋传动的效率取决于螺旋副的摩擦系数、螺旋升角和螺旋 面的粗糙度等因素。在理想情况下，螺旋传动的效率可达 90%以上，但实际应用中由于各种因素的影响，其效率会有 所降低。
传动精度
螺旋传动的精度主要取决于螺旋的制造精度、安装精度和使 用过程中的磨损情况。高精度螺旋传动需要采用高精度的制 造工艺和严格的安装调整，以保证传动的准确性和稳定性。
动机构作为进给系统。
工业机器人关节驱动
螺旋传动在工业机器人关节驱动中的应用
通过螺旋传动机构，将电机的旋转运动转化为关节的旋转运动，实现工业机器人的灵活运 动。
优点
螺旋传动具有结构紧凑、传动效率高、噪音低等优点，能够满足工业机器人对关节驱动的 要求。
应用实例
螺旋传动名词解释
螺旋传动名词解释螺旋传动是一种机械传动方式，它通过螺旋线形的轮齿来传递动力和扭矩。
在工业生产中，螺旋传动被广泛应用于各种机械设备中，如车辆、机床、起重设备、农机等。
本文将从螺旋传动的基本原理、分类、优缺点、应用领域等方面进行详细解释。
一、螺旋传动的基本原理螺旋传动的基本原理是利用螺旋线形的轮齿来实现动力和扭矩的传递。
螺旋线形的轮齿分为两种类型：直螺旋齿和斜螺旋齿。
直螺旋齿的轴线与轮轴平行，斜螺旋齿的轴线与轮轴有一定的夹角。
在螺旋传动中，斜螺旋齿的传动效率比直螺旋齿高，但制造成本也较高。
螺旋传动的主要组成部分有两个：螺旋轮和螺旋齿轮。
螺旋轮是由一个螺旋线形的齿条和一个轮轴组成的，螺旋齿轮则是由一个螺旋线形的齿轮和一个轮轴组成的。
当螺旋轮和螺旋齿轮相互啮合时，通过轮齿的摩擦力和压力，实现动力和扭矩的传递。
二、螺旋传动的分类螺旋传动根据轮齿的类型和传动方式可以分为以下几种：1、直齿螺旋传动：轮齿为直齿，轴线平行，传动效率较低。
2、斜齿螺旋传动：轮齿为斜齿，轴线有一定的夹角，传动效率较高。
3、蜗杆传动：由蜗杆和蜗轮组成，蜗杆为螺旋线形，蜗轮为螺旋线形的齿轮，传动效率较高。
4、滚柱螺旋传动：轮齿为滚柱，传动效率较高，但制造成本较高。
5、圆锥螺旋传动：轮齿为圆锥形，传动效率较高，但制造成本较高。
6、螺旋锥齿轮传动：由螺旋锥齿轮和螺旋锥齿轮组成，传动效率高，但制造成本较高。
三、螺旋传动的优缺点螺旋传动具有以下优点：1、传动效率高：由于轮齿的螺旋线形，使得传动效率较高。
2、承载能力强：由于轮齿的啮合面积较大，使得承载能力较强。
3、传动平稳：由于轮齿的啮合面积较大，使得传动平稳，噪音较小。
4、寿命长：由于轮齿的啮合面积较大，使得磨损较小，寿命较长。
螺旋传动也存在以下缺点：1、制造成本较高：由于轮齿的螺旋线形，制造难度较大，制造成本较高。
2、精度要求高：由于轮齿的螺旋线形，精度要求较高，加工难度较大。
3、自锁性强：由于轮齿的螺旋线形，自锁性较强，需要采取一些措施来防止自锁。
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2
2
F —螺杆所受的轴向拉力（或压力），N； A —螺杆螺纹端的危险截面面积，mm;
A
d 1 —螺杆螺纹小径，mm；
WT —螺杆螺纹段的抗扭截面模量，mm3，
4
d12
d1 WT A 16 4
mm ， T —螺杆所受的扭矩，N·
d13
d2 T F tg ( V ) 2
[ ]—螺杆材料的许用应力，Mpa 。见表6.2。
6.3.4 螺杆的稳定性计算
螺杆失稳：
在过大压力作用下，细长螺杆突然发生侧向弯曲的现象。 须作稳定性计算的情况： ★长径比大的受压螺杆， ★所受的轴向力F大于某一临界值Fc 稳定性校核公式： 3.5~5.0，传力螺杆；
Fc Sc [S ] F
[S ] =
2.5~4.0，传导螺旋; ＞4,，精密或水平螺杆。
6.3.2 螺杆牙的强度计算 主要针对螺纹牙的塑性变形和断裂
螺纹牙的主要失效形式： 剪切、挤压破坏 计算一般只针对螺母的螺纹牙 计算的力学模型的建立： ★将螺母的螺纹牙看作宽度为πD的悬臂梁。 ★假设螺母每圈所承受的平均压力为F/Z， ★并作用在螺纹中径为直径的圆周上
πD
F/Z
πD2
螺母螺纹圈的受力
F F p A d 2 hz FP [ p] d 2 hH
F
h
耐磨性的设计公式为
FP d2 h[ p]
F —螺杆受的轴向力，N；
d 2 —螺纹中径，mm；
h —螺纹工作高度，mm； z—参加旋合的圈数；
H—螺母旋合段的长度，mm；
P—螺矩，mm；
[ p] —许用压强；
以上参数选取见教材相关内容。
托杯 手柄
螺母
螺杆
底座
按照螺纹副的摩擦性质分类
滑动螺旋 滚动螺旋
（b）滚动螺旋
（a）滑动螺旋
1—螺杆 2—回程通道 3—滚珠 4—螺母
滑动螺旋结构简单，易于制造，传力大，易于自锁，所以应用 最广泛，但其缺点是摩擦阻力大，传动效率低（一般为 30%~40%）； 滚动螺旋和静压螺旋的摩擦阻力小，传动效率高（一般为90% 以上），但结构复杂，制造要求高，多用于高精度、高效率的
490
2
2
d12
4
（3）当λ＜85，
Fc
（4）当λ＜40，可不作稳定性计算。
l 1 0.0002 i
d124 Nhomakorabeal
i
l —螺杆的最大工作长度，mm；
i —螺杆危险截面的惯性半径，mm，
μ —螺杆危险截面的惯性半径，mm。 以上参数的确定见教材相关内容。 6.3.5 螺旋副的自锁条件
FN T F
传导螺旋
调整螺旋
FN T （a）千斤顶 （b）压力机 （c）进给机构
6.1.1 传力螺旋 以传递动力为主，能承受较大的轴向力。一般为间歇性工作， 每次工作时间较短，且工作速度不高。通常要求有自锁功能。 6.1.2 传导螺旋 以传递运动为主，有时也能承受 较大的轴向力。传导螺旋一般在 一段时间内连续工作，工作速度 较高，因此要求较高的传动精度。 6.1.3 调整螺旋 用于调整并固定零件或部件之间 的相对位置，如机床卡盘、压力 机的调整螺旋等。调整螺旋不经常 转动，一般在空载下调整。
S c —螺杆稳定性的计算安全系数；
[ S ] —螺杆稳定性安全系数;
Fc Sc [S ] F
Fc可根据柔度λ求得： （1）当λ≥85~90，
Fc —螺杆的临界载荷，N。
EI a Fc 2 l
2
（2）当λ＜85~90，
Fc
340 l 1 0.00013 i
螺旋副的自锁条件为；
ρV —螺杆的当量摩擦角；
ψ＜ρV
ψ —螺杆中径升角
V arctan v
μV —螺杆的当量摩擦系数
arctan np / d 2
n—螺杆的头数；
P—螺杆的螺距；
T12、40Cr、65Mn等
9Mn2V、38CrMoAl等 ZCuSn10Pb1、 ZCuAl9Fe4Ni4Mn2等，
一般常用
螺母
低速轻载
可选用耐磨铸铁
6.2.2 滑动螺旋传动的许用压强
表6.1螺旋副的许用压强〔p〕/MPa 配 对 材 料
速度 V<12m/min 低速，如人力 驱动等
钢对铸铁
4～7 10～18
机构。
6.2 螺旋传动的材料及许用应力
6.2.1 螺杆和螺母的材料 对螺杆和螺母材料的要求： 足够的强度，良好的耐磨性，螺杆和螺母材料配合时摩擦 系数要小。 螺杆和螺母常用材料：
名称 用途 一般常用 螺杆
重载、高速的重要传动
精密传导螺旋传动中
材料 Q235、Q275、45和50钢
是否热处理 是 是 否 否 否
钢对青铜
7～10 15～25
淬火钢对青铜
10～13 —
许用压强〔p〕
6.3 滑动螺旋传动的设计
滑动螺旋主要承载：转矩、轴向力
主要失效形式： 磨损
工作能力验算的内容： 耐磨性计算
螺杆危险截面、螺纹牙的强度验算 螺杆的稳定性计算
6.3.1 耐磨性计算 耐磨性计算—主要是限制螺纹工作面间的压力；
耐磨性的校核公式为
6.3.3 螺杆强度计算 螺杆强度计算适应的对象： 受力很大的螺杆 工作时螺杆危险截面的应力： 转矩产生的剪应力
也可表示为：
2
ca
4T 1 2 F 3 [ ] A d1
轴向力产生的拉（或压）应力。 其强度条件为： 公式中各参数（见下页）
T F ca 3 [ ] A WT
螺纹牙危险截面的剪切强度条件
F [ ] DbZ
螺纹牙危险截面的弯曲强度条件
b
a
6 Fl b [ b ] 2 Db Z
b —螺纹牙根部的厚度，mm ； Z—相旋合的螺纹圈数； l—弯曲力臂，mm；
a
D D2 l 2
—螺母材料的许用剪应力，Mpa ；
[ b ]—螺母材料的许用弯曲应力，Mpa。
第6章 螺旋传动设计
6.1 螺旋传动类型及特点 6.2 螺旋传动的材料及许用应力 6.3 滑动螺旋传动的设计
6.4 滚动螺旋传动简介
6.1 螺旋传动类型及特点
螺旋传动的功用： ★利用螺杆和螺母实现传递运动和动力。 ★它既能将回转运动转变为直线运动，又能将直线运动转变为 回转运动。 根据用途的螺旋传动分类 传力螺旋