螺旋传动传动

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。
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
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
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
6.3.4 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。
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。
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
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。
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
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Baidu Nhomakorabea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
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。
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；
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

d12
4

l
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