第九章 螺旋传动
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Fa P EA 拉 压
P PF PT
Fa P TP 2 EA 2GI P 3 10 (μm)
P
每米螺纹螺距累积变化量： 1000 P [ ]
（三）稳定性验算
l/d 较大时，可能失稳而产生侧向弯曲的临界轴向载荷
b．螺杆传动、螺母移动
优点：结构紧凑，所占轴向空间略大于螺杆的工作 行程，刚度较大，适用于工作行程较大的场合，精 度较高。
缺点：零件较多，影响传动精度。此时螺母要限制 转动综合工艺性、装调等方面的因素，一般应用较 广泛，如车床的走刀机构、工具显微镜工作台的纵 向传动机械等。
图9-3测量显微镜纵向测微螺旋
h——螺纹工作高度
考虑螺纹间载荷分布不均，螺母螺纹的圈数应小于10
（二）刚度计算 轴向载荷Fa引起的一个螺距变化量： PF TP 转矩T的作用下一个螺距长度转角 引起螺距变化 GI P 逆 P TP 2 PT 2 2GI P 顺 共同作用下的螺距变化量λ P
l ( Ph1 Ph 2 ) 若Ph1与Ph2相差很小，l很小——微动装置 2
如螺杆3左右两段旋向相反：l ( Ph1 Ph 2 ) 2
快速移动螺旋——快速夹紧装置
差动螺旋机构
同轴单螺旋机构 同轴双螺旋机构 同轴双螺旋机构 两个螺母，分别固定、移动 两个螺母，两个移动
螺杆转动，螺母也转动，结果螺母实现差 动移动，即螺杆转Δ n周，则螺母移距大 小为Ph±Δ Ph，Ph-导程，正号表示两构 件转向相同，则移距为二者移距之和，负 号表示两构件转向相反，则移距为二者移 距之差，该机构结构简单，可实现微动和 快速移动。
b)传动功率的大小：大用梯形螺纹，小用三角螺纹（细牙）
c)微动灵敏度：细牙三角螺纹的微动灵敏度较高 d)自锁性能（即不能反向传动），三角螺纹的自锁性能好 传动中一般用梯形，但当螺距t<1mm，不用梯形，加工困
Fa [ ] 剪切强度： dbn
db n
弯曲强度： b 3Fa2h [ p ] 保证螺旋副转动灵活，反行程自锁 驱动力作用下，主动件 传力 从动件 tan tan( V ) Ph γ——升角， arctan d 2 f ，α －螺纹牙型半角 ρ V——当量摩擦角 V arctan cos
c．螺母转动，螺杆移动 特点：结构要求限制螺母移动和螺杆的转动，结构较 为复杂，故应用较少。
d．螺杆固定 螺母又转又移
特点：结构简单、紧凑，但精度低，结构上难于实现 运动的连续传递，在多数场合下使用不便，故应用较 少，用作简易调整装置。
e．差动螺旋 差动螺旋传动是上述基本传动型式的组合 螺杆3左、右两段 螺纹旋向相同，导 程分别为Ph1和Ph2 可动螺母的移动距离
（五）驱动力矩、效率和自锁
轴向载荷作用下，如螺旋副不自锁，从动件 传力主动件 tan( V ) tan 如要求自锁：η ′≤0 自锁条件：
η 要求尽量高——使转动灵活
V
四、滑动螺旋传动的设计原则
（一）传动型式的选择 根据其各自的传动特点，及实际工作情况的要求： 如精度、结构、刚度和传动其它特殊要求等 （二）螺纹类型的确定 精密机械中，螺旋传动螺纹的类型多用普通三 角形螺纹和梯形螺纹。 a)传动精度高低：精度要求高,用三角螺纹
螺旋传动按其接触面间的摩擦性质，可分为： 1）滑动螺旋传动
2）滚动螺旋传动 3）静压螺旋传动（流体液压）
第二节 滑动螺旋传动
一、滑动螺旋传动的特点
（1）降速传动比大——转角很大，直线位移量很小， 结构紧凑 （2）具有增力的作用——给主动件一个小转矩，从动 件可获得大Fa （3）能自锁——ψ <ρ 时
两个螺母一个移动，一个固定。 当螺杆转动时，移动螺母可实现 快速或慢速移动，即螺杆转一周， 移动螺母移动Ph1±Ph2（Ph1、 Ph2为两螺旋的导程，旋向相同 时为正，螺母快速移动，反之， 螺母慢速移动。） 同轴双螺旋传动，两螺母同时 与机架组成移动副，工作时螺 杆转动，两螺母实现移动，两 段螺旋线螺距相同，但旋向相 反，该机构常用于车辆之间的 联接，可使车钩较快的联结和 脱开
（4）效率低，磨损快 二、滑动螺旋传动的型式及应用
a．螺母固定，螺杆转动并移动
a．螺母固定，螺杆转动并移动 特点： 1)优点：精度高，结构简单，不需支承螺杆的轴承， 消 ຫໍສະໝຸດ Baidu了轴承误差对传动精度的影响。 2)缺点：外廓尺寸较大，几乎是工作行程的二倍。刚 性较差，仅适用于行程较短的情况。
图9-2测微目镜示数螺旋传动
三、滑动螺旋传动的计算 计算——耐磨性、刚度、稳定性、强度 （一）耐磨性计算——螺杆的直径和螺母高度
失效形式——螺纹的磨损，螺杆变形，螺杆、螺纹牙的断裂
Fa——轴向载荷 P——螺距
Fa Fa P p [ p] H d hH 2 d 2 h P
d2——螺纹中径
H——螺母高度 h=0.5P 梯、矩形螺纹
第一节 概述
螺旋传动是利用螺杆（丝杆）和螺母来实现传动的 回转运动 直线运动 组成：螺杆（丝杆）、螺母 两者直接接触有确定的相对运动（螺旋运动） 运动关系:
Ph l Ph 2 2
l——螺杆（或螺母）的位移
——螺杆，螺母间的相对转角
Ph——导程（螺母转一圈所走过的轴向距离）
螺旋传动按作用分类： 1）读数螺旋机构 用于测量微量长度和传递数值反映被测物理量大小 的螺旋机构 2）传动螺旋机构 以传递运动为主，用于变换、传递运动和产生微量 位移，调节零部件之间相对位置的螺旋机构 3）传力螺旋机构 一般传递的载荷较大、速度较低
不失稳的条件
EI a Fac 2 ( L) Fac S F (2.5 ~ 4) Fa max
2
（四）强度计算 1．螺杆强度计算 第四强度理论
4 Fa T d 2 3 0.2d 3 [ ] 1 1
2 2
2．螺纹强度计算 ∵螺杆强度>螺母强度 ∴验算螺母螺纹强度
P PF PT
Fa P TP 2 EA 2GI P 3 10 (μm)
P
每米螺纹螺距累积变化量： 1000 P [ ]
（三）稳定性验算
l/d 较大时，可能失稳而产生侧向弯曲的临界轴向载荷
b．螺杆传动、螺母移动
优点：结构紧凑，所占轴向空间略大于螺杆的工作 行程，刚度较大，适用于工作行程较大的场合，精 度较高。
缺点：零件较多，影响传动精度。此时螺母要限制 转动综合工艺性、装调等方面的因素，一般应用较 广泛，如车床的走刀机构、工具显微镜工作台的纵 向传动机械等。
图9-3测量显微镜纵向测微螺旋
h——螺纹工作高度
考虑螺纹间载荷分布不均，螺母螺纹的圈数应小于10
（二）刚度计算 轴向载荷Fa引起的一个螺距变化量： PF TP 转矩T的作用下一个螺距长度转角 引起螺距变化 GI P 逆 P TP 2 PT 2 2GI P 顺 共同作用下的螺距变化量λ P
l ( Ph1 Ph 2 ) 若Ph1与Ph2相差很小，l很小——微动装置 2
如螺杆3左右两段旋向相反：l ( Ph1 Ph 2 ) 2
快速移动螺旋——快速夹紧装置
差动螺旋机构
同轴单螺旋机构 同轴双螺旋机构 同轴双螺旋机构 两个螺母，分别固定、移动 两个螺母，两个移动
螺杆转动，螺母也转动，结果螺母实现差 动移动，即螺杆转Δ n周，则螺母移距大 小为Ph±Δ Ph，Ph-导程，正号表示两构 件转向相同，则移距为二者移距之和，负 号表示两构件转向相反，则移距为二者移 距之差，该机构结构简单，可实现微动和 快速移动。
b)传动功率的大小：大用梯形螺纹，小用三角螺纹（细牙）
c)微动灵敏度：细牙三角螺纹的微动灵敏度较高 d)自锁性能（即不能反向传动），三角螺纹的自锁性能好 传动中一般用梯形，但当螺距t<1mm，不用梯形，加工困
Fa [ ] 剪切强度： dbn
db n
弯曲强度： b 3Fa2h [ p ] 保证螺旋副转动灵活，反行程自锁 驱动力作用下，主动件 传力 从动件 tan tan( V ) Ph γ——升角， arctan d 2 f ，α －螺纹牙型半角 ρ V——当量摩擦角 V arctan cos
c．螺母转动，螺杆移动 特点：结构要求限制螺母移动和螺杆的转动，结构较 为复杂，故应用较少。
d．螺杆固定 螺母又转又移
特点：结构简单、紧凑，但精度低，结构上难于实现 运动的连续传递，在多数场合下使用不便，故应用较 少，用作简易调整装置。
e．差动螺旋 差动螺旋传动是上述基本传动型式的组合 螺杆3左、右两段 螺纹旋向相同，导 程分别为Ph1和Ph2 可动螺母的移动距离
（五）驱动力矩、效率和自锁
轴向载荷作用下，如螺旋副不自锁，从动件 传力主动件 tan( V ) tan 如要求自锁：η ′≤0 自锁条件：
η 要求尽量高——使转动灵活
V
四、滑动螺旋传动的设计原则
（一）传动型式的选择 根据其各自的传动特点，及实际工作情况的要求： 如精度、结构、刚度和传动其它特殊要求等 （二）螺纹类型的确定 精密机械中，螺旋传动螺纹的类型多用普通三 角形螺纹和梯形螺纹。 a)传动精度高低：精度要求高,用三角螺纹
螺旋传动按其接触面间的摩擦性质，可分为： 1）滑动螺旋传动
2）滚动螺旋传动 3）静压螺旋传动（流体液压）
第二节 滑动螺旋传动
一、滑动螺旋传动的特点
（1）降速传动比大——转角很大，直线位移量很小， 结构紧凑 （2）具有增力的作用——给主动件一个小转矩，从动 件可获得大Fa （3）能自锁——ψ <ρ 时
两个螺母一个移动，一个固定。 当螺杆转动时，移动螺母可实现 快速或慢速移动，即螺杆转一周， 移动螺母移动Ph1±Ph2（Ph1、 Ph2为两螺旋的导程，旋向相同 时为正，螺母快速移动，反之， 螺母慢速移动。） 同轴双螺旋传动，两螺母同时 与机架组成移动副，工作时螺 杆转动，两螺母实现移动，两 段螺旋线螺距相同，但旋向相 反，该机构常用于车辆之间的 联接，可使车钩较快的联结和 脱开
（4）效率低，磨损快 二、滑动螺旋传动的型式及应用
a．螺母固定，螺杆转动并移动
a．螺母固定，螺杆转动并移动 特点： 1)优点：精度高，结构简单，不需支承螺杆的轴承， 消 ຫໍສະໝຸດ Baidu了轴承误差对传动精度的影响。 2)缺点：外廓尺寸较大，几乎是工作行程的二倍。刚 性较差，仅适用于行程较短的情况。
图9-2测微目镜示数螺旋传动
三、滑动螺旋传动的计算 计算——耐磨性、刚度、稳定性、强度 （一）耐磨性计算——螺杆的直径和螺母高度
失效形式——螺纹的磨损，螺杆变形，螺杆、螺纹牙的断裂
Fa——轴向载荷 P——螺距
Fa Fa P p [ p] H d hH 2 d 2 h P
d2——螺纹中径
H——螺母高度 h=0.5P 梯、矩形螺纹
第一节 概述
螺旋传动是利用螺杆（丝杆）和螺母来实现传动的 回转运动 直线运动 组成：螺杆（丝杆）、螺母 两者直接接触有确定的相对运动（螺旋运动） 运动关系:
Ph l Ph 2 2
l——螺杆（或螺母）的位移
——螺杆，螺母间的相对转角
Ph——导程（螺母转一圈所走过的轴向距离）
螺旋传动按作用分类： 1）读数螺旋机构 用于测量微量长度和传递数值反映被测物理量大小 的螺旋机构 2）传动螺旋机构 以传递运动为主，用于变换、传递运动和产生微量 位移，调节零部件之间相对位置的螺旋机构 3）传力螺旋机构 一般传递的载荷较大、速度较低
不失稳的条件
EI a Fac 2 ( L) Fac S F (2.5 ~ 4) Fa max
2
（四）强度计算 1．螺杆强度计算 第四强度理论
4 Fa T d 2 3 0.2d 3 [ ] 1 1
2 2
2．螺纹强度计算 ∵螺杆强度>螺母强度 ∴验算螺母螺纹强度