第十一章螺旋传动
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三、运动方程： l=Phφ/2π l——螺杆或螺母的位移 Ph——导程 φ — — 螺 杆 和 螺 母 之 间 的 相 对 转 角第8页/共14页
9.2 滑动螺旋传动
一、特点
1.大转角，小位移。
2.小力矩，大力气。
3.可自锁，保安全。
4.磨损快，效率低。
二、型式及应用 1.螺母固定，螺杆转动并移动 • 单点支撑，刚性差；适用场合，短行程 •应用： 2.螺母移动，螺杆转动 • 双点支撑，刚性好；适用场合，长行程 •应用：
2．差速式பைடு நூலகம்旋机构
如图所示为差速式螺旋机构简图
。设A、B两处的螺旋方向相同，两导程
之间的差值很小，则当螺杆转动时， 螺母可实现极其缓慢的差速移动。
优点：能得到极小的位移， 而其螺纹的导程又无需太小， 便于加工制造。
1－螺杆
差速式螺旋机构
用途：较精密的机械或仪器中。
2－螺母（或滑块） 3－机架
第2页/共14页
第10页/共14页
2.影响传动精度的主要因素 由 l=Phφ/2π=zPφ/2π 可知：影响精度的主要因素是螺距误差
3.措施 • 各种加工、装配误差难以避免，制造精度的提高也有极限值并使成本大大增加。因此，
采用误差矫正装置是一个好的方法。 • 误差矫正原理图：
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四、消除螺旋传动空回的方法
1.空回 •间隙的存在导致螺杆转动方向改变时螺母不能立即产生反向运动。————空回现象。 •影响： 对于在正反向工作下的精密螺旋传动，空回将直接引起传动误差。 • 2.消除方法 （1）利用单向作用力 （2）利用调整螺母（径向、轴向） （3）利用塑料螺母
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9.3 滚珠螺旋和静压螺旋简介 一、滚珠螺旋工作原理
9.2 滑动螺旋传动
一、特点
1.大转角，小位移。
2.小力矩，大力气。
3.可自锁，保安全。
4.磨损快，效率低。
二、型式及应用 1.螺母固定，螺杆转动并移动 • 单点支撑，刚性差；适用场合，短行程 •应用： 2.螺母移动，螺杆转动 • 双点支撑，刚性好；适用场合，长行程 •应用：
2．差速式பைடு நூலகம்旋机构
如图所示为差速式螺旋机构简图
。设A、B两处的螺旋方向相同，两导程
之间的差值很小，则当螺杆转动时， 螺母可实现极其缓慢的差速移动。
优点：能得到极小的位移， 而其螺纹的导程又无需太小， 便于加工制造。
1－螺杆
差速式螺旋机构
用途：较精密的机械或仪器中。
2－螺母（或滑块） 3－机架
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2.影响传动精度的主要因素 由 l=Phφ/2π=zPφ/2π 可知：影响精度的主要因素是螺距误差
3.措施 • 各种加工、装配误差难以避免，制造精度的提高也有极限值并使成本大大增加。因此，
采用误差矫正装置是一个好的方法。 • 误差矫正原理图：
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四、消除螺旋传动空回的方法
1.空回 •间隙的存在导致螺杆转动方向改变时螺母不能立即产生反向运动。————空回现象。 •影响： 对于在正反向工作下的精密螺旋传动，空回将直接引起传动误差。 • 2.消除方法 （1）利用单向作用力 （2）利用调整螺母（径向、轴向） （3）利用塑料螺母
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9.3 滚珠螺旋和静压螺旋简介 一、滚珠螺旋工作原理
机械基础____螺旋传动__教学PPT教案
2、缺点 1）、磨擦磨损大， 2）、效率较低
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五、螺旋传动的特点
1）、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
第22页/共68页
起重
五、螺旋传动的特点
2）、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。
第47页/共68页
一、普通螺旋传动
3．普通螺旋传动直线移动距离的计算
L = NPh
L ——螺杆（螺母）移动距离，mm N —— 回转周数，r Ph —— 螺纹导程，mm
第48页/共6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？
第11页/共68页
二、按螺旋线方向分类及其应用
分类：右旋螺纹 左旋螺纹
右旋螺纹
左旋螺纹
第12页/共68页
二、按螺旋线方向分类及其应用
1、右旋螺纹： 1）、概念 右旋螺纹：顺时针方向旋入的螺纹 2）、应用：广泛
第13页/共68页
二、按螺旋线方向分类及其应用
1、左旋螺纹： 1）、概念 左旋螺纹：逆时针方向旋入的螺纹 2）、应用：仅用于有特殊要求的场合
移动方向。
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一、普通螺旋传动
1）、螺母（螺杆）不动，螺杆（螺母）回转并移动 判定方法： 手握拳，四指指向与螺杆（螺母）回转方向相同，大 拇指竖直，则大拇指指向即为主动件螺杆（螺母）的 移动方向。
第46页/共68页
一、普通螺旋传动
2）螺杆（螺母）回转，螺母（螺杆）移动 判定方法： 手握拳，四指指向与主动件螺杆（螺母）回转方向相 同，大拇指竖直，则大拇指指向的相反方向即为从动 件螺母（螺杆）的移动方向。
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五、螺旋传动的特点
1）、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
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起重
五、螺旋传动的特点
2）、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。
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一、普通螺旋传动
3．普通螺旋传动直线移动距离的计算
L = NPh
L ——螺杆（螺母）移动距离，mm N —— 回转周数，r Ph —— 螺纹导程，mm
第48页/共6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？
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二、按螺旋线方向分类及其应用
分类：右旋螺纹 左旋螺纹
右旋螺纹
左旋螺纹
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二、按螺旋线方向分类及其应用
1、右旋螺纹： 1）、概念 右旋螺纹：顺时针方向旋入的螺纹 2）、应用：广泛
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二、按螺旋线方向分类及其应用
1、左旋螺纹： 1）、概念 左旋螺纹：逆时针方向旋入的螺纹 2）、应用：仅用于有特殊要求的场合
移动方向。
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一、普通螺旋传动
1）、螺母（螺杆）不动，螺杆（螺母）回转并移动 判定方法： 手握拳，四指指向与螺杆（螺母）回转方向相同，大 拇指竖直，则大拇指指向即为主动件螺杆（螺母）的 移动方向。
第46页/共68页
一、普通螺旋传动
2）螺杆（螺母）回转，螺母（螺杆）移动 判定方法： 手握拳，四指指向与主动件螺杆（螺母）回转方向相 同，大拇指竖直，则大拇指指向的相反方向即为从动 件螺母（螺杆）的移动方向。
《机械基础》第二版李世维螺旋传动
答案：
200-150=50m 所谓差动指的是 主从动件运动不 一致的运动形式
差动螺旋传动
◆ 差动螺旋传动原理
由两个螺旋副组成 的使活动螺母与螺杆 产生差动的螺旋传动 称为差动螺旋传动。
机
活
组
动
合
螺
螺
母
杆
固
定 螺 母
手 柄 及
转
盘
架
说明：组合螺杆由两段螺距或旋向不同的螺杆组合为一体，分别与活动螺母和固
4类型：螺旋传动分为：普通螺旋传动，双螺旋传动，滚珠 螺旋传动。
一、普通螺旋传动
定义：由螺母和螺杆组成的简单螺旋副实现 的传动称为普通螺旋传动。
1、普通螺旋传动的应用形式：
（1）螺母不动，螺杆回转并做直线运动：
（2）螺杆不动，螺母回转、 并做直线运动：
（3）螺杆回转， 螺母直线运动：
（4）螺母回转，从动件作直线移动的方 向不仅与螺纹回转方向有关，还与螺纹的 旋向有关。
（1）螺母（螺杆）不动，螺杆（螺母）回转 并移动。
右旋用右手，左旋用 左手，四指为回转方 向，拇指为移动方向。
（2）、螺杆（螺母）回转，螺母（螺杆）移 动。
右旋用右手，左旋用 左手，四指指向为回转 方向，拇指指向为移动 方向的反方向。
运动，距离是多少？
解： L=N×(PhA-PhB)
=2× (1.5-1)
=1mm
滚珠螺旋传动简介
◆ 组成：滚珠2、螺杆3、螺母4、
滚珠循环装置1
◆ 工作过程：
当螺杆或螺母转动时，滚动体在螺杆与螺母间的螺 纹滚道内滚动，使螺杆和螺母间为滚动摩擦，从而提 高传动效率和传动精度。
滚珠螺旋传动简介
◆ 应用特点：
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（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 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，加工困难
GB5796.3—86：传动丝杠、螺母副中30°梯形螺纹 JB2886—92：梯形螺纹丝杠，螺母精度标准
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螺纹公差带的标记:
M 20 × 2 / 2 左—5H 6H/ 5g 6g — S
大 径
导 程
线 数
左 旋
内螺 纹中 径公
内螺 外螺 外螺 纹顶 纹中 纹顶 径公 径公 径公
旋 合 长
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
p Fa Fa P [ p]
d2
H P
h
d2hH
Fa——轴向载荷
d2——螺纹中径
P——螺距
H——螺母高度
h——螺纹工作高度 h=0.5P 梯、矩形螺纹
考虑螺纹间载荷分布不均，螺母螺纹的圈数应小于10
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（二）刚度计算
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
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）
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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 （4）效率低，磨损快 二、滑动螺旋传动的型式及应用
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 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，加工困难
GB5796.3—86：传动丝杠、螺母副中30°梯形螺纹 JB2886—92：梯形螺纹丝杠，螺母精度标准
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螺纹公差带的标记:
M 20 × 2 / 2 左—5H 6H/ 5g 6g — S
大 径
导 程
线 数
左 旋
内螺 纹中 径公
内螺 外螺 外螺 纹顶 纹中 纹顶 径公 径公 径公
旋 合 长
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
p Fa Fa P [ p]
d2
H P
h
d2hH
Fa——轴向载荷
d2——螺纹中径
P——螺距
H——螺母高度
h——螺纹工作高度 h=0.5P 梯、矩形螺纹
考虑螺纹间载荷分布不均，螺母螺纹的圈数应小于10
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（二）刚度计算
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
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）
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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 （4）效率低，磨损快 二、滑动螺旋传动的型式及应用
螺旋传动
L=NPh
式中 L —— 螺杆 (或螺母 的移动距离；mm、 或螺母)的移动距离 或螺母 的移动距离； 、 N —— 回转圈数；Ph —— 螺纹导程，mm。 回转圈数； 螺纹导程， 。 移动速度可按下式计算 可按下式计算： 移动速度可按下式计算：
v=nPh
或螺母)的移动速度 式中 v —— 螺杆 (或螺母 的移动速度，mm/min； 或螺母 的移动速度， ； n —— 转速，r/min； 转速， ； Ph —— 螺纹导程，mm。 螺纹导程， 。
序 准备知识 2）梯形螺纹 牙型角为30 是应用最为广泛的传动螺纹。 30º， 牙型角为30 ，是应用最为广泛的传动螺纹。
3）矩形螺纹
牙型角为0 ，适于作传动螺纹。 牙型角为0º，适于作传动螺纹。
序 准备知识 4）锯齿型螺纹 两侧牙型角分别为3 和30º， 的一侧用来承受 两侧牙型角分别为3º和30 ，3º的一侧用来承受 载荷,可得到较高效率；30º一侧用来增加牙根强 载荷,可得到较高效率；30 一侧用来增加牙根强 适用于单向受载的传动螺纹。 度,适用于单向受载的传动螺纹。
2、普通螺旋传动的形式： 普通螺旋传动的形式：
1）螺母固定，螺杆旋转并移动。 螺母固定，螺杆旋转并移动。 螺母轴向固定但旋转，螺杆轴向移动。 螺母轴向固定但旋转，螺杆轴向移动。 2）螺杆固定，螺母旋转并移动。 螺杆固定，螺母旋转并移动。 螺杆轴向固定但旋转，螺母移动。 螺杆轴向固定但旋转，螺母移动。 3）螺杆回转，螺母作直线移动 螺杆回转，
任务7 旋传动 的组成： 的组成： 1、滚珠循环装置组成 、 2、滚珠 、 3、螺杆 、 4、螺母 、 二）工作原理 三）优缺点
任务8：差动螺旋
由两个螺旋副 组成的使活动的螺 母与螺杆产生差动 (即不一致 的螺旋 即不一致)的螺旋 即不一致 传动称为差动螺旋 传动。 传动。
重庆大学机械设计考研大纲
重庆大学机械设计考试大纲考核内容与考核要求第一章机械设计概论一、考核知识点1、机械的功能组成，机械零件的失效形式，机械零件的工作能力计算准则。
2、机械设计中的强度问题：载荷及应力、静应力作用下的强度问题、变应力作用下的疲劳强度问题及接触应力。
二、考核要求识记与领会：机械的功能组成，机器的特征，零件、部件概念，机械零件的失效形式，机械零件的工作能力计算准则，载荷及应力分类，安全系数。
第二章摩擦、磨损及润滑概述一、考核知识点无二、考核要求无第三章螺纹联接一、考核知识点1、螺纹及螺纹联接的基本知识。
2、螺纹联接的拧紧与防松。
3、螺纹联接的失效形式和计算准则。
4、螺栓组联接的受力分析，单个螺栓联接的强度计算（松螺栓联接，只受预紧力的紧螺栓联接）。
5、提高螺栓联接强度的措施。
二、考核要求1、识记与领会：螺纹的基本参数，常用螺纹的种类及其应用，常用螺纹联接的种类及其应用，螺纹联接预紧与防松，螺纹联接的失效形式和计算准则，螺栓组联接设计的基本方法，提高螺栓联接强度的措施。
2、简单运用：松螺栓联接的强度计算。
3、综合运用：只受预紧力的紧螺栓联接强度计算。
第四章轴毂联接一、考核知识点1、轴毂联接的功用、分类。
2、平键联接失效形式及强度计算。
3、花键联接的类型、工作特点和应用。
二、考核要求1、识记与领会：轴毂联接的功用、分类，平键联接的类型，平键联接失效形式，花键联接的类型、工作特点。
2、简单运用：平键联接的强度计算。
第五章铆接、焊接和胶接一、考核知识点无二、考核要求无第六章摩擦轮传动一、考核知识点无二、考核要求无一、考核知识点1、带传动的类型、工作原理、优缺点及其应用范围，带与带轮的结构。
2、带传动的受力分析、应力分析，带传动的弹性滑动、打滑。
3、带传动的失效形式、设计准则、设计方法、参数选择及提高带传动工作能力的措施。
4、带传动的张紧方法和张紧装置。
5、同步带传动的特点和应用。
二、考核要求1、识记与领会：带传动的工作原理、类型、优缺点和应用范围，带传动的受力分析、应力分析，带传动的弹性滑动、打滑，带传动的失效形式、设计准则，带传动的张紧方法和张紧装置，同步带传动的特点和应用。
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
11螺旋传动
回差见直接影响到螺旋传动的运动精度，在使用过程 中必须要加以消除。
1）径向调节法 a)是开槽螺母，拧紧锁紧螺钉即可使螺母产生径向收 缩，使螺母和螺杆的配合间隙减小。
b)所示为卡簧式螺母结构，其中主螺母1开有三个纵 向槽，拧紧副螺母2使具有锥形头的开槽螺母1产生径向收 缩，以减小螺纹间隙。
c)所示为对开螺母结构，由两个螺钉来调整螺母的径 向收缩，调整螺钉下面有螺旋弹簧，其作用是使压紧力均 匀，并有一定的自动调节作用。
副螺母上的小螺钉防止主副螺母之间的相对转3单面接触法单面接触法利用弹簧产生单向作用力使螺纹的工作表面保持单面接触从而消除间隙引起的回差在螺杆和螺母之间设有封闭循环的滚道在滚道间填充钢珠使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦提高传动效率这种传动称为螺旋传动又称为滚珠丝杠副
第十二章
螺旋传动
§12-1 概述 §12-2 滑动螺旋传 动 §12-3 滚动螺旋传 动
2.3.2 传力螺旋设计
1）耐磨性计算 滑动螺旋中磨损是最主要的一 种失效形式，它会引起传动精度下 降、强度下降。 磨损的影响因素：工作面的比 压，螺纹表面质量，滑动速度和润 滑状态。 所以耐磨性计算主要限制螺纹 工作面上比压 P要求小于材料的许用 比压。
耐磨性条件：
P Fa Fa [ P] A d 2 hn
2）传动比大
将定轴转动转换为速度较低的直线运动。
3）增力显著
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夹紧装置。
4）传动平稳﹐无噪音，能够实现自锁 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
5）摩擦磨损大，效率较低
效率30%～40%，易磨损。
2）外循环滚珠丝杠 滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环称为外循环。在 这种结构中，螺母上钻有一个纵向通孔作为滚珠返回通道， 螺母两端装有铣出短槽的端盖，短槽端部与螺纹滚道相切， 便于滚珠进入，形成回路。
1）径向调节法 a)是开槽螺母，拧紧锁紧螺钉即可使螺母产生径向收 缩，使螺母和螺杆的配合间隙减小。
b)所示为卡簧式螺母结构，其中主螺母1开有三个纵 向槽，拧紧副螺母2使具有锥形头的开槽螺母1产生径向收 缩，以减小螺纹间隙。
c)所示为对开螺母结构，由两个螺钉来调整螺母的径 向收缩，调整螺钉下面有螺旋弹簧，其作用是使压紧力均 匀，并有一定的自动调节作用。
副螺母上的小螺钉防止主副螺母之间的相对转3单面接触法单面接触法利用弹簧产生单向作用力使螺纹的工作表面保持单面接触从而消除间隙引起的回差在螺杆和螺母之间设有封闭循环的滚道在滚道间填充钢珠使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦提高传动效率这种传动称为螺旋传动又称为滚珠丝杠副
第十二章
螺旋传动
§12-1 概述 §12-2 滑动螺旋传 动 §12-3 滚动螺旋传 动
2.3.2 传力螺旋设计
1）耐磨性计算 滑动螺旋中磨损是最主要的一 种失效形式，它会引起传动精度下 降、强度下降。 磨损的影响因素：工作面的比 压，螺纹表面质量，滑动速度和润 滑状态。 所以耐磨性计算主要限制螺纹 工作面上比压 P要求小于材料的许用 比压。
耐磨性条件：
P Fa Fa [ P] A d 2 hn
2）传动比大
将定轴转动转换为速度较低的直线运动。
3）增力显著
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夹紧装置。
4）传动平稳﹐无噪音，能够实现自锁 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
5）摩擦磨损大，效率较低
效率30%～40%，易磨损。
2）外循环滚珠丝杠 滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环称为外循环。在 这种结构中，螺母上钻有一个纵向通孔作为滚珠返回通道， 螺母两端装有铣出短槽的端盖，短槽端部与螺纹滚道相切， 便于滚珠进入，形成回路。
螺旋传动介绍
π Db 2 Z
b
6Fl
滑动螺旋传动
16-3
滑动螺旋传动
b 0.75P ，P为螺距；l为弯曲力臂，P为螺距；l为弯曲力 螺纹， D D2 l [ ] 为许用切应力（MPa），见表 臂， 2 ，D2为螺纹中径； 16-3；[ b ] 为许用弯曲应力（MPa），见表16-3.。
3．螺杆的强度计算 螺杆工作时承受轴向拉力（或压力）F和转矩T的联合作 用，根据第四强度理论求出其危险截面的当量应力，强度条件 为 v 2 3 2
4F π d 2 1
2
T 3 0.2d 3 1
2
≤[ ]
(16-7)
螺旋传动介绍
第一节 螺旋传动的应用和分类
第二节 滑动螺旋传动
第三节滚动螺旋传动
第一节 螺旋传动的应用和分类
螺旋传动的应用和分类
学习要求：
对螺旋传动的类型及应用有一个概括的了解。
螺旋传动是利用螺纹副来传递运动和动力的，其
主要功能是将回转运动变为直线运动，同时传递动 力。 螺旋传动按其用途可以分为以下三类： ⒈ 传力螺旋 ⒉ 导螺旋传 ⒊ 调整螺旋
4．受压螺杆的稳定性计算 对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力超过某一临界值 时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而失稳，故需验算其稳定性， 螺杆稳定性条件为
S sc
Fcr F ≥Ss
(16-8)
式中，Scs为螺杆稳定性计算安全因数；Ss为螺杆稳定性安 全因数，Ss = 2.5～4；F为作用于螺杆上的轴向载荷；Fcr为螺
A π d 2 hZ π d 2 hH
滑动螺旋传动
16-2
滑动螺旋传动
式中，A为螺纹的承压面积；F为作用于螺杆的轴向力；d2 为螺纹的中径；P为螺距；h为螺纹的工作高度；Z为旋合圈 数， Z H / P ；H为螺母高度；[p]为许用压力，见表16-2。 式(16-1)用于校核计算。为了导出设计计算式，令 = H /d2， 代入式（16-1），整理后可得：
b
6Fl
滑动螺旋传动
16-3
滑动螺旋传动
b 0.75P ，P为螺距；l为弯曲力臂，P为螺距；l为弯曲力 螺纹， D D2 l [ ] 为许用切应力（MPa），见表 臂， 2 ，D2为螺纹中径； 16-3；[ b ] 为许用弯曲应力（MPa），见表16-3.。
3．螺杆的强度计算 螺杆工作时承受轴向拉力（或压力）F和转矩T的联合作 用，根据第四强度理论求出其危险截面的当量应力，强度条件 为 v 2 3 2
4F π d 2 1
2
T 3 0.2d 3 1
2
≤[ ]
(16-7)
螺旋传动介绍
第一节 螺旋传动的应用和分类
第二节 滑动螺旋传动
第三节滚动螺旋传动
第一节 螺旋传动的应用和分类
螺旋传动的应用和分类
学习要求：
对螺旋传动的类型及应用有一个概括的了解。
螺旋传动是利用螺纹副来传递运动和动力的，其
主要功能是将回转运动变为直线运动，同时传递动 力。 螺旋传动按其用途可以分为以下三类： ⒈ 传力螺旋 ⒉ 导螺旋传 ⒊ 调整螺旋
4．受压螺杆的稳定性计算 对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力超过某一临界值 时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而失稳，故需验算其稳定性， 螺杆稳定性条件为
S sc
Fcr F ≥Ss
(16-8)
式中，Scs为螺杆稳定性计算安全因数；Ss为螺杆稳定性安 全因数，Ss = 2.5～4；F为作用于螺杆上的轴向载荷；Fcr为螺
A π d 2 hZ π d 2 hH
滑动螺旋传动
16-2
滑动螺旋传动
式中，A为螺纹的承压面积；F为作用于螺杆的轴向力；d2 为螺纹的中径；P为螺距；h为螺纹的工作高度；Z为旋合圈 数， Z H / P ；H为螺母高度；[p]为许用压力，见表16-2。 式(16-1)用于校核计算。为了导出设计计算式，令 = H /d2， 代入式（16-1），整理后可得：
最新机械基础教案-第十一章 螺旋传动
第十一章螺旋传动（自学）
一、教学目标及基本要求
1、了解螺旋副的用途
2、了解螺旋副的分类
3、掌握滑动螺旋传动的设计计算
4、了解滑动螺旋传动的材料、许用压强和许用应力
5、了解滚动螺旋传动和静压螺旋传动
二、教学内容
第一节概述
第二节滑动螺旋传动的设计
第三节其他螺旋传动简介
三、教学内容的重点和难点
1、螺旋传动的性能（效率、自锁等）对螺纹选型的要求
2、主要零件的设计计算方法
四、教学内容的深化与拓宽
见参考书目
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题
充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。
在教学过程中，注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。
六、主要参考书目
1、龙振宇主编．机械设计．北京：机械工业出版社，2002
2、濮良贵主编．机械设计．北京：清华大学出版社，2001
3、邱宣怀主编，机械设计（第四版），高等教育出版社，1998
4、余俊等主编，机械设计（第二版），高等教育出版社，1986
七、相关的实践性环节
无
八、课外学习要求
本章为自学内容。
螺旋传动
滑动螺旋牙形：
多用梯形螺纹,重载起重螺旋也有用锯齿形螺 纹, 对效率要求高时可用矩形螺纹
滑动螺旋的失效形式和材料 螺旋受力： 滑动螺旋工作时，螺杆承受轴向载荷和转 矩；螺杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲 和剪切 滑动螺旋的失效形式有： 螺纹磨损、 螺杆断裂、 螺纹牙根剪断和弯断， 受压螺杆很长时还可能失稳
1 2
3 4 5 6 7 8 9
1-托杯；2-螺钉；3-手柄；4-挡环；5-螺母； 6-紧定螺钉；7-螺杆；8-底座；9-挡环
立式螺旋千斤顶
剪式螺旋千斤顶
螺旋传动按其螺纹间摩擦性质的不同,可分为: 滑动螺旋：滑动摩擦，结构简单，加工方 便，应用最广。 滚动螺旋：滚动摩擦
静压螺旋：液体摩擦
由上面的计算得到：d2≥?
查螺纹标准:梯形、锯齿形、矩形
查表8-45 [2] ，取螺纹公称直径 ， 查表8-46 [2] ，根据梯形螺纹的标准
,得梯形螺纹其它尺寸：
螺杆小径，螺杆螺母中径；
螺母大径，螺母小径。
螺母高度：H=Φ d2
螺母工作圈数： u=H/P≤10
螺纹牙根部宽度：
b=0.65P(梯形)
h --螺纹牙的工作高度，mm(已知)
b --螺纹牙根部厚度，mm(已知)
[]b、[]--螺母材料的许用剪切应力
和许用弯曲应力，MPa
（表5-13，P98）
6．螺母外径与凸缘的强度校核
尺寸计算后取整！
6.1螺母外径的强度校核
螺母下端悬置部分既受到拉力的作用，又受到螺纹牙上
摩擦力矩对螺母的作用。将拉力增大20%~30%来考虑力矩对
螺杆的材料：
要求有足够的强度，常用35、45号钢;需经热处 理以达到高硬度的重要螺杆，则常用合金钢， 如65Mn、40Cr、T12、20CrMnTi等
多用梯形螺纹,重载起重螺旋也有用锯齿形螺 纹, 对效率要求高时可用矩形螺纹
滑动螺旋的失效形式和材料 螺旋受力： 滑动螺旋工作时，螺杆承受轴向载荷和转 矩；螺杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲 和剪切 滑动螺旋的失效形式有： 螺纹磨损、 螺杆断裂、 螺纹牙根剪断和弯断， 受压螺杆很长时还可能失稳
1 2
3 4 5 6 7 8 9
1-托杯；2-螺钉；3-手柄；4-挡环；5-螺母； 6-紧定螺钉；7-螺杆；8-底座；9-挡环
立式螺旋千斤顶
剪式螺旋千斤顶
螺旋传动按其螺纹间摩擦性质的不同,可分为: 滑动螺旋：滑动摩擦，结构简单，加工方 便，应用最广。 滚动螺旋：滚动摩擦
静压螺旋：液体摩擦
由上面的计算得到：d2≥?
查螺纹标准:梯形、锯齿形、矩形
查表8-45 [2] ，取螺纹公称直径 ， 查表8-46 [2] ，根据梯形螺纹的标准
,得梯形螺纹其它尺寸：
螺杆小径，螺杆螺母中径；
螺母大径，螺母小径。
螺母高度：H=Φ d2
螺母工作圈数： u=H/P≤10
螺纹牙根部宽度：
b=0.65P(梯形)
h --螺纹牙的工作高度，mm(已知)
b --螺纹牙根部厚度，mm(已知)
[]b、[]--螺母材料的许用剪切应力
和许用弯曲应力，MPa
（表5-13，P98）
6．螺母外径与凸缘的强度校核
尺寸计算后取整！
6.1螺母外径的强度校核
螺母下端悬置部分既受到拉力的作用，又受到螺纹牙上
摩擦力矩对螺母的作用。将拉力增大20%~30%来考虑力矩对
螺杆的材料：
要求有足够的强度，常用35、45号钢;需经热处 理以达到高硬度的重要螺杆，则常用合金钢， 如65Mn、40Cr、T12、20CrMnTi等
螺旋传动教学方案
2、若螺杆和螺母之一固定不动，另一作转动且移动，则大拇指指向即为螺杆或螺母的移动方向。
3、螺杆和螺母之一作原位旋转运动，另一作直线移动，则大拇指的相反方向即为螺杆或螺母的移动方向。
四、直线移动距离的计算
在普通螺旋传动中，螺杆（或螺母）的移动距离与螺纹的导程有关。螺杆相对螺母每回转一圈，螺杆（或螺母）移动一个导程的距离。因此，移动距离等于回转圈数与导程的乘积，即
3、螺杆和螺母之一作原位旋转运动，另一作直线移动，则大拇指的相反方向即为螺杆或螺母的移动方向。
四、直线移动距离的计算
L=N×S
v=n×S
课堂教学安排
教学过程
主要教学内容及步骤
引入
新授
复习螺纹的标记。
螺旋传动是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置。螺旋传动主要用来把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。如图2-21所示为车床拖板箱的螺旋传动，主动件螺杆作旋转运动，可带动从动件螺母作直线运动，通过螺母的直线运动，带动大拖板运动。
课题序号
11
授课班级
0911
授课课时
2
授课形式
新授
授课章节
名称
螺旋传动
使用教具
无
教学目的
知识目标：掌握螺旋传动特点。
技能目标：会判断螺旋传动方向，会计算位移和速度。
情感目标：通过本节的学习，培养学生认真学习，细致的作风。
教学重点
螺旋传动特点。
教学难点
判断螺旋传动方向，会计算位移和速度。
更新、补充、删节内容
无
课外作业
练习
教学后记
螺旋传动方向的判断，位移和速度的计算较难，有不少不能
正确掌握。
授课主要内容或板书设计
3、螺杆和螺母之一作原位旋转运动，另一作直线移动，则大拇指的相反方向即为螺杆或螺母的移动方向。
四、直线移动距离的计算
在普通螺旋传动中，螺杆（或螺母）的移动距离与螺纹的导程有关。螺杆相对螺母每回转一圈，螺杆（或螺母）移动一个导程的距离。因此，移动距离等于回转圈数与导程的乘积，即
3、螺杆和螺母之一作原位旋转运动，另一作直线移动，则大拇指的相反方向即为螺杆或螺母的移动方向。
四、直线移动距离的计算
L=N×S
v=n×S
课堂教学安排
教学过程
主要教学内容及步骤
引入
新授
复习螺纹的标记。
螺旋传动是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置。螺旋传动主要用来把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。如图2-21所示为车床拖板箱的螺旋传动，主动件螺杆作旋转运动，可带动从动件螺母作直线运动，通过螺母的直线运动，带动大拖板运动。
课题序号
11
授课班级
0911
授课课时
2
授课形式
新授
授课章节
名称
螺旋传动
使用教具
无
教学目的
知识目标：掌握螺旋传动特点。
技能目标：会判断螺旋传动方向，会计算位移和速度。
情感目标：通过本节的学习，培养学生认真学习，细致的作风。
教学重点
螺旋传动特点。
教学难点
判断螺旋传动方向，会计算位移和速度。
更新、补充、删节内容
无
课外作业
练习
教学后记
螺旋传动方向的判断，位移和速度的计算较难，有不少不能
正确掌握。
授课主要内容或板书设计
螺旋传动Screw Drives
螺旋传动常用材料见表5—11
螺钉 挡圈 底座
3、螺旋传动的设计计算
螺旋传动
主要失效形式：磨损 可能失效形式：螺杆强度不足，螺杆刚度不足而丧失稳定，螺纹牙剪断。
计算过程： 由耐磨性条件确定参数
3.1. 耐磨性计算
p
校核
以限制压强为耐磨性条件：
轴向力(N) 螺纹螺距(mm)
螺母高度(mm) 参与接触的螺纹圈数 螺纹中径(mm) 螺纹牙工作高度(mm) H
托杯
螺旋起重器
手柄
螺母 紧定螺钉
螺杆
螺钉
挡圈 底座
螺纹联接习题课 1. 如图所示的几种螺栓联接，在结构上有何错误？试予改正。 2. 试回答以下问题： 2.1. 上述几种螺栓联接各能承受什么方面的外载荷？ 2.2. 在螺栓、螺钉和双头螺柱的联接中，被联接件的光孔直径为什么比 螺纹外径大？ 2.3.铰制孔用螺栓（受剪螺栓）的螺纹外径为什么比无螺纹部分的直径小？ 2.4.双头螺柱联接，为什么要将螺尾旋入螺纹孔内？可采用哪些方法旋入？ 3. 两根直径φ80的转轴用凸缘联轴器联接，所传递的转矩= 1.20*106 Nmm， 载荷稳定，拟用六个螺栓组成螺栓联接。 3.1.用普通螺栓联接，螺栓材料为35钢，接触面间摩擦系数f =015，螺栓均匀 分布在φ220的圆周上（不控制预紧力），求螺栓直径。 3.2.如改用铰制孔用螺栓联接，联轴器材料为HT25-47，试求螺栓直径。 3.3.根据结构定出普通螺栓各部分尺寸。即（1）弹簧垫圈尺寸；（2）螺母 高度；（3）螺尾长度，（4）螺纹余留长度；（5）螺栓突出螺母末端的长 度；（6）倒角；（7）螺栓的计算长度；（8）钉头尺寸，（9）螺孔直径； （10）扳手空间。
螺母材料许用切应力, 见表5—13。
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二、分类 2、按摩擦性质分类 （2）滚动螺旋
将螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦。 特点:摩擦阻力小、传动效率高（一般>90％）、 运转灵活、磨损小，但结构复杂、成本高。
二、分类
2、按摩擦性质分类
（3）静压螺旋
进油
节 流
h1
h2
器
回油
Fr
油腔
B
C
Fa
p 1
p2
A
螺旋面
在螺旋副中注入压力油并形成压力油膜，使 螺杆与螺母的螺纹牙表面分开。特点：摩擦阻力 最小、传动效率高（可达99%）、工作寿命长， 结构复杂，成本高。
第三节 其他螺旋传动简介
一、滚动螺旋传动简介
滚动螺旋传动结
构
导路
螺母 滚珠
a)外循环式
螺杆
反向器
b)内循环式
滚动螺旋传动的特点：
优点: 传动效率高、起动力矩小、运转灵活、
工作平稳和寿命长。 缺点：
结构复杂、刚性和抗振性较差、不能自 锁、需要防逆转装置。它在机床和汽车中应 用较多。
用途： 它在机床和汽车中应用较多。
当式（11–8）不能满足时，应适当增大螺杆 小径d1。
（六）螺旋传动效率的计算
滑动螺旋传递载荷时的传动效率为：
tgy
tgy v
(11–9)
二、滑动螺旋传动的材料、 许用压强和许用应力
螺杆的材料要有足够的强度和耐磨 性。螺母的材料除了要有足够的强度外， 还要求在与螺杆材料相配合时摩擦系数 小和耐磨。
二、静压螺旋传动简介
静压螺旋传动的工作原理
进油
节 流
h1h2器回油Fr油腔
B
C
Fa
p 1
p2
A
螺旋面
静压螺旋传动的特点
优点： 传动效率高、转动灵敏、刚性和抗振性
能较好，由于螺纹工作面无直接接触，故无 机械磨损，适于各种载荷、转速下工作。
缺点：
结构复杂，需要一套过滤精度高的压 力供油装置，故成本高。
特点：传动精度较高，运转轻便灵活。 （3）调整螺旋
主要用于调整、固定零件的相对位置，如 机床夹具、仪器和等。特点：受力较小，微 量或快速地调整固定零件的相对位置。
二、分类
2、按摩擦性质分类
（1）滑动螺旋
常用梯形和锯齿形螺旋副。特点：结构简 单、加工方便、易于自锁。但摩擦阻力大、传 动效率低（通常为30~60%）、磨损快、传动精 度低、且低速时有爬行现象。
设计公式：
螺纹工作高度 h0.75 P矩形和梯形螺纹 h0.5P 30º锯齿形螺纹
令系数=H/d2，由式（11–1）可
得
矩形、梯形螺纹
d 2 ≥ 0.8
F [ p]
(11–2)
锯齿形螺纹
d2
≥ 0.65
F [ p]
(11– 3)
一般 1.2~3.5
值越大，螺母越厚，螺纹工作圈数越多。
（二）螺杆的强度校核
对于受力比较大的螺杆，需根据第四强 度理论求出危险截面的计算应力：
4F
d12
2
310.02d0T1302
≤[ ]
(11–4)
（三）螺纹牙的强度校核
（三）螺纹牙的强度校核
螺纹牙的剪切强度和弯曲强度校核式 分别为 :
F ≤[ ] Dbz
(11–5)
b
3Fh
Db2 z
≤ [
b
]
(11–6)
如螺杆和螺母的材料相同时，则按螺杆计算。
螺杆：常用45、50号中碳钢，调质处 理；重要螺杆可用T12、65Mn、40Cr 等 钢 ； 稳 定 性 好 的 螺 杆 可 用 9 Mn2V、 CrWMn、38CrMoAlA等钢。
螺母：常用材料铸造青铜（如 ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5）；重 载低速用强度较高的铸造青铜（如 ZCuAl10Fe3）；重载调整螺旋用35号 钢或球墨铸铁；轻载低速用耐磨铸铁或 普通灰铸铁。
第十一章 螺旋传动
第一节 概 述
螺旋副的用途及分类
一、用途
螺旋传动是将旋转运动变换为直线 运动的一种传动方式，由螺杆（或称丝 杠）和螺母组成。
二、分类
1、按用途分
（1）传力螺旋 主要用于传递动力，如起重螺旋、轧钢机
压下螺旋等 。特点：通常要求具有自锁能力。
（2）传导螺旋 主要用于传递运动、如机床进给螺旋等。
第二节 滑动螺旋传动的设计
一、滑动螺旋传动的设计计算 主要失效形式：
（1）主要受扭转和轴向载荷作用：螺纹磨损。 设计准则：按耐磨性计算
（2）传力较大的螺旋：塑性变形或断裂。 设计准则：校核危险截面的强度和螺纹 牙的剪切、弯曲强度。
（3）自锁要求的螺旋：
校核其自锁性。
（4）高速转动的细长螺杆：横向振动 设计准则：校核螺杆的临界转速。
（四）螺旋副的自锁条件校核
有自锁性要求的螺旋副，螺纹升角y应满足
yarctngd2Pv 1
(11–7)
由于摩擦系数f与螺旋副材料、表面加 工、润滑情况、压强和温度等有关，为了
保证螺旋副的自锁，应使y比v小1。
（五）螺杆的稳定性校核
螺杆受压时，稳定性校核应满足的条件： F c ≥2.5~4 F
式中 F–––作用在螺杆上的轴向力（N）； Fc–––螺杆临界压力（N），见表11–2。
（5）精密传导螺旋： 校核螺杆的刚度。
设计时，应根据螺旋传动的类型、 工作要求及失效形式等，选择不同的设 计方法。
设计方法
（一）耐磨性计算 进行条件性的耐磨计算是限制螺纹工作面
的压强p不超过材料的许用压强[p]。
设计方法
强度条件：
p F/z FP ≤
d2h d2hH
[
p
]
(MPa)
(11-1)