机械设计基础之螺旋传动
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。
机械设计基础-第5章-螺纹连接和螺旋传动
主要用于联接 多用于传动
螺纹的种类
粗牙：普通联接使用
普通螺纹自细锁牙性：好小。载荷、调整机构。
螺纹联 传接 动螺 螺纹 纹：圆管有锥螺矩螺纹形纹圆 圆高螺：锥 柱压纹管管 管管；路螺 螺路梯联纹 纹。形接： ：螺（具 管纹与有 路：圆自 联双锥封 接向管性传螺。动纹高；相温似、）
锯齿型螺纹：单向
外螺纹： 在圆柱表面上形成的螺纹。
内螺纹：在圆柱孔内壁上形成的螺纹。
按照螺纹的绕行方向分：
左旋：当把零件沿轴线垂 直放置时，螺旋线左端高 于右端。
右旋：当把零件沿轴线垂 直放置时，螺旋线右端高 于左端。
按照螺旋线的数目分： 单线螺纹、双线螺纹、三线螺纹
圆柱螺纹的主要参数
大径d 小径d1 中径d2 螺距P
导程Ph=zP 升角l tan γ=Ph/πd2
牙型角a、牙型斜角γ
常用螺纹的类型、牙型、特点和应用
§5-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹
螺纹的截面形状为 矩形。
当在螺母上作用一 转矩T，使螺母等 速旋转并沿力FQ的 反向移动时，可看 为图b所示的滑块 在水平力Ft推动下 沿螺纹上移。
减小应力集中
避免附加弯曲应力
§5-6 螺旋传动
螺旋运动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求 的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动 力的场合。
螺旋传动的类型
传力螺旋
传导螺旋
调整螺旋
螺旋传动按照螺旋副内的摩擦性质不同，又可分为： 滑动螺旋、滚动螺旋、静压螺旋。
螺旋传动的主要运动方式： 螺母固定、螺杆旋转移动 螺杆旋转、螺母移动 螺母旋转、螺杆移动
当螺母旋转并沿力FQ的反向移动时，作用于螺纹中径处的水 平力Ft、克服螺纹中阻力所需的转矩T和螺旋副的效率η为：
机械基础第二章螺旋传动
v nPh
式中
──螺杆(或螺母)的移动速度， mm/min； n ──转速，r/min。
v
三、差动螺旋传动
1．差动螺旋传动原理
2．差动螺旋传动的移动距离和方向的确定 （1） 螺杆上两螺纹旋向相同时，活动螺母移动距离减 小。当机架上固定螺母的导程大于活动螺母的导程时，活 动螺母移动方向与螺杆移动方向相同；当机架上固定螺母 的导程小于活动螺母的导程时，活动螺母移动方向与螺杆 移动方向相反；当两螺纹的导程相等时，活动螺母不动 （移动距离为零）。 （2） 螺杆上两螺纹旋向相反时，活动螺母移动距离增 大。活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同。 （3） 在判定差动螺旋传动中活动螺母的移动方向时， 应先确定螺杆的移动方向。
单线螺纹
双线螺纹
内螺纹
外螺纹
管螺纹
§2-2 普通螺纹的主要参数
１．大径（D、d）
2．小径（D1、d1）
３．中径（D２、d２）
４．螺距（P）
５．导程（Ph）
６．牙型角（ ）与牙侧角（ 1 2 ） 、
７．螺纹升角（ ）
§2-3 螺纹的代号标注
类型 普 粗牙 通 螺 细牙 纹 非螺纹 管 密封 螺 纹 螺纹密 封 梯形螺纹 锯齿形螺纹 特征代号 用途及说明
差动螺旋传动中活动螺母2的实际移动距离和方向，可 用公式表示。
L N ( Ph1 Ph 2 )
式中
L ——活动螺母2的实际移动距离，mm； N ——螺杆1的回转圈数；
Ph1 ——机架3上固定螺母的导程，mm； Ph2 ——活动螺母2的导程，mm 。
当两螺纹旋向相反时，公式中用“+”号，当两螺纹旋 向相同时，公式中用“-”号。计算结果为正值时，活动螺 母实际移动方向与螺杆移动方向相同，计算结果为负值时， 活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相反。
机械设计基础螺纹连接与螺旋传动（教案）
机械设计基础螺纹连接与螺旋传动（教案）第7章螺纹连接与螺旋传动⼀、教学要求本章内容包括螺纹连接和螺旋传动两个部分，具体教学要求如下：1）了解螺纹的基本知识，了解标准螺纹连接件和螺纹连接的基本类型、特性、标准结构、应⽤场合等。
了解螺纹的预紧和防松。
2）掌握单个螺栓连接的强度计算。
会进⾏螺栓的受⼒分析，正确理解强度计算公式中各参数的含义，合理选择材料和确定许⽤应⼒。
3）掌握螺栓组连接的设计⽅法。
（1）了解螺栓组结构设计的原则。
（2）掌握4种典型螺栓组受⼒分析，学会确定出螺栓组中受⼒最⼤的螺栓受⼒情况。
4）了解提⾼螺栓连接强度的措施。
5）了解螺旋传动的类型、特点及应⽤。
⼆、重点、难点重点：1）单个螺栓连接的强度计算，尤其是承受轴向静载荷的紧螺栓连接的强度计算。
2）螺栓组连接的结构设计，四种典型受⼒情况下螺栓组连接的受⼒分析。
难点：1）承受轴向静载荷的紧螺栓连接中的⼒与变形关系，确定FΣ值。
2）受旋转⼒矩、倾翻⼒矩的底板螺栓组连接的受⼒分析。
三、教学安排四、教学思路设计本章主要内容包括两个部分：第⼀部分为螺栓连接，是本章着重讨论的部分；第⼆部分为螺旋传动，仅作概念性介绍。
从螺纹连接的基本知识（参数、类型、标准代号），开始讨论其连接的预紧与防松。
根据连接的⼯作情况得出松螺栓连接与紧螺栓连接⼆⼤类。
在不同⼯作情况下，可得出不同失效形式和受⼒分析。
⾸先讨论单个螺栓连接的设计计算，然后分析螺栓组连接的设计计算，即求出螺栓组中受⼒最⼤的螺栓及结构设计。
第7章第1讲⼀、讲授时注意⼏点1. 7.1 螺纹连接的基本知识这节内容要注意三点：（1）右、左旋螺纹判别必须绝对正确。
（2）螺距P和导程P h的概念⼀定要搞清，P h=n·P（3）螺栓连接可分为普通螺栓连接和铰制孔⽤螺栓连接两种，需了解这两种连接的特点与应⽤。
2. 7.2 螺纹连接的预紧与防松了解防松装置的防松原理及常⽤类型，重点了解利⽤摩擦防松的⽅法和特点。
机械设计基础课件-3-6螺旋传动
按螺旋副的摩擦性质分为： 滑动螺旋传动 滚动螺旋传动
（一） 滑动螺旋传动 组成: 螺杆 螺母 牙形: 梯形螺纹(锯齿形、矩形) 传动特点： 1、能以较小的周向力传递很大的轴向力； 2、结构简单，制造容易; 3、传动效率低（一般为0.3～0.4）,易磨损。
滑动螺旋传动又可分为 ： ①普通螺旋传动 ②差动螺旋传动 ③相对位移螺旋传动
(二)滚动螺旋传动
在螺杆和螺母之间封闭循环的螺旋滚 道中放置若干钢球，当螺杆或螺母转动 螺旋称为滚 动螺旋，如图所示。
主要特点: 1)摩擦阻力少，效率高（η＝0.9以上） 2)运动平稳，动作灵敏 3)结构较为复杂，制造困难，不能自锁。 应用：
①普通螺旋传动 它是一种最常用的滑动传动，广泛用
于螺旋千斤顶，台虎钳、机床和飞机传 动机构中。
②差动位移螺旋传动
它是利用一螺杆上制有两段螺距不同 旋向相同的螺纹，实现螺杆传动较大角 质，而螺母只做微量移动的传动方式。 如图 示
差动位移螺旋传动中:
1)螺杆1有A、B两段螺距大小不等的螺纹，
2)在A段与座架3的螺孔啮合，其导程为SA； 3) B段与螺母2啮合，其导程为SB， 4)两段螺纹的旋向相同，
螺母2只能作相对于座架的轴向移动，不 能转动。这样当螺杆旋转一周时，螺母2移动 的距离L就等于两导程之差，即
L＝SA—SB
(3－38)
假设SA与SB很接近，则其差值L很小，从而 实现了微调目的。
如果螺杆1转动ψ角时，螺母2相对于座架3的 位移L为：
L＝（SA—SB）× φ /2π (3－39)
差动螺旋传动的优点是能产生很小的位移， 同时其螺旋导程并不太小，所以它常用于测 微器、分度机构及许多精密机床、仪器和工 具中。
§3-6 螺旋传动
机械设计基础螺纹连接与螺旋传动(教案)
第 7 章螺纹连结与螺旋传动一、教课要求本章内容包含螺纹连结和螺旋传动两个部分，详细教课要求以下：1）认识螺纹的基本知识，认识标准螺纹连结件和螺纹连结的基本种类、特征、标准构造、应用处合等。
认识螺纹的预紧和防松。
2）掌握单个螺栓连结的强度计算。
会进行螺栓的受力剖析，正确理解强度计算公式中各参数的含义，合理选择资料和确立许用应力。
3）掌握螺栓组连结的设计方法。
（1）认识螺栓组构造设计的原则。
（2）掌握 4 种典型螺栓组受力剖析，学会确立出螺栓组中受力最大的螺栓受力状况。
4）认识提升螺栓连结强度的举措。
5）认识螺旋传动的种类、特色及应用。
二、要点、难点要点： 1）单个螺栓连结的强度计算，特别是蒙受轴向静载荷的紧螺栓连结的强度计算。
2）螺栓组连结的构造设计，四种典型受力状况下螺栓组连结的受力剖析。
难点： 1）蒙受轴向静载荷的紧螺栓连结中的力与变形关系，确立FΣ值。
2）受旋转力矩、倾翻力矩的底板螺栓组连结的受力剖析。
三、教课安排教课内容学时数1.螺纹连结的基本知识2. 螺纹连结的预紧与防松 23. 单个螺栓连结的强度计算 24. 螺栓组连结的构造设计和受力剖析 25. 螺纹连结件的资料和许用应力6. 提升螺栓连结强度的举措27.滑动螺旋传动简介8.转动螺旋传动简介9. 讲堂议论——螺栓连结的受力剖析 2四、教课思路设计本章主要内容包含两个部分：第一部分为螺栓连结，是本章侧重议论的部分；第二部分为螺旋传动，仅作观点性介绍。
从螺纹连结的基本知识（参数、种类、标准代号），开始议论其连结的预紧与防松。
依据连接的工作状况得出松螺栓连结与紧螺栓连结二大类。
在不一样工作状况下，可得出不一样无效形式和受力剖析。
第一议论单个螺栓连结的设计计算，而后剖析螺栓组连结的设计计算，即求出螺栓组中受力最大的螺栓及构造设计。
第7章第1讲知识点1.1）螺纹的种类2）主要参数3）应用4）螺纹连结的基本种类2.1）螺纹连结的预紧2）螺纹连结的防松一、解说时注意几点1.7.1 螺纹连结的基本知识这节内容要注意三点：（ 1）右、左旋螺纹鉴别一定绝对正确。
机械设计基础第12章螺旋传动
b
D
Q/u
a
D2 a
式中： d ——螺纹大径（mm）；
n ——旋合扣数，nH/P；
[ ]、[ b ]——分别为螺纹材料的许用剪切应力和许用弯曲应力 ；
b ——螺纹根部宽度（mm），对于梯形螺纹 b0.65P 。
18
螺杆的强度计算 螺杆在轴向载荷和转矩的作用下产生正 应力和切应力, 螺杆的强度可按第四强度理论进行验算。 其计算公式为
高）高传动速度——多头螺纹、精度不高如目镜螺纹。 螺旋传动的旋向——运动要求、应优先选用右旋。
螺旋升角——综合传动效率与自锁（逆行程自锁≤ρΔ 传动效率， 值取大。
(5) 螺母长度与螺杆长度的确定 螺母长度影响螺旋付的摩擦、磨损、传动精度。
H=ψd2,ψ ——比例系数，整体式螺母ψ=1.5~2.5；开式螺 母ψ=2.5~3.5。
(3) 螺距的确定 按移动范围和降速比确定。 细牙螺纹——位移量较小、降速比大、逆行程自锁（光学 仪器特种细牙螺纹—d相同螺距和螺纹深度小）。( P =1、 0.75，0.5）
梯形螺纹或普通粗牙螺纹——要求相对位移量较大的传动 螺旋。 （P=1，1. 5，2）
7
(4) 螺旋线数、旋向与升角 测量螺旋传动中——单头（传动精度比多头螺纹精度
螺杆螺纹长度尽可能短（整个工作行程内与螺母正确 旋合前提下）。
螺杆的刚度——长度/螺纹小径 ≤ 25，否则进行稳定 性验算。
8
(6) 螺旋副材料的确定 螺杆材料——强度 耐磨性 加工性能好。
（精密传导螺旋、热处理后有较好的尺寸稳定性、较低的摩 擦系数和较高的耐磨性, 螺杆材料硬度比螺母要高）。 螺杆——45、50钢（中碳钢）调质处理；热处理后有 较高硬度和耐磨性的重要螺杆可用T12、65Mn、40Cr等钢； 热处理后要求尺寸稳定性好可用9Mn2V、CrWMn、 38CrMoAlA、GCr15、GCr15SiMn（滚动轴承钢）。 螺母——锡青铜、黄铜、聚乙烯、尼龙和耐磨铸铁 （ 重载可选用铝青铜或铸造黄铜、球墨铸铁和45钢）。
机械设计基础 第十二章 螺旋传动
传力螺旋
传导螺旋 调整螺旋
第一节 概述
（1）传力螺旋 （传递动力为主） 应用：举重器 螺旋千斤顶 螺旋压力机 特点： 低速 间歇工作 传递轴向力大 自锁
第一节 概述
（2）传导螺旋（传递运动为主） 应用：机床进给丝杠 特点： 速度高 连续工作、 精度高
第一节 概述
（3）调整螺旋 （调整并固定零件间的相对位置 ）
滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母 之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工 作，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。
第三节 其他螺旋传动简介
二、静压螺旋传动简介
液体摩擦，靠外部液压系统提高油压，压力油进入 螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹 牙间产生压力油膜而分隔开。
本章结束
特点：受力较小且不经常转动
应用：带传动张紧装置、机床卡盘、轧钢机轧 辊下压螺旋。
第一节 概述
按摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为 滑动摩擦螺旋传动（简称滑动螺旋） 滚动摩擦螺旋传动（简称滚动螺旋/滚珠丝杠）
静压滑动摩擦螺旋传动（简称静压螺旋）。
第一节 概述
（1）滑动螺旋
优点：构造简单、传动比大，承载能力高，加工 方便、传动平稳、工作可Hale Waihona Puke 、易于自锁。剪切强度校核公式为
F zπDb
一圈螺纹沿螺纹大径展开图
螺纹大径
第二节 滑动螺旋传动的设计
四、螺杆强度校核 螺杆受轴向力F及转矩T的作用,
d2 TF tan( v ) 2
第四强度理论确定危险截面的计算应力
4F T ca 3 2 3 3 πd πd / 16 1 1
机械设计基础之螺旋传动PowerScrew
将螺母一圈螺纹沿螺纹大径处展开，即可视为一悬壁梁， 每圈螺纹承受的平均压力F/z作用在中径d2的圆周上。
螺纹牙根部危险剖面的弯 曲强度条件为：
Fh
b
Z2
db2
3Fh
dZb2
[]b
6
剖面α -α的剪切强度条件为：
F [] dbZ
MPa
式中: d′--螺母螺纹大径，mm h --螺纹牙的工作高度，mm b --螺纹牙根部厚度，mm
螺旋千分尺
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可 动刻度有50个等分刻度，旋转每个小分度， 相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm。 所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还 能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又 名千分尺。
螺旋千斤顶
立式加工中心
根据用途分类
1、传力螺旋
F
d2 0.65 [p]
系数的值（螺母高度/螺纹中径）：
可根据螺母结构选定，
整体式螺母，磨损后间隙不能调整，取=1.2~2.5; 剖分式螺母:=2.5~3.5; 对于传动精度较高时,允许=4
由于旋合各圈受力不均, 应使Z10
计算出d2后, 应选为标准值, 螺纹的其它参数根据d2 按标准 选取。
2.螺纹牙强度计算
以传递动力为主，要求用较小的转矩 产生较大的轴向推力。一般间歇工作， 工作速度不高，而且通常要求自锁。
2、传导螺旋
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。
3、调整螺旋 用以调整并固定零件
或部件之间的相对位置。 要求能自锁。
传导螺纹
传力螺纹 调整螺纹
按运动形式不同，螺旋传动分为：
率最高的是 C 。
机械设计基础第十章 螺旋传动
N
mm
19226.11N
mm
由表10－3取 60MPa , A d12 18.52 mm2 268.8mm2 按式(10－16)得
4
4
ca
1 A
F2
3
4T1 d1
2
1
268.8
100002
3
4
19226.11 18.5
本章主要内容
螺纹及螺旋传动概述 螺旋副的受力分析、效率和自锁
滑动螺旋传动的设计计算 滚动螺旋传动简介
本章学习要求
1、掌握螺纹的基本知识 2、掌握螺旋传动的类型及特点 3、掌握摩擦角和当量摩擦角的概念和进行螺旋副的受力分析 4、掌握螺旋副效率的效率和自锁条件的求解方法 4、掌握滑动螺旋传动的主要失效形式和设计计算准则 5、了解滚动螺旋传动的工作原理和分类
例10－1
2.螺杆的设计计算 (1)受力分析 螺杆升至最高位置时,受力最为不利,并承受压力和扭矩的联合
作用,失效形式主要有磨损、塑性变形或断裂、受压失稳、不自锁等。
(2)选择螺纹的类型 螺杆采用单线梯形螺纹( 30),螺母采用整体结构。
(3)计算螺杆直径 d2 螺杆工作时,螺纹牙工作面受压力作用,按耐磨性条件
d
。
1
例10
例 已知一螺旋起重器,轴向载荷F=10KN,起重高度 h=124mm,设计方案如图10-12所示,主要零件有螺杆、 螺母、托环、手柄和底座。重物直接接触在托环上，扳 动手柄，螺杆可在固定的螺母中旋转使重物上升或下降。 要求有可靠的自锁性能；为减少磨损，可在螺纹副与其 他接触面上加注润滑剂。设计此螺旋起重器。
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。
机械基础螺旋传动
三、按螺纹线的线数分类及其应用
四、按螺旋线形成的表面分类
§2－1 螺纹的种类和应用
一、按螺纹牙型分类及其应用
按螺纹在轴向剖面内的形状， 分为三角形螺纹、 矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。
三角形螺纹
矩形螺纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
§2－1 螺纹的种类和应用
二、按螺旋线方向分类及其应用
2）普通螺纹标记：
粗牙普通螺纹用字母M及公称直径表示 例：M10 细牙普通螺纹用字母M及公称直径×螺距表示 例：M10 ×1
§2－3 螺纹的代号标注
一、普通螺纹的代号与标注 1．细牙螺纹的每一个公称直径对应着数个螺距，因此 必须标出螺距值，而粗牙普通螺纹不标螺距。 2．右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹则用LH表示。 3．旋合长度有长旋合长度L、中等旋合长度N和短旋合
按螺旋线形成的表面分
§2－2 普通螺纹的主要参数
一、螺纹的直径 分为大径、中径和小径 二、牙型角
§2－2 普通螺纹的主要参数
三、螺距和导程 螺距P——相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离。 导程Ph——同一条螺旋线上的相邻两牙在中径上对应两 点间的轴向距离。
Ph＝ZP
§2－2 普通螺纹的主要参数
螺杆移动方向按普通螺旋传动螺杆移动方向确定
§2－4 螺旋传动的应用形式
【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。
§2－4 螺旋传动的应用形式
2、M12 ×1-7H8H
普通细牙螺纹，公称直径为12mm，螺距为1mm，右旋内螺纹， 中径公差代号7H、顶径公差代号8H
机械设计基础(机工版)教案：螺纹连接及螺旋传动
章节名称螺纹连接及螺旋传动授课形式讲授课时3班级电气、机电教学目的了解螺纹的应用和分类、代号教学重点1、了解螺纹及主要参数；2、机械制造常用螺纹及螺纹联接的基本类型3、提高螺栓联接强度的措施4、螺旋传动的类型、特点及应用教学难点1、螺纹联接的预紧和防松手段2、螺栓联接的强度计算与校核辅助手段模型或多媒体辅助教学过程及说明;★教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。
螺旋传动:利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置.一、螺纹的形成二、螺纹的类型1、按线数分在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。
也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。
单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。
2、按螺旋线绕行方向按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。
通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。
3、位置分螺纹有外螺纹和内螺纹之分。
在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。
普通螺纹又有粗牙和细牙两种。
公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。
细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。
三、螺纹的主要参数螺纹的主要参数：(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。
对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。
标准规定大径为螺纹的公称直径。
(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。
对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。
(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。
此假想圆柱称为中径圆柱。
(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
机械设计基础第10章螺旋传动
13~18 4~7 7.5~13
0.12~0.15 0.11~0.17
表5-15 滑动螺旋副材料的许用应力
螺旋副材料
[σ]
许用应力/MPa
[σb]
[τ]
螺杆 螺母
钢 青铜 铸铁
[σs]/(3~5)
40~60 45~55
30~40
潘存云教授研制
40
钢
(0.1~0.2)[σ]
0.6 [σ]
注：1) σs 为材料的屈服极限； 2)载荷稳定时，许用应力取大值。
ca
2 3 2
4F
d12
2
2
3
T
d12 /
16
[ ]
MPa
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：
T
F
tan(
）d2 v2
螺杆的强度条件： ca [ ]
对碳素钢, [σ]=50~80 MPa
§10－9 螺旋传动
一、螺旋传动的类型和应用 螺旋传动是利用螺杆和螺母 组成的螺旋副来实现传动的。
作用：回转运动
直线运动，同时传递动力。
螺杆转动，螺母移动 运动形式有： 螺母固定，螺杆转动并移动
传力螺旋 传递动力 按用 传导螺旋 传递运动,要求精度高 类 途分 调整螺旋 调整相对位置
型
滑动螺旋
F-轴向力； d2-螺纹中径； h-螺纹的工作高度; H-螺母高度;
P-螺距; u-螺纹工作圈数；
显然有： u =H / P 校核公式：
许用压强
F
h
F/u 螺杆
d2潘存云教授研制 D2
α
螺母
2024年机械设计基础第12章螺旋传动
螺旋传动的材料选择
碳钢
具有较高的强度和硬度，适用于一般传动螺旋。
合金钢
具有更高的强度和耐磨性，适用于重载或高速传动螺旋。
不锈钢
具有优良的耐腐蚀性和美观性，适用于特殊环境或食品、医疗等 行业的螺旋传动。
螺旋传动的制造工艺
铸造
01
适用于大型或复杂形状的螺旋传动件，可降低成本和缩短生产
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。
螺旋传动的特点
01
缺点
02
03
04
传动效率低，一般为30%～ 60%。
磨损后间隙难以调整，影响传 动精度。
。
螺旋角选择
螺旋角是影响传动效率和自锁性的 重要参数，需根据实际需求合理选 择。
螺距和导程
螺距和导程决定了螺旋传动的速度 和扭矩，需根据设计要求进行选择 。
螺旋传动的强度计算
螺旋副的强度计算
考虑螺旋副的受力情况，进行弯曲强度、剪切 强度和接触强度等方面的计算。
螺旋轴的强度计算
针对螺旋轴的受力情况，进行弯曲、扭转和疲 劳等方面的强度计算。
实例三：升降机中的螺旋传动
螺旋传动的特点
螺旋传动的应用
在升降机中，螺旋传动具有结构紧凑 、承载能力强、运行平稳等优点。通 过调整螺旋的导程和转速，可以实现 升降机的升降速度和高度控制。
升降机是一种用于垂直运输人或货物 的设备。其中，螺旋传动被广泛应用 于升降机的驱动机构中。例如，在液 压升降机中，通过螺旋传动实现液压 缸的活塞移动，从而控制升降机的升 降；在电动升降机中，通过螺旋传动 实现电机的转动，从而驱动升降机的 升降。
机械设计基础第7章+螺旋传动
滑动摩擦
滚动摩擦
返回通道
类型：外循环、内循环
外循环
返回通道
反向器（返回通道）
返回通道
不离开螺旋表面， 每圈有一个反向器
螺旋
内循环
优点：1)摩擦损失小、效率在90%以上；
2)磨损很小，传动精度高；
3)不自锁，可实现直线来自旋转运动转换；缺点：1)结构复杂、制造困难；
2)有些机构为防止逆转需要另加自锁机构。
• 计算公式
• 式中
Fcr——临界载荷（N）； F——轴向载荷（N）；
Fcr 2.5 ~ 4 F
第三节 滚动螺旋传动简介
在螺旋和螺母之间设有封闭的循环滚道，其间充以滚珠，这 样就使螺旋面的滑动摩擦成为滚动摩擦。
组成：螺杆、螺母、滚珠 特点：滑动摩擦 滚动摩擦
组成：螺杆、螺母、滚珠
应用实例：飞机机翼和起落架的控制、水闸的升降、
数控机床、机器人。
习题
设计螺旋千斤顶。 已知：最大起重量F=40kN；最大工作高度l=180mm。要求：
• （1）选择螺杆材料，设计螺杆尺寸，需满足强度和稳定性的要求，并校 核螺旋自锁条件；
• （2）选择螺母材料，计算螺母各部分尺寸； • （3）计算手柄的截面尺寸和长度； • （4）决定结构其它尺寸。 • （5）绘制螺旋千斤顶装配图，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表。
• 螺母高度与螺杆直径有一定比例。螺母螺纹圈数不宜太多
一般：可取K=1.2～2.5 ； 剖分式螺母：可取K=2.5～3.5。 • 满足耐磨性条件下的螺纹中径
d2
FP
Kh[ pc ]
tpgcv
dFf2vhz
[fpc ] cos
2
三、自锁性计算
《机械设计基础》第九章 螺纹联接和螺旋传动
止动垫片防松
原理：螺钉拧紧后，将双耳止动垫圈 分别向螺母和被联接件的侧面折 弯贴紧，即可将螺钉琐住。 特点：结构简单，使用方便，防松可靠。 串联钢丝防松
原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内， 将各螺钉串联起来，使其相互制动。 但需注意钢丝的穿入方向。 特点：适用于螺钉组联接，拆卸不便。
机械设计基础
对顶螺母防松 原理：两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始 终受到附加的压力和摩擦力的作用。 特点：结构简单，防松效果好，适用于低速、 平稳和重载的固定装置的联接。 尼龙圈锁紧螺母防松 原理：螺母中嵌有尼龙圈，装配后尼龙圈 内孔被胀大，箍紧螺栓。 特点：尼龙弹性好，与螺纹牙接触紧密， 摩擦大。但不宜用于频繁装拆和高温 场合。 机械设计基础
机械设计基础
弹簧垫圈防松 原理：螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的反 弹力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口 的尖端抵住螺母与被联接件的支承面也 有防松作用。 特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击 载荷作用下，防松效果较差，用于一般 的联接。 弹性带齿垫圈防松 原理：与弹簧垫圈相似。 特点：分外齿和内齿，无开口，弹力均匀， 比弹簧垫圈防松效果好。但它不宜用于 经常装拆或材料较软的被联接件。 机械设计基础
冲点防松 原理：拧紧螺母后，在内外螺纹 的旋合缝隙处用冲头冲几个 点，使其发生塑性变形，防 止螺母退出。 特点：属破坏性防松，不能重复 装拆，用于一次性联接。 胶接防松 原理：用粘合剂涂于螺纹旋合表 面，拧紧螺母后粘合剂能自 行固化，起到防松效果。 机械设计基础
9.4.3 螺栓组联接结构设计注意事项
机械设计基础
9.2 螺旋副的受力分析、自锁和效率
螺纹联接与螺旋传动都要借助外螺纹和内螺纹组成螺旋副。螺旋副按牙 型不同可分为牙型角α=0（矩形螺纹）和牙型角α≠0两大类。
《机械设计基础》第九章 螺纹联接和螺旋传动
1．控制拧紧力矩
①凭工人经验控制扳手力矩
②用测力矩扳手或定力矩扳手来控制力矩
机械设计基础
2．控制螺栓伸长量
拧紧力矩由于受摩擦因数不符实际等影响可能计算不准 确，影响预紧力的准确性。较准确地控制预紧力的方法是用 测量拧紧时螺栓伸长量来控制预紧力。伸长量与预紧力的关 系见材料力学。 9.4.2 螺纹联接的防松 螺纹联接具有自锁性 螺纹联接通常采用三角形螺纹，其升角λ(1.5°~ 3.5°)小于当 量摩擦角ρv (5°~ 6°)，满足自锁条件，一般情况下不会自行松脱。
止动垫片防松
原理：螺钉拧紧后，将双耳止动垫圈 分别向螺母和被联接件的侧面折 弯贴紧，即可将螺钉琐住。 特点：结构简单，使用方便，防松可靠。 串联钢丝防松
原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内， 将各螺钉串联起来，使其相互制动。 但需注意钢丝的穿入方向。 特点：适用于螺钉组联接，拆卸不便。
机械设计基础
机械设计基础
弹簧垫圈防松 原理：螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的反 弹力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口 的尖端抵住螺母与被联接件的支承面也 有防松作用。 特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击 载荷作用下，防松效果较差，用于一般 的联接。 弹性带齿垫圈防松 原理：与弹簧垫圈相似。 特点：分外齿和内齿，无开口，弹力均匀， 比弹簧垫圈防松效果好。但它不宜用于 经常装拆或材料较软的被联接件。 机械设计基础
2．双头螺柱
两端均制有螺纹，两端螺纹可以相同或不同，有A型 （带腰杆）、B型（带退刀槽）两种结构型式。
机械设计基础
3．螺母 螺母是带有内螺纹的联接件。螺母按形状分为六角螺 母、方螺母（很少用）和圆螺母。六角螺母应用最广泛， 按其厚薄又分为：标准六角螺母，用于一般场合；扁螺母， 用于轴向尺寸受限制的场合；厚螺母，用于经常拆装易于 磨损处。圆螺母用于轴上零件的轴向固定。
机械设计与理论：第14章 螺旋传动
按使用要求的不同，螺旋传动 分为三类：
传力螺旋，主要传递动力和能量（利用机械效益高的 优点），如用于螺旋压力机，螺旋起重器等机械；
传导螺旋，主要传递运动（利用传动均匀、平稳、准 确等优点，并可简化传动系统），如用于机床刀架、 工作台等进给机构；
快速移动差动螺旋：
如果两组螺旋副的旋向相反，则螺母相对机架所作的位移为 x=φ/2π·(s13+ s12)
适用于快速移动的场合，如车钩快速合拢或分开装置（图14-6）。
§ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ4-3 螺旋传动的失效和材料
螺旋传动工作时，在承受转矩T的同时，还承 受轴向载荷Q。图14-1分别示出了螺旋压力机、 螺纹起重器所受的载荷图。
式中：Q为轴向载荷；d2为螺旋中径；h为螺纹 工作高度（对于矩形、梯形螺纹，h=0.5P，对 于锯齿形螺纹，h=0.75P，P为螺距）；z为旋 合的螺纹圈数，z=H/P，H为螺母高度；[p]为 许用压强，见表14-1。
表14-1 螺旋副材料的许用压强和滑动速度范围
按耐磨性设计计算：
令比值ψ=H/d2，并代入式（14-5），转换后可得矩形、 梯形螺纹螺旋的中径 d2≥0.8(Q/(ψ[p]))1/2 和锯齿形螺纹螺旋的中径 d2≥0.65(Q/(ψ[p]))1/2 对磨损后间隙不能调整的整体式螺母，可取ψ=1.2～ 2.5；对于间隙可作调整的剖分式螺母，取ψ=2.5～ 3.5。根据算出的初步中径按国家标准选取公径直径和 螺距P。 螺母的高度H和螺纹的圈数z： H=ψd2 , z=H/P≤10 圈数过多不起作用，因载荷在螺纹各圈中的分布是不 均匀的。有自锁要求的螺纹应验算自锁条件。
结构简单、加工方便、成本低 摩擦阻力大、传动效率低，一般仅为0.3-0.7,
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高度第为一H、螺距为p，螺纹旋合圈数为Z=H/p、螺纹工作高度为h、
承压项面积为A，螺纹工第作二面上的第压二强为 ps。
项 项 则螺纹的耐磨性条件为： 校核耐磨性
ps
F A
F
d 2 hZ
Fp
d 2 hH
[ p]
MPa
若按耐磨性条件设计螺纹中径d2 时，可引用系数
《机械设计（Ⅲ）（零件）》
第十章 螺旋传动
technische universiteit eindhoven
一、概述
第 项1.螺一旋传动结构第、二原理第二 项 项 螺旋传动特点：
螺母 螺杆
结构紧凑，机械增益高； 传动平稳、精度高； 易于自锁； 磨擦磨损大，效率较低
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； 回转运动←→直线运动；
项项
螺旋千分尺
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可 动刻度有50个等分刻度，旋转每个小分度， 相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm。 所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还 能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又 名千分尺。
Power Screw
technische universiteit eindhoven
第一 项
第二 第二 项项
螺旋千斤顶
Power Screw
technische universiteit eindhoven
第一 项
第二 第二 项项
立式加工中心
Power Screw
technische universiteit eindhoven
根据用途分类
第一 1、传力螺旋 项 第二 第二 以传递动力为主，要求用较小的转矩
静压螺旋
流体摩擦，传动效率高>90%
滚动摩擦螺旋
效率高，可达99％以上，传动精度高，不自 锁，运动平稳，寿命长，但结构复杂，成本 高，抗冲击性能差，不宜传递大载荷。
Power Screw
technische universiteit eindhoven
滚动摩擦螺旋
组第成一：螺杆、螺母、滚珠
在螺旋和螺母之间设有封闭的循环
右旋 导程 PA
右旋 导程 PB
差动螺旋： （慢移）
螺母轴向位移：
x
2
(S13
S12 )
反向螺旋：（快移）
螺母轴向位移： x 2 (S13 S12 )
单杠钢索调整装置
Power Screw
材料的选取：technische universiteit eindhoven
螺旋副需求：强度高、耐磨性、低磨檫系数
螺第杆一的材料：需经热处理以达到高硬度。 一重项般要选螺择杆中，碳则钢常，用第项要工求 具二有钢足T1第项够0,T的二1强2或度合，金常钢用6355M、n4、5号40钢Cr;、T12、
20CrMnTi等。
螺母材料：
除要有足够的强度外，还要求在与螺杆配合时摩擦系数小和耐磨。 常用材料有铸锡青铜，如ZCuSn10Pb1, ZCuSn5Pb5Zn5 重载低速使用强度较高的铸铝铁青铜ZCuAl10Fe3或铸黄铜 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 。 低速不重要的螺旋传动也可用耐磨铸铁或灰铸铁。
按运动形式不同，螺旋传动分为：
第一
项
第二 第二
螺床杆中转的动进，给项螺螺母旋，移龙项动门-刨--最床常横用梁的的形升式降装如置车
螺杆转动并移动，螺母固定不动 ---精度较
高，结构尺寸较大，如螺旋起重器，铣床工作 台升降机构等
螺母转动，螺杆移动---结构尺寸大且较复杂
，如平面磨床的垂直进给螺旋等
螺母转动并移动，螺杆固定不动---精度较低
磨损的影响因素：工作面的压强，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压强P要求小于 材料的许用比压。
①当速度相同时，压强大，磨损量大 ②润滑油不被挤出，易形成油膜润滑
Power Screw
technische universiteit eindhoven
假想螺纹牙可以展成一长条，设螺旋的轴向载荷为F，螺母旋合
效形式是螺纹牙折断或剪断，螺杆断裂， 长螺杆受压失稳等。
Power Screw
technische universiteit eindhoven
四、滑动螺旋的设计计算
第 项1.耐一磨滑性动计螺算旋中第螺母二磨损第是最二主要的一种失效形式，会引起 传动精度下降项，空间大项，并使强度下降。（反向间隙↑）
转矩←→推（拉）力。
Power Screw
technische univer旋传动的应用（应用场合）
第一
项
第二 第二
项项
二维数控台原理图
Power Screw
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2.螺旋传动的应用
第一
项
第二 第二
项 第二 第二 滑动摩擦
滚动摩擦
滚道，其间充以滚珠，这样就使螺 旋面的滑动摩擦成为滚动摩擦。
项 项 类型：外循环、内循环（3-5圈）
Power Screw
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三、螺旋传动的运动关系
第一 项一般螺旋螺：母轴第项向位二移：第项x二 2 S
螺母轴向速度： v nS 60
，如摇臂钻床横臂的升降装置及手动调整机构 等
Power Screw
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根据摩擦类型分类
第一 项滑动摩擦螺旋第二 第二 项 项 优点：结构简单、容易制造、传力较大、能够实现自锁要求，应用广泛。
梯形/锯齿形螺纹。 缺点：容易磨损、传动效率低
Power Screw
螺旋传动的失效 technische universiteit eindhoven
第一 项 受、螺轴螺旋向 纹传载 起动荷 重工Q器作第项。所时二图受，14的在-第项载1承分二荷受别图转示。矩出T了的螺同旋时压，力还机承
螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损（它与
材料、润滑和工作表面的压强有关），其他失
项 项 产生较大的轴向推力。一般间歇工作，
工作速度不高，而且通常要求自锁。
2、传导螺旋 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。
3、调整螺旋 用以调整并固定零件
或部件之间的相对位置。 要求能自锁。
传导螺纹
Power Screw
传力螺纹 调整螺纹
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