清華機(jī)械設(shè)計(jì) 第2.6章螺旋傳動(dòng)

1、第第2.6章章 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)螺旋的分類及應(yīng)用螺旋的分類及應(yīng)用螺旋傳動(dòng)裝置的工作原理螺旋傳動(dòng)裝置的工作原理 通過螺紋結(jié)構(gòu)，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為軸通過螺紋結(jié)構(gòu)，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為軸向直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞能量和力。向直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞能量和力。螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)傳動(dòng)比大傳動(dòng)比大精度較高精度較高能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單傳動(dòng)平穩(wěn)傳動(dòng)平穩(wěn)無噪音無噪音缺點(diǎn)缺點(diǎn)磨擦磨損大，效率較低磨擦磨損大，效率較低螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)傳動(dòng)比大傳動(dòng)比大傳動(dòng)比大，從而可用較傳動(dòng)比大，從而可用較小的轉(zhuǎn)矩得到較大的軸小的轉(zhuǎn)矩得到較大的軸向推力向推力常用于起重，夾緊等常用于起重，夾緊等 螺旋傳動(dòng)

2、的特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)精度較高精度較高能夠準(zhǔn)確地調(diào)整直線運(yùn)能夠準(zhǔn)確地調(diào)整直線運(yùn)動(dòng)的距離和位置。動(dòng)的距離和位置。常用于精密機(jī)械和測量常用于精密機(jī)械和測量儀器，特別適用于一些儀器，特別適用于一些機(jī)構(gòu)的微細(xì)調(diào)節(jié)。機(jī)構(gòu)的微細(xì)調(diào)節(jié)。 螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖適用于垂直舉起重物的適用于垂直舉起重物的機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)自鎖壓紙機(jī)自鎖壓紙機(jī)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖對(duì)于水平推力的運(yùn)動(dòng)機(jī)對(duì)于水平推力的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)也能在任意位置得到構(gòu)也能在任意位置得到精確定位精確定位如水平運(yùn)動(dòng)的機(jī)床工作如水平運(yùn)動(dòng)的機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)夾緊裝置夾緊裝置 螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)能夠

3、實(shí)現(xiàn)自鎖能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖螺紋升角是指，在中徑圓柱上，螺螺紋升角是指，在中徑圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角面間的夾角螺紋升角小，使得摩擦力的軸向分螺紋升角小，使得摩擦力的軸向分力大于正壓力的軸向分力，發(fā)生自力大于正壓力的軸向分力，發(fā)生自鎖鎖 螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單傳動(dòng)平穩(wěn)傳動(dòng)平穩(wěn)無噪音無噪音摩擦磨損大，效率較摩擦磨損大，效率較低低螺紋失效螺紋失效螺旋的特征螺旋的特征螺紋的類型螺紋的類型普通螺紋普通螺紋牙型角牙型角a=60度度矩形螺紋矩形螺紋牙型角牙型角a=0度度梯形螺紋梯形螺紋牙型角牙型角a=30度度鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋牙型角牙

4、型角a=33度度螺旋的特征螺旋的特征螺旋的頭數(shù)螺旋的頭數(shù)螺距相同，螺紋螺距相同，螺紋頭數(shù)多，導(dǎo)程就頭數(shù)多，導(dǎo)程就大大螺旋傳動(dòng)的分類螺旋傳動(dòng)的分類按運(yùn)動(dòng)方式按運(yùn)動(dòng)方式 螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)移動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母作直線螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母作直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)并沿直線運(yùn)動(dòng)，螺母旋轉(zhuǎn)并沿直線運(yùn)動(dòng)，螺桿固定螺桿固定螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿直線移螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿直線移動(dòng)動(dòng)螺旋傳動(dòng)的分類螺旋傳動(dòng)的分類按用途按用途傳力螺旋傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋 傳力螺旋傳力螺旋夾緊裝置夾緊裝置千斤頂千斤頂壓紙機(jī)壓紙機(jī)千斤頂傳力螺旋傳力螺旋u能以較小的轉(zhuǎn)矩獲能以較小的轉(zhuǎn)矩獲得很大軸向力得很大軸向力滑動(dòng)摩擦

5、螺旋滑動(dòng)摩擦螺旋螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿直螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿直線移動(dòng)線移動(dòng)應(yīng)用應(yīng)用千斤頂千斤頂傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋齒齒輪輪實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)儀儀小小型型車車床床調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋收音機(jī)的調(diào)整螺旋收音機(jī)的調(diào)整螺旋微調(diào)螺旋微調(diào)螺旋螺旋測微器螺旋測微器螺旋傳動(dòng)的分類螺旋傳動(dòng)的分類按螺旋副的摩擦性質(zhì)按螺旋副的摩擦性質(zhì)滑動(dòng)摩擦螺旋滑動(dòng)摩擦螺旋滾動(dòng)摩擦螺旋滾動(dòng)摩擦螺旋靜壓螺旋靜壓螺旋滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦螺旋螺旋滾動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦螺旋螺旋靜壓螺旋靜壓螺旋優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、容優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、傳力較大、易制造、傳力較大、能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖要求，能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖要求，應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：容易磨損、傳缺點(diǎn)：容易磨損、傳動(dòng)效率低動(dòng)效率低滾動(dòng)摩擦滾動(dòng)

6、摩擦阻力小阻力小傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高90%流體摩擦流體摩擦傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高90%滾動(dòng)螺旋的螺桿和螺母滾動(dòng)螺旋的螺桿和螺母的螺紋滾道間置有適量的螺紋滾道間置有適量的鋼球，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鋼球?yàn)榈匿撉?，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鋼球?yàn)橹虚g滾動(dòng)體，沿螺紋滾中間滾動(dòng)體，沿螺紋滾道滾動(dòng)，使螺桿和螺母道滾動(dòng)，使螺桿和螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)成為滾動(dòng)磨的相對(duì)運(yùn)動(dòng)成為滾動(dòng)磨擦，提高螺旋副的傳動(dòng)擦，提高螺旋副的傳動(dòng)效率高達(dá)效率高達(dá)98%滾珠螺旋滾珠螺旋滑動(dòng)螺旋：傳動(dòng)效率30%-40%！滾珠螺旋滾珠螺旋逆?zhèn)鲃?dòng)效率接近正傳動(dòng)，逆?zhèn)鲃?dòng)效率接近正傳動(dòng)，可用于把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換可用于把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)磨擦阻力穩(wěn)定，摩擦小，磨擦阻力穩(wěn)定，摩擦小，

7、壽命長壽命長不自鎖，結(jié)構(gòu)復(fù)雜不自鎖，結(jié)構(gòu)復(fù)雜鋼球經(jīng)導(dǎo)路出而復(fù)入，鋼球經(jīng)導(dǎo)路出而復(fù)入，分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)螺旋的應(yīng)用滾動(dòng)螺旋的應(yīng)用靜壓螺旋靜壓螺旋差動(dòng)螺旋差動(dòng)螺旋導(dǎo)程不同或旋向不同的螺紋零件和其它螺導(dǎo)程不同或旋向不同的螺紋零件和其它螺紋零件形成的螺旋傳動(dòng)紋零件形成的螺旋傳動(dòng)螺紋導(dǎo)程不同螺紋導(dǎo)程不同差動(dòng)螺旋差動(dòng)螺旋導(dǎo)程不同導(dǎo)程不同旋向相反旋向相反小結(jié)小結(jié)能夠產(chǎn)生微小位移的螺旋能夠產(chǎn)生微小位移的螺旋uu小導(dǎo)程螺紋小導(dǎo)程螺紋 加工難度大加工難度大 精度無法保證精度無法保證uu利用特殊大螺紋零件來產(chǎn)生微小位移利用特殊大螺紋零件來產(chǎn)生微小位移 在生產(chǎn)上具有重要意義在生產(chǎn)上具有重要意義螺旋傳

8、動(dòng)設(shè)計(jì)螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)滑動(dòng)螺旋副受力、失效分析、常用材滑動(dòng)螺旋副受力、失效分析、常用材料料螺旋傳動(dòng)的工作能力設(shè)計(jì)螺旋傳動(dòng)的工作能力設(shè)計(jì)螺旋副傳動(dòng)設(shè)計(jì)的一般步驟螺旋副傳動(dòng)設(shè)計(jì)的一般步驟螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)滑動(dòng)螺旋副受力滑動(dòng)螺旋副受力摩擦力矩和作用在螺桿上的拉力（或壓力）摩擦力矩和作用在螺桿上的拉力（或壓力） 失效分析失效分析磨損、螺紋牙的彎曲磨損、螺紋牙的彎曲 、剪切、剪切、螺桿失穩(wěn)螺桿失穩(wěn)常用材料常用材料p98 表表2-38滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)1。耐磨性計(jì)算。耐磨性計(jì)算因磨損量不好計(jì)算，因磨損量不好計(jì)算，考慮磨合面的單位考慮磨合面的單位正壓力，其許用值正壓力，其許用值與

9、相對(duì)速度有關(guān)。與相對(duì)速度有關(guān)。螺紋副的耐磨性計(jì)算：螺紋副的耐磨性計(jì)算：2phHdFPp（MPa) 式（2-66）設(shè)計(jì)之初的四個(gè)未知數(shù)設(shè)計(jì)之初的四個(gè)未知數(shù)處理方法-取系數(shù)來消除未知數(shù)的個(gè)數(shù)。令：2dH則：2dH參照p99,經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選取可得到 設(shè)計(jì)公式：2d2phFPd表表2-39滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)2、強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算螺桿的強(qiáng)度螺桿的強(qiáng)度23122122)2 . 0(3)4(3dTdFca滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)2、強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙受力分析模型的建立螺紋牙受力分析模型的建立 圖圖2-55懸臂梁模型懸臂梁模型（螺母）螺紋牙強(qiáng)度計(jì)算（螺母）螺紋牙

10、強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙強(qiáng)度螺紋牙強(qiáng)度剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度ZdbF（螺母）螺紋牙強(qiáng)度計(jì)算（螺母）螺紋牙強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙強(qiáng)度螺紋牙強(qiáng)度齒根的彎曲強(qiáng)度齒根的彎曲強(qiáng)度bbWM6;2ZFM2dbWhZ3F2bbhdbh表表2-40滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)3、受壓螺桿穩(wěn)定性計(jì)算、受壓螺桿穩(wěn)定性計(jì)算4、自鎖性校核、自鎖性校核SSFFcrc表表2-41，表表2-42vvarctancosarctanff滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)滑動(dòng)螺旋的工作能力設(shè)計(jì)5、螺旋傳動(dòng)效率、螺旋傳動(dòng)效率軸向載荷與運(yùn)動(dòng)方向軸向載荷與運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)取相反時(shí)取“+”)tan(tanv滑動(dòng)螺旋設(shè)計(jì)的步驟滑動(dòng)螺旋設(shè)計(jì)的步驟典型設(shè)計(jì)：已知工作載荷和螺母的轉(zhuǎn)速典型設(shè)計(jì)：已知工作載荷和螺母的轉(zhuǎn)速選螺紋類型選螺紋類型選螺旋副材料選螺旋副材料根據(jù)螺母耐磨性（式2-66）確定螺旋中徑d2按照國標(biāo)選取相應(yīng)的公稱直徑d，初步確定螺旋主要參數(shù)：螺距P P、中徑等，對(duì)有自鎖要求對(duì)有自鎖要求的校核自鎖性的校核自鎖性計(jì)算螺母高度計(jì)算螺母高度H H選螺距，計(jì)算旋合圈數(shù)選螺距，計(jì)算旋合圈數(shù)Z Z，Z10-12Z10-12校核螺桿和螺母的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、效率等校核螺桿和螺母的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、效率等 7.其它：與地面接觸強(qiáng)度；手柄長度、直徑；自鎖；螺母防松等按螺旋副螺母耐磨性計(jì)算1根據(jù)螺母耐磨性（式2-66）確定螺旋中徑d22.求出d2 后，按照國標(biāo)選取相應(yīng)的