第九章(螺旋傳動)

1、第九章第九章 螺旋傳動螺旋傳動第九章 螺旋傳動參考文獻參考文獻v張策主編，張策主編，機械原理與機械設計機械原理與機械設計（下（下冊），機械工業(yè)出版社，冊），機械工業(yè)出版社，20042004v濮良貴主編，濮良貴主編，機械設計機械設計，高等教育出，高等教育出版社，版社，20062006v其他機械設計的相關書籍其他機械設計的相關書籍第九章 螺旋傳動一、螺紋的形成一、螺紋的形成二、螺紋的種類二、螺紋的種類 1. 三角形螺紋三角形螺紋（ ） 2. 梯形螺紋梯形螺紋（ ） 3. 矩形螺紋矩形螺紋v左旋、右旋螺紋左旋、右旋螺紋v單頭、多頭螺紋單頭、多頭螺紋2tanhPd2第九章 螺旋傳動1、在直徑為、在直徑

2、為d2的圓柱面上，繞以底邊長為的圓柱面上，繞以底邊長為 d2的的直角三角形直角三角形ABC，三角形的斜邊，三角形的斜邊AB在圓柱表面在圓柱表面上形成一條螺旋線。若將三角形、矩形和梯形的上形成一條螺旋線。若將三角形、矩形和梯形的平面圖沿螺旋線移動，就形成各種類型的螺紋。平面圖沿螺旋線移動，就形成各種類型的螺紋。2、三角形螺紋三角形螺紋牙型角牙型角2 60 。牙根厚，強度。牙根厚，強度高，對中性能好。當量摩擦角大，易自鎖。同一高，對中性能好。當量摩擦角大，易自鎖。同一公稱直徑分粗牙和細牙，粗牙用于一般聯(lián)接，細公稱直徑分粗牙和細牙，粗牙用于一般聯(lián)接，細牙螺紋螺距小，升角小，自鎖性能好，多用于薄牙螺紋

3、螺距小，升角小，自鎖性能好，多用于薄壁零件聯(lián)接和測微裝置；壁零件聯(lián)接和測微裝置； 梯形螺紋梯形螺紋牙型角牙型角2 30 ，牙根強度高，對，牙根強度高，對中性好，用剖分螺母可調整間隙，多用于傳動和中性好，用剖分螺母可調整間隙，多用于傳動和傳力螺旋；傳力螺旋； 矩形螺紋矩形螺紋牙型為正方形，牙型角為牙型為正方形，牙型角為0 。傳動。傳動效率高，牙根強度低，加工困難，對中性差。常效率高，牙根強度低，加工困難，對中性差。常用于力傳動。用于力傳動。第九章 螺旋傳動v大徑大徑d螺紋的最大直徑，公稱直徑（螺紋的規(guī)螺紋的最大直徑，公稱直徑（螺紋的規(guī)格）。格）。v小徑小徑d1螺紋的最小直徑，強度計算時常作為螺桿

4、螺紋的最小直徑，強度計算時常作為螺桿危險剖面的計算直徑。危險剖面的計算直徑。v中徑中徑d2螺紋軸向剖面內牙厚與牙間相等處的一假螺紋軸向剖面內牙厚與牙間相等處的一假想圓柱面直徑，近似等于螺紋平均直徑想圓柱面直徑，近似等于螺紋平均直徑 。螺紋受。螺紋受力分析時以中徑為準，也是確定螺紋幾何參數(shù)和力分析時以中徑為準，也是確定螺紋幾何參數(shù)和配合性質的直徑。配合性質的直徑。v螺距螺距P螺紋相鄰兩個牙上對應點間的軸向距離。螺紋相鄰兩個牙上對應點間的軸向距離。v升距升距Ph同一根螺旋線上相鄰兩個牙上對應點間的同一根螺旋線上相鄰兩個牙上對應點間的軸向距離。軸向距離。v升角升角 螺旋線展開后中徑處與垂直于軸線平面

5、的螺旋線展開后中徑處與垂直于軸線平面的夾角。夾角。v牙型角牙型角2 螺紋軸向剖面內螺紋牙型兩側邊的夾螺紋軸向剖面內螺紋牙型兩側邊的夾角。角。第九章 螺旋傳動三頭螺紋（圖中僅畫出兩條）三頭螺紋（圖中僅畫出兩條）第九章 螺旋傳動1 1）三角形螺紋（普通螺）三角形螺紋（普通螺紋）紋） 牙型角為牙型角為6060 ，可，可以分為粗牙和細牙，粗以分為粗牙和細牙，粗牙用于一般聯(lián)接；與粗牙用于一般聯(lián)接；與粗牙螺紋相比，細牙由于牙螺紋相比，細牙由于在相同公稱直徑時，螺在相同公稱直徑時，螺距小，螺紋深度淺，導距小，螺紋深度淺，導程和升角也小，自鎖性程和升角也小，自鎖性能好，宜用于薄壁零件能好，宜用于薄壁零件和微調

6、裝置。和微調裝置。 第九章 螺旋傳動2 2）梯形螺紋）梯形螺紋 牙型角為牙型角為3030，是應用最為廣泛的傳動螺紋。，是應用最為廣泛的傳動螺紋。第九章 螺旋傳動3 3）矩形螺紋）矩形螺紋 牙型角為牙型角為0 0，適于作傳動螺紋。，適于作傳動螺紋。第九章 螺旋傳動4 4）鋸齒型螺紋）鋸齒型螺紋 兩側牙型角分別為兩側牙型角分別為3 3和和3030，3 3的一側用來承受的一側用來承受載荷載荷, ,可得到較高效率；可得到較高效率；3030一側用來增加牙根強一側用來增加牙根強度度, ,適用于單向受載的傳動螺紋。適用于單向受載的傳動螺紋。第九章 螺旋傳動v螺旋傳動螺旋傳動22hPzPl式中式中 l 螺桿（

7、或螺母）的位移。螺桿（或螺母）的位移。 螺桿和螺母間的相對轉角。螺桿和螺母間的相對轉角。 Ph 螺紋導程螺紋導程第九章 螺旋傳動v螺旋傳動分類螺旋傳動分類按螺旋傳動在精密機械中的作用分為按螺旋傳動在精密機械中的作用分為1 1）示數(shù)螺旋）示數(shù)螺旋 精度高，空回小。精度高，空回小。2 2）傳力螺旋）傳力螺旋 強度高強度高3 3）一般螺旋傳動）一般螺旋傳動 僅傳遞運動，無特殊要求。僅傳遞運動，無特殊要求。按其接觸面間摩擦的性質分為按其接觸面間摩擦的性質分為1 1）滑動螺旋傳動）滑動螺旋傳動2 2）滾動螺旋傳動。）滾動螺旋傳動。3 3）靜壓螺旋傳動。）靜壓螺旋傳動。第九章 螺旋傳動一、滑動螺旋傳動的特

8、點：一、滑動螺旋傳動的特點：1 1）降速傳動比大。）降速傳動比大。2 2）具有增力作用。）具有增力作用。3 3）傳動平穩(wěn)，無噪音。）傳動平穩(wěn)，無噪音。 4 4）能自鎖。）能自鎖。5 5）效率低，磨損快。）效率低，磨損快。第九章 螺旋傳動二、滑動螺旋傳動的形式二、滑動螺旋傳動的形式1 1）螺母固定，螺桿旋轉并移動。）螺母固定，螺桿旋轉并移動。 螺母軸向固定但旋轉，螺桿軸向移動。螺母軸向固定但旋轉，螺桿軸向移動。2 2）螺桿固定，螺母旋轉并移動。）螺桿固定，螺母旋轉并移動。 螺桿軸向固定但旋轉，螺母移動。螺桿軸向固定但旋轉，螺母移動。v螺桿移動，軸向空間螺桿移動，軸向空間2 2倍工作行程螺母厚度倍

9、工作行程螺母厚度v螺母移動，軸向空間工作行程螺母厚度螺母移動，軸向空間工作行程螺母厚度3 3）其它）其它 差動螺旋差動螺旋 12()2hhlPP圖9-4第九章 螺旋傳動三、滑動螺旋傳動的計算三、滑動螺旋傳動的計算 滑動螺旋傳動的主要失效形式滑動螺旋傳動的主要失效形式 螺紋磨損，螺桿變形，螺桿或螺紋牙的斷裂。螺紋磨損，螺桿變形，螺桿或螺紋牙的斷裂。 滑動螺旋傳動的計算內容滑動螺旋傳動的計算內容v耐磨性計算耐磨性計算v剛度計算剛度計算v穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算v強度計算強度計算 v驅動力矩、效率和自鎖計算驅動力矩、效率和自鎖計算（有時）（有時） phHdPFpa22arctandPh第九章 螺旋傳動四

10、、滑動螺旋傳動的設計原則四、滑動螺旋傳動的設計原則 傳動形式的選擇傳動形式的選擇 參見前述滑動螺旋傳動形式參見前述滑動螺旋傳動形式 螺紋類型的確定螺紋類型的確定示數(shù)螺旋傳動示數(shù)螺旋傳動傳力螺旋傳動傳力螺旋傳動第九章 螺旋傳動 螺旋副材料的確定螺旋副材料的確定 螺桿成本高，對精度影響大，故螺桿硬，螺母軟。螺桿成本高，對精度影響大，故螺桿硬，螺母軟。v螺桿：強度高、耐磨性好、工藝性好。螺桿：強度高、耐磨性好、工藝性好。 如：如：Q235、Y40Mn、45、50、 65Mn、40Cr、9Mn2V、38CrMoAlA、GCr15等。等。v 螺母：耐磨性、減摩性好。如：鑄鐵、青銅螺母：耐磨性、減摩性好。

11、如：鑄鐵、青銅 主要參數(shù)的確定主要參數(shù)的確定包括：螺桿直徑和長度、牙型、螺距、頭數(shù)、螺包括：螺桿直徑和長度、牙型、螺距、頭數(shù)、螺母厚度等。母厚度等。 一般傳動類比法，重要傳動計算法。一般傳動類比法，重要傳動計算法。第九章 螺旋傳動 螺旋副零件與滑板聯(lián)結結構的確定螺旋副零件與滑板聯(lián)結結構的確定 剛性聯(lián)接結構剛性聯(lián)接結構 結構簡單，聯(lián)結剛度大，多用于受力較大的傳動結構簡單，聯(lián)結剛度大，多用于受力較大的傳動中。螺旋副位移方向與滑板運動方向間易發(fā)生干涉。中。螺旋副位移方向與滑板運動方向間易發(fā)生干涉。圖9-6第九章 螺旋傳動 螺旋副零件與滑板聯(lián)結結構的確定螺旋副零件與滑板聯(lián)結結構的確定 彈性聯(lián)接結構彈性

12、聯(lián)接結構 適用于受力較小的精密螺旋傳動。適用于受力較小的精密螺旋傳動。圖9-3第九章 螺旋傳動 螺旋副零件與滑板聯(lián)結結構的確定螺旋副零件與滑板聯(lián)結結構的確定 活動聯(lián)接結構活動聯(lián)接結構 徹底排除螺旋副與滑板運動方向間的干涉，需要徹底排除螺旋副與滑板運動方向間的干涉，需要封閉力封閉力F。圖9-7恢復力恢復力F（一般為彈簧力）使聯(lián)接部分保持經(jīng)常接觸。當（一般為彈簧力）使聯(lián)接部分保持經(jīng)常接觸。當滑板滑板1的運動方向與螺桿的運動方向與螺桿2的軸線不平行時，通過螺桿端部的軸線不平行時，通過螺桿端部的球面與滑板在接觸處自由滑動（圖的球面與滑板在接觸處自由滑動（圖9-7a），或中間桿），或中間桿3自自由偏斜（

13、圖由偏斜（圖9-7b），可以避免螺旋副中產生過大的應力。），可以避免螺旋副中產生過大的應力。 第九章 螺旋傳動第九章 螺旋傳動第九章 螺旋傳動 螺紋公差螺紋公差 普通螺紋普通螺紋 公差公差（GB/T 197GB/T 19720032003） 普通螺紋的公差制結構普通螺紋的公差制結構公差帶大小公差帶大小螺紋精度螺紋精度公差帶公差帶旋合長度旋合長度公差等級公差等級基本偏差基本偏差公差帶位置公差帶位置中徑中徑 和螺紋同軸的假想圓柱體，該圓柱的母線通和螺紋同軸的假想圓柱體，該圓柱的母線通過牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方。過牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方。單一中徑單一中徑 和螺紋同軸的假想圓柱體，該圓柱

14、的母和螺紋同軸的假想圓柱體，該圓柱的母線通過牙型上溝槽寬度等于基本螺距一半的地方。線通過牙型上溝槽寬度等于基本螺距一半的地方。作用中徑作用中徑 在規(guī)定的旋合長度內正好包絡實際螺紋在規(guī)定的旋合長度內正好包絡實際螺紋的一個假想螺紋的中徑。的一個假想螺紋的中徑。第九章 螺旋傳動例：例：M20 X 2 左左6H/5g6gS旋合長度旋合長度外螺紋頂徑公差帶外螺紋頂徑公差帶外螺紋中徑公差帶外螺紋中徑公差帶內螺紋中徑和頂徑公差帶內螺紋中徑和頂徑公差帶左旋左旋螺距螺距公稱直徑公稱直徑牙型代號牙型代號v直徑直徑10mm，螺距，螺距1.5mm，中徑頂徑公差帶為，中徑頂徑公差帶為6H的的內螺紋內螺紋：M106Hv

15、直徑直徑10mm，螺距，螺距1mm， 中徑頂徑公差帶為中徑頂徑公差帶為6g的的外螺紋外螺紋：M1016g螺紋副螺紋副第九章 螺旋傳動五、影響螺旋傳動精度的因素及改進措施五、影響螺旋傳動精度的因素及改進措施 螺紋參數(shù)誤差螺紋參數(shù)誤差 螺距誤差螺距誤差v單個螺距誤差單個螺距誤差 螺紋全長上，任意單個實際螺螺紋全長上，任意單個實際螺距對基本螺距的偏差的最大代數(shù)差。距對基本螺距的偏差的最大代數(shù)差。v螺距累積誤差螺距累積誤差 規(guī)定的螺紋長度內，任意兩同規(guī)定的螺紋長度內，任意兩同側螺紋面間實際距離對公稱尺寸的偏差的最大代側螺紋面間實際距離對公稱尺寸的偏差的最大代數(shù)差。數(shù)差。注意：螺母的螺距累積誤差對傳動精

16、度沒有影響。注意：螺母的螺距累積誤差對傳動精度沒有影響。它的單個螺距誤差也只有當螺桿也有單個螺距誤它的單個螺距誤差也只有當螺桿也有單個螺距誤差時才會引起傳動誤差。差時才會引起傳動誤差。因此在精密螺旋傳動中，因此在精密螺旋傳動中，對螺桿的精度比對螺母的精度要求高一些。對螺桿的精度比對螺母的精度要求高一些。 第九章 螺旋傳動 螺紋參數(shù)誤差螺紋參數(shù)誤差 中徑誤差中徑誤差 螺旋副中，大徑、小徑并無相對接觸，中徑是配螺旋副中，大徑、小徑并無相對接觸，中徑是配合尺寸，因此要控制中徑變動量。合尺寸，因此要控制中徑變動量。 牙型半角誤差牙型半角誤差 螺紋牙型半角可能偏螺紋牙型半角可能偏離標準值。但是，如果離標

17、準值。但是，如果采用一把刀，一次裝卡，采用一把刀，一次裝卡，牙型半角誤差在螺紋全牙型半角誤差在螺紋全長上一般變化不大。長上一般變化不大。圖9-8第九章 螺旋傳動 螺桿軸向竄動誤差螺桿軸向竄動誤差 偏斜誤差偏斜誤差 溫度誤差溫度誤差圖9-9圖9-10maxmintanD212ll twllt 22212sin2cos1lllxll第九章 螺旋傳動v提高精度的方法提高精度的方法 螺距誤差校正裝置螺距誤差校正裝置圖9-11tanxyR第九章 螺旋傳動六、消除螺旋傳動空回的方法六、消除螺旋傳動空回的方法 空回空回螺桿旋轉方向改變，在螺桿轉動某一角度螺桿旋轉方向改變，在螺桿轉動某一角度后，螺母才產生反向

18、運動。后，螺母才產生反向運動。原因是螺桿、螺母傳動原因是螺桿、螺母傳動副存在間隙。副存在間隙。 利用單向作用力利用單向作用力圖9-2第九章 螺旋傳動 利用調整螺母利用調整螺母 徑向調整法徑向調整法 利用不同結構，使螺母產生徑向收縮，以減小傳利用不同結構，使螺母產生徑向收縮，以減小傳動副間隙。動副間隙。圖9-13第九章 螺旋傳動 軸向調整法軸向調整法 利用雙螺母軸向預緊消除傳動副間隙。利用雙螺母軸向預緊消除傳動副間隙。 塑料螺母塑料螺母圖9-14圖9-15第九章 螺旋傳動小結：小結： 人為強迫螺母（或螺母的螺紋）變形，形人為強迫螺母（或螺母的螺紋）變形，形成非標準、與螺桿自適應螺紋，達到消除間隙

19、，成非標準、與螺桿自適應螺紋，達到消除間隙，從而消除空回的目的。從而消除空回的目的。 以上結構表明，在無間隙的條件下，螺母以上結構表明，在無間隙的條件下，螺母精度不影響螺旋傳動精度。精度不影響螺旋傳動精度。第九章 螺旋傳動 螺桿、螺母、滾珠、滾珠循環(huán)返回裝置螺桿、螺母、滾珠、滾珠循環(huán)返回裝置一、滾珠螺旋傳動的特點：一、滾珠螺旋傳動的特點： 除螺旋傳動的一般特點外，尚有如下特點：除螺旋傳動的一般特點外，尚有如下特點：1）傳動效率高，啟動力矩小。）傳動效率高，啟動力矩小。2）傳動精度高。）傳動精度高。3）具有傳動的可逆性，）具有傳動的可逆性，不能自鎖不能自鎖。4）壽命長，維護簡單。）壽命長，維護簡單。5）制造工藝復雜，成本高。）制造工藝復雜，成本高。第九章 螺旋傳動第九章 螺旋傳動第九章 螺旋傳動二、滾珠螺旋傳動的結構與類型二、滾珠螺旋傳動的結構與類型 螺紋滾道