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1、机械设计机械设计第十二章第十二章螺螺 旋旋 传传 动动 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 滑动螺旋传动的设计滑动螺旋传动的设计 第三节第三节 其他螺旋传动简介其他螺旋传动简介 返回章目录返回章目录一、螺旋传动的类型和应用一、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螺旋传动是利用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变为直线运动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动 将直线运将直线运动变为回转运动，同时传递运动或动力。它具有结构紧动变为回转运动，同时传递运动或动力。它具有结构紧凑、传动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点。凑、传动均匀、准确、平
2、稳、易于自锁等优点。1. 螺旋传动类型螺旋传动类型 按照用途不同，螺旋传动分为按照用途不同，螺旋传动分为传力螺旋传力螺旋、传导传导螺旋螺旋和和调整螺旋调整螺旋三种类型三种类型。 第一节第一节 概概 述述（2）传导螺旋）传导螺旋（传递运动为主）（传递运动为主） （1）传力螺旋）传力螺旋（传递动力为主）（传递动力为主）特点：低速、间歇工作，特点：低速、间歇工作， 传递轴向力大、自锁。传递轴向力大、自锁。应用：举重器应用：举重器 螺旋千斤顶螺旋千斤顶 螺旋压力机螺旋压力机应用：机床进给丝杠应用：机床进给丝杠特点：速度高、连续工作、特点：速度高、连续工作、 精度高精度高（3）调整螺旋）调整螺旋（调整并
3、固定零件间的相对位置（调整并固定零件间的相对位置 ）特点：受力较小且不经常转动特点：受力较小且不经常转动 应用：机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。应用：机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。按摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为按摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋滑动摩擦螺旋传动传动（简称滑动螺旋）、（简称滑动螺旋）、滚动摩擦螺旋传动滚动摩擦螺旋传动（简称滚（简称滚动螺旋）和动螺旋）和静压滑动摩擦螺旋传动静压滑动摩擦螺旋传动（简称静压螺旋）。（简称静压螺旋）。（1 1）滑动螺旋）滑动螺旋优点：构造简单、传动比大，承载能力高，加工优点：构造简单、传动比大，承载能力高，加工 方便、传动平稳、工作
4、可靠、易于自锁。方便、传动平稳、工作可靠、易于自锁。缺点：在于当低速或进行运动微调时可能出现爬行现缺点：在于当低速或进行运动微调时可能出现爬行现 象；摩擦阻力大，传动效率低（一般为象；摩擦阻力大，传动效率低（一般为30 60）；螺纹间有侧向间隙，反向时有空行程；）；螺纹间有侧向间隙，反向时有空行程； 磨损较大磨损较大 应用：广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构，应用：广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构， 如压力机、千斤顶的传力螺旋等。如压力机、千斤顶的传力螺旋等。（2）滚动螺旋）滚动螺旋缺点：缺点：结构复杂，制造困难；抗冲击能力差。结构复杂，制造困难；抗冲击能力差。优点：是摩擦阻力小，传
5、动效率高（优点：是摩擦阻力小，传动效率高（90以上）；运以上）；运 转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动；经调转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动；经调 整和预紧可实现高精度定位；传动具有可逆整和预紧可实现高精度定位；传动具有可逆 性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防 逆转机构；使用寿命长。逆转机构；使用寿命长。应用应用: 于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动 和调整螺旋，车辆、飞机上的传动螺旋。和调整螺旋，车辆、飞机上的传动螺旋。（3）静压螺旋）静压螺旋优点：传动螺杆与螺母被油膜隔开，不直接接触。具优点：传动螺杆
6、与螺母被油膜隔开，不直接接触。具 有摩擦阻力小，传动效率高（达有摩擦阻力小，传动效率高（达99）；运转）；运转 平稳平稳 ，无爬行现象；传动具有可逆性不需要时，无爬行现象；传动具有可逆性不需要时 应加设防逆转机构）；反向时无空行程，定位应加设防逆转机构）；反向时无空行程，定位 精度高，轴向刚度大；磨损小，寿命长等优点精度高，轴向刚度大；磨损小，寿命长等优点.缺点：结构复杂，制造较难，供油系统要求高。缺点：结构复杂，制造较难，供油系统要求高。应用：精密机床应用：精密机床 的进给、的进给、 分度机构分度机构 的传动螺的传动螺 旋。旋。1）螺杆原地转动，螺母不转动只移动）螺杆原地转动，螺母不转动只移
7、动2. 螺旋传动的形式螺旋传动的形式2）螺杆原地不动，螺母转动并移动）螺杆原地不动，螺母转动并移动3）螺母原地不动，螺杆转动并移动）螺母原地不动，螺杆转动并移动4）螺母原地转动，螺杆不转动只移动）螺母原地转动，螺杆不转动只移动 二、螺旋传动的运动关系二、螺旋传动的运动关系1. 一般螺旋机构一般螺旋机构 (rad)角角时时，螺母，螺母轴轴向移向移动动的位移的位移螺杆螺杆转转（mm）为为(rad)角角时时，螺母，螺母轴轴向移向移动动的位移的位移螺杆螺杆转转（mm）(r/min)时时，则则螺母的移螺母的移动动速度速度如螺杆的如螺杆的转转速速（mm/s）2. 差动螺旋机构与复式螺旋机构差动螺旋机构与复
8、式螺旋机构（A、B 螺旋旋向相同螺旋旋向相同 ） 差动螺旋机构差动螺旋机构应用：用于分度机构、测微机构应用：用于分度机构、测微机构镗床微量镗床微量进给装置进给装置当螺杆上有两段螺纹线，且导程当螺杆上有两段螺纹线，且导程S各不相同，各不相同，A段为段为SA ，B段为段为 SB 螺杆转螺杆转2 , 螺杆相对机架向前移：螺杆相对机架向前移： SA ， 螺母相对机架向后移：螺母相对机架向后移： SA -SB ,(rad)角角时时，螺母，螺母轴轴向移向移动动螺杆螺杆转转（mm）为为的位移的位移复式螺旋机构复式螺旋机构螺母螺母轴轴向移向移动动的位移相叠加的位移相叠加应用：应用： 快速靠近或快速靠近或 离开
9、的场合。离开的场合。 如车钩快速如车钩快速 合拢或分开合拢或分开 装置。装置。（A、B 螺旋旋向相反螺旋旋向相反 ）一、结构与材料一、结构与材料 第二节第二节 滑动螺旋传动的设计滑动螺旋传动的设计螺母结构：整体螺母、组合螺母螺母结构：整体螺母、组合螺母 剖分螺母剖分螺母 1. 滑动螺旋的结构滑动螺旋的结构 螺杆：右旋结构，特殊情况下螺杆：右旋结构，特殊情况下 采用左旋螺纹。采用左旋螺纹。 2. 螺杆与螺母常用材料螺杆与螺母常用材料 螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。性、足够的强度和良好的工艺性。螺杆：钢螺杆：钢螺母：青铜、钢或铸铁（尺寸较
10、小或轻载高速传动）螺母：青铜、钢或铸铁（尺寸较小或轻载高速传动） 组合螺母组合螺母1固定螺钉固定螺钉 2调整螺母调整螺母 3调整楔块调整楔块 设计公式设计公式 校核公式校核公式二、二、耐磨性计算耐磨性计算 耐磨性计算尚无完善的计算方法，目前是通过耐磨性计算尚无完善的计算方法，目前是通过限制螺纹副接触面上的压强限制螺纹副接触面上的压强 p 作为计算条件。作为计算条件。 对对矩形、梯形螺矩形、梯形螺纹纹， 对矩齿形螺纹，对矩齿形螺纹，值值根据螺母的根据螺母的结结构构选选取。取。整体式螺母，整体式螺母， =1.22.5 ；剖分式螺母；剖分式螺母 =2.53.5 ；传动精度高；传动精度高或要求寿命长时
11、，或要求寿命长时， =4 。高径比高径比三、螺母螺纹牙的强度校核三、螺母螺纹牙的强度校核弯曲强度校核公式为弯曲强度校核公式为 剪切强度校核公式为剪切强度校核公式为 四、螺杆强度校核四、螺杆强度校核螺杆受轴向力螺杆受轴向力F及转矩及转矩T的作用的作用, 五、螺杆稳定性校核五、螺杆稳定性校核螺杆的稳定性条件为对于传力螺旋取；对于传导螺旋取；对于精密螺杆或水平螺杆取4。为临界载荷，与螺杆的柔度 及材料有关。 为危险截面的惯性矩(mm4)， 为长度系数,与螺杆端部结构有关，L为螺杆最大受力长度(mm)。 i为螺杆危险截面的惯性半径(mm)， S 为安全系数 的碳素钢（如Q235、Q275） 的优质碳素
12、钢（如35、45钢） 40时，无需进行稳定性计算。 六、自锁性校核六、自锁性校核第三节第三节 其他螺旋传动简介其他螺旋传动简介一、滚动螺旋传动简介一、滚动螺旋传动简介 滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺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。作，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。内内循循环环外外循循环环二、静压螺旋传动简介二、静压螺旋传动简介 液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、螺母、螺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。纹牙间产生压力油膜而分隔开。 (a)受轴向力时；受轴向力时； (b)受径向力时受径向力时 本章结束本章结束
