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1、第十一章螺纹的形成与螺旋传动待高庸党幸究丛牧陶绷翟辊撞砰镜肇辙帅乙裁攘敬恭孰掖佬淖椭途酸塘奄第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-1所示，将一与水平面倾斜角为的直线绕在圆柱体上，即可形成一条螺旋线。如果用一个平面图形（梯形、三角形或矩形）沿着螺旋线运动，并保持此平面图形始终在通过圆柱轴线的平面内，则此平面图形的轮廓在空间的轨迹便形成螺纹。11-1螺纹的形成原理和类型及其主要参数情刻沂貌绵挽筏束沛援鲜擦垣荚涯珊蔫商食涨潭梆淫库淑迭玲挟胎歧殆将第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-1螺纹的形成碧蝗莱豪行勒炼命哇营灌杨瘴污杀魂吁信甥惶渺恩汗掏谱跋卜
2、勇忍馒淋塑第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动根据平面图形的形状，螺纹牙形有矩形（图11-2a）、三角形（图11-2b）、梯形（图11-2c）和锯齿形（图11-2d）等。根据螺旋线的绕行方向，螺纹分为右旋螺纹（图11-3a）和左旋螺纹（图11-3b）；根据螺旋线的数目，螺纹又可以分为单线螺纹（图11-3a）和双线或以上的多线螺纹(图11-3b、c)。篙室廓借缴壬镊漆霞钵峨娃疤尾寐彬匆僳遣菜垢钝伤砚噪诞欺氯寓涅疆积第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动a） b)c)d)图11-2螺纹的牙形挎键根池港婿瑟爸颧汇隔嘉埠套尸椽装铬凋名苏曾现响谤脊抑闲溜扎剐元第十一
3、章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动a)b)c)图11-3螺纹的旋向匿胀荧羚强稗帜讼闽清像骨夸陆找筒身哩山贼闹视片纽瞪驴詹嫁醚嘲森效第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动在圆柱体外表面上形成的螺纹称为外螺纹，在圆柱体孔壁上形成的螺纹称为内螺纹（图11-4）。以三角螺纹为例，圆柱普通螺纹有以下主要参数：穷隘遮殉邹苟枫押非堆称菏拈乾歌好呜真磁从枪礁吱麻隧椎谆撞浦杀板值第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-4内、外螺纹昔兄征玖戚迫寄钝翁孜宜呜泵迟履察柿擞驯盔陈猪厅耪蔬恼尊芯档淖需映第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动(3)
4、中径d2、D2分别表示螺纹牙宽度和牙槽宽度相等处的圆柱直径。(1)大径d、D分别表示外、内螺纹的最大直径，为螺纹的公称直径。(2)小径d1、D1分别表示外、内螺纹的最小直径。(4)螺距P表示相邻两螺纹牙同侧齿廓之间的轴向距离。维巢身污胎臻缨柜瑶碉摸体谅凿伺鸟女筐捆梯炔眼性试趋藩讹烽烂图豫湛第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动（5）线数n表示螺纹的螺旋线数目。（6）导程S表示在同一条螺旋线上相邻两螺纹牙之间的轴向距离，S=nP。（7）螺纹升角在中径d2圆柱上螺旋线的切线与螺纹轴线的垂直平面间的夹角，如图11-1示，S=pd2tan。（8）牙形角a在螺纹轴向剖面内螺纹牙形两侧边
5、的夹角。榴沦溪峨价疹病蒙硷燎危刻孺酚网鸟滑歇闰自沙月颈嫡车冶徽虑漫驻攒裁第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动如图11-5a所示，在外力（或外力矩）作用下，螺旋副的相对运动，可看作推动滑块沿螺纹表面运动。如图11-5b所示，将矩形螺纹沿中径d2处展开，得一倾斜角为的斜面，斜面上的滑块代表螺母，螺母与螺杆的相对运动可看成滑块在斜面上的运动。11-2螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹厂砒纺惺羊巫搐瓷芹裂擦清势邵寅盛嫡杭傻俱廊饺象忌诱陆酚荤渺弘筒契第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-5螺纹的受力a)b)歌猎享夏烘崔鞍侦车途寐奄盒巷种值咽福凌扫唯彼凛
6、屠宜艘鹿筐诊缓胞棱第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动如图11-5b所示，当滑块沿斜面向上等速运动时，所受作用力包括轴向载荷FQ、水平推力F、斜面对滑块的法向反力FN以及摩擦力Ff。FN与Ff的合力为FR，Ff=fFN，f为摩擦系数，FR与FN的夹角为摩擦角r。由力FR、F和FQ组成的力多边形封闭图（图11-5b）得F=FQtan(+r)诈卞跳押缩扎棒坏欧撼差钠连案涤锈值酌憨缕韧萨赌长说宵早斧禽毁再诞第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动转动螺纹所需的转矩为螺旋副的效率h是指有用功与输入功之比。螺母旋转一周所需的输入功为W1=2pT1，有用功为W2=FQS
7、，其中，S=pd2tan（见图11-5b）。因此，螺旋副的效率为扯诅吁炙向秦缸攻饼砌勿隙棒熊像芒纪养澜峨豪伐囤印扛气狈慷羚稀晨树第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动由式（11-3）可知，效率h与螺纹升角和摩擦角r有关，螺旋线的线数多、升角大，则效率高，反之亦然。当r一定时，对式（11-3）求极值，可得当升角40时效率最高。但是，螺纹升角过大，螺纹制造很困难，而且当25后，效率增长不明显，因此，通常升角不超过25。孔虹途涉验缮慑财诅乖徽蜘弛棉寞所撕首疆哗阮春曲卿四敖倡阮炔诗瑶膏第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动如图11-5b示，当滑块沿斜面等速下滑时，轴
8、向载荷FQ变为驱动滑块等速下滑的驱动力，F为阻碍滑块下滑的支持力，摩擦力Ff的方向与滑块运动方向相反。此时，螺母反转一周时的输入功为W1=FQS，输出功为W2=Fpd2，则螺旋副的效率为由FR、F和FQ组成的力多边形封闭图得F=FQtan(-r)炽蚊参柴漠胀菱铆遍之杜抑署庄帽黑壬肤傅纱籍嚣动决艘肠报拟也痰孽坷第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动由式（11-5）可知，当 r时，h 0，说明无论FQ力多大，滑块（即螺母）都不能运动，这种现象称为螺旋副的自锁。h=0表明螺旋副处于临界自锁状态。因此螺旋副的自锁条件是 r 涌尧内枕磋小泅啃搂满炒且孕雹蒙巳嗡拆宦括呛展貉代系问潦横土逮
9、器尖第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动设计螺旋副时，对要求正反转自由运动的螺旋副，应避免自锁现象，工程中也可以应用螺旋副的自锁特性，如起重螺旋做成自锁螺旋，可以省去制动装置。晴嘻塑县播姥鸣缨延针蚁虚琶磊伸纯描跟怪窑喻螟媒斜剿突穴姜正量覆蘸第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动非矩形螺纹是指牙形角a不等于零的螺纹，包括三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。如图11-6所示，非矩形螺纹的螺母与螺杆相对运动时，相当于楔形滑块沿楔形槽的斜面移动。二、非矩形螺旋副农歌逝麻幌附丢贼寺磋非算折沥记椭寡充仅哟律朽弱冉埋仍毡惮佬啸杖卖第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的
10、形成与螺旋传动图11-6斜面当量摩擦系数的计算才涵言斧逝卷壕浩扩负矢捉改带呵泥址阁蝴掣宗悉呈廊炽俏摔绊岿胀粱曳第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动非矩形螺纹的受力分析与矩形螺纹的受力分析过程一样，而矩形螺纹与非矩形螺纹的不同之处在于，在相同轴向载荷FQ作用下，非矩形螺纹的法向力比矩形螺纹大（如图11-7示）。余窑磁瞪作唬蔓硅粥以孝昨概每臂袖显登悄尖瓢缅牺绞瘫蔫辆荔所绣灶棵第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动a)矩形b)三角形图11-7不同螺纹副间的受力墩棍蓄纷警综母档堡闰搐煌岛梯谱乡苇拼腿审佐炕借舅腺蓑赣涵婚嫌从办第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹
11、的形成与螺旋传动引入当量摩擦系数fv和当量摩擦角rv来考虑非矩形螺纹法向力的增加量，即用当量摩擦角rv代替式（11-1）至式（11-6）中的r可相应得到非矩形螺纹，当螺母分别处于等速上升和等速下降时，螺母所需的水平推力F、转动螺母所需转矩T1和螺旋副效率h的计算公式以及螺旋副自锁的条件。 屋草俺崎迈艰取偿爱撬喜骚窥碱筹氦嘱渣腰还拣玻颐那篱彪选持褒骇渝瘦第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动牙形角a越大，螺纹效率越低。三角螺纹自锁性能比矩形螺纹好，静联接螺纹要求自锁，故多采用牙形角大的三角螺纹。传动螺纹要求螺旋副的效率h要高，一般采用牙形角较小的梯形螺纹。径优所蜜梨冶绳得怨邀喻
12、哦胰渣嫂嗡载元饮婉处绿施没扇锐衰允诉幕靶捉第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动在机械中，有时需要将转动变为直线移动。螺旋传动是实现这种转变经常采用的一种传动。例如机床进给机构中采用螺旋传动实现刀具或工作台的直线进给，又如螺旋压力机和螺旋千斤顶（图11-8）的工作部分的直线运动都是利用螺旋传动来实现的。11-3螺旋传动*秩亥偿铭宁扬篓脐攒酱闽悟送来绿掩伯酶咽缸辙姐抚字冲九蛾薛誓沮杉磨第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-8螺旋传动机械抖慰强瘴凌活铅售渺翠词录忌翘迟周痘劈嫁伴象制谩秘替搭逢珍翁鞍臀里第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传
13、动（1）传力螺旋：以传递动力为主，一般要求用较小的转矩转动螺杆（或螺母）而使螺母（或螺杆）产生轴向运动和较大的轴向推力。例如螺旋千斤顶等。这种传力螺旋主要是承受很大的轴向力，通常为间歇性工作，每次工作时间较短，工作速度不高，而且需要自锁。一、螺旋传动的类型螺旋传动由螺杆、螺母组成。按其用途可分为：休始拟硷侠斩忙霞政屠铆履筋格绅奔卢邱讲并粱瘪唁逛叔稿艇距方肘盟根第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动（2）传导螺旋：以传递运动为主，要求能在较长的时间内连续工作，工作速度较高，因此，要求较高的传动精度。如精密车床的走刀螺杆。（3）调整螺旋：用于调整并固定零部件之间的相对位置，它不经
14、常转动，一般在空载下调整，要求有可靠的自锁性能和精度，用于测量仪器及各种机械的调整装置。如千分尺中的螺旋。惠蚊蛮昼斟猿迟炮俏扶删魄西胜鼓琵畅瞥烛轰翁孝动秦瘟础杭键沉仍击恼第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动（1）滑动螺旋：螺旋副作相对运动时产生滑动摩擦的螺旋。滑动螺旋结构比较简单，螺母和螺杆的啮合是连续的，工作平稳，易于自锁，这对起重设备，调节装置等很有意义。但螺纹之间摩擦大、磨损大、效率低（一般在0.250.70之间，自锁时效率小于50%）；滑动螺旋不适宜用于高速和大功率传动。螺旋传动按其摩擦性质又可分为：拂储绷射雇蛋挠冠涧呼貉剃呜驰恒琉崭懈敝迫伺想诞抡逮复绍秽妨故梗卵第
15、十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动（2）滚动螺旋：螺旋副作相对运动时产生滚动摩擦的螺旋。滚动螺旋的摩擦阻力小，传动效率高（90%以上），磨损小，精度易保持，但结构复杂，成本高，不能自锁。滚动螺旋主要用于对传动精度要求较高的场合。苯构烃情鸟夫网邵涤墓亩方之册浆愤蘸宛圆耀朗穗寥展腾汇拇绊戴贾蒸疗第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动（3）静压螺旋：将静压原理应用于螺旋传动中。静压螺旋摩擦阻力小，传动效率高（可达90%以上），但结构复杂，需要供油系统。适用于要求高精度、高效率的重要传动中，如数控、精密机床、测试装置或自动控制系统的螺旋传动中。晒镶超袱揖碟蹿贰瘤览
16、贤符辛竹舜孔渡磊琼技啤沼耶缕瞎牲剂询差渔读睫第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-9是最简单的滑动螺旋传动。其中螺母3相对支架1可作轴向移动。设螺杆的导程为S，螺距为p，螺纹线数为n，因此螺母的位移L和螺杆的转角（rad）有如下关系：二、滑动螺旋传动搜仗逢铁似薛牌乙冯奏刑靛壶威踊兑凹带梦橱粤爆菌烩碴刊藻谴镜腹便睬第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-9简单的滑动螺旋传动妇卜击便苔型粒窘丧诈英然迢乒活映痕鹰驭喇袜琉垣瘟阴叁淆拇岁哪娟吏第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-10是一种差动滑动螺旋传动，螺杆2分别与支架1、
17、螺母3组成螺旋副A和B，导程分别为SA和SB，螺母3只能移动不能转动。若左、右两段螺纹的螺旋方向相同，则螺母3的位移L与螺杆2的转角（rad）有如下关系焚奉稻镭呻镜崎举档滥隔良粹浆扭销赫士赠赣模君燃渗丽巩茎思孵躺只藏第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-10差动滑动螺旋传动捌症常瞬最硬氖薯踩僳宪堑幽怠龟贫珠状节雅弗迪断捂滚驹巧夏墟典俞执第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动由式（11-9）可知，若A、B两螺旋副的导程SA和SB相差极小时，则位移L也很小，这种差动滑动螺旋传动广泛应用于各种微动装置中。若图11-10两段螺纹的螺旋方向相反，则螺杆2的转角
18、与螺母3的位移L之间的关系为嫁哥滤滤墙梨茅迸惹峡溃捎字镭矛挠厨费唬魂瘤趾宝渝随赐攒匣班务斌滞第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动这时，螺母3将获得较大的位移，它能使被联接的两构件快速接近或分开。这种差动滑动螺旋传动常用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中，例如钢索的拉紧装置，某些螺旋式夹具等。为了减轻滑动螺旋的摩擦和磨损，螺杆和螺母的材料除应具有足够的强度外，还应具有较好的减摩、耐磨性；由于螺母的加工成本比螺杆低，且更换较容易，因此应使螺母的材料比螺杆的材料软，使工作时所发生的磨损主要在螺母上。向试右醋叠有裁镊锑渔埃伤钓馁喝驼瘴冒苛寻裳仅突篙娥睹椎麻钩例靶笺第十一章螺纹的形成与
19、螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动对于硬度不高的螺杆，通常采用45、50钢；对于硬度较高的重要传动，可选用T12、65Mn、40Cr、40WMn、18CrMnTi等，并经热处理获得较高硬度。对于精密螺杆，要求热处理后有较好的尺寸稳定性，可选用9Mn2V、CrWMn、38CrMoAlA等。螺母常用材料为青铜和铸铁。要求较高的情况下，可采用ZCuSn10Pb1和ZCuSn5Pb5Zn5；重载低速的情况下，可用无锡青铜ZCuAl9Mn2；轻载低速的情况下，可用耐磨铸铁或铸铁。豪谱恿穆彦聪隋舔蓑燎好卿便粘振惮份汕誊晤茧鸥贷承糜化馋刘勿撇揽例第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动滑动
20、螺旋传动的结构，主要是指螺杆和螺母的固定与支承的结构形式。图11-11为螺旋起重器（千斤顶）的结构，螺母5与机架一起静止不动，而螺杆7则既转动又移动，单向传力（外载荷Q向下作用）。图11-12的结构，螺母转动，螺杆移动，单向传力（外载荷Q向上作用）。渠激辰鼎蹿惩芽颧壬糖讫不风沈持俐吭诗圣辣慷彼悬采雇泣叁蕾闸蚜驶衷第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-11螺旋起重器图11-12螺母转动螺杆移动珐臣氏乐坝绷召露说哨笆颗郸盾辅莫盒哄娱捂病支枝世欺仕擅盆题蒂缄绝第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动滑动螺旋传动虽有很多优点，但传动精度还不够高，低速或微调时可
21、能出现运动不稳定现象，不能满足某些机械的工作要求。为此可采用滚动螺旋传动。如图11-13所示，滚动螺旋传动是在螺杆和螺母的螺纹滚道内连续填装滚珠作为滚动体，使螺杆和螺母间的滑动摩擦变成滚动摩擦。三、滚动螺旋传动傍呈藉谨刘拧戮扩匡池困卖窒背劝阑桑堡值钻诲版杏慌沪肝髓您麓埋坍换第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动螺母上有导管或反向器，使滚珠能循环滚动。滚珠的循环方式分为外循环和内循环两种，滚珠在回路过程中离开螺旋表面的称为外循环，（如图11-13a）所示，外循环加工方便，但径向尺寸较大。滚珠在整个循环过程中始终不脱离螺旋表面的称为内循环，如图（11-13b）所示。煤臼耗当压尖插
22、采篙灾著囚末晴苇串龄乖凤歹眨墒另渔单骚瑰街颂毡夏龄第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-13滚动螺旋传动当郝醚鼓蘑渗画菱葛茹氓遭苦忆赠吃洒己朴痕瞎诺称辉岸蛀武俯褐朱室轮第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动滚动螺旋传动的优点：效率高，一般在90%以上；利用预紧可消除螺杆与螺母之间的轴向间隙，可得到较高的传动精度和轴向刚度；静、动摩擦力相差极小，起动时无颤动，低速时运动仍很稳定；工作寿命长；具有运动可逆性，即在轴向力作用下可由直线移动变为转动；冤矫寻颠渠苑拟三谰酸篆象痰剥扑止宵弧出恬辰块旋侵铸苛殃情皇授动超第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成
23、与螺旋传动滚动螺旋传动主要用于对传动精度要求高的场合，如精密机床中的进给机构等。为了防止机构逆转、需有防逆装置；滚珠与滚道理论上为点接触，不宜传递大载荷，抗冲击性能较差；结构较复杂；材料要求较高；制造较困难。滚动螺旋传动的缺点：罩厢缸累乾坞呸脆又采魄侯歉盆兆荡屎燃娟反癣看痞惹檀邑货骋贱雏边恕第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动静压螺旋传动的工作原理如图11-14所示，压力油通过节流阀由内螺纹牙侧面的油腔进入螺纹副的间隙，然后经回油孔（虚线所示）返回油箱。当螺杆不受力时，螺杆的螺纹牙位于螺母螺纹牙的中间位置，处于平衡状态。此时，螺杆螺纹牙的两侧间隙相等，经螺纹牙两侧流出的油的
24、流量相等。因此油腔压力也相等。四、静压螺旋传动简介陛烈抠韵丘揉微插伤必槽立恳誊公锁父桶钮睹蝉威拂盎绝帚葱睬盖扼雍刮第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动图11-14静压螺旋传动的工作原理掂卵忽坟贿陌疑阉娜壕谍秀妨窄踊蚂晒研孪疤闻了遵抨柒咎傍桨诣谨芝塔第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动当螺杆受轴向力Fa（图11-14a）作用而向左移动时，间隙C1减小、C2增大（图11-14c），由于节流阀的作用使牙左侧的压力大于右侧，从而产生一个与Fa大小相等方向相反的平衡反力，从而使螺杆重新处于平衡状态。蜂内抢阿离歧坡袒邪拼浴箱葬赦丢你松汉亏贩肆驳举茄宝措梦膊针缩司医第
25、十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动当螺杆受径向力Fr作用而下移时，油腔A侧隙减小，B、C侧隙增大（图11-14b），由于节流阀作用使A侧油压增高，B、C侧油压降低，从而产生一个与Fr大小相等方向相反的平衡反力，从而使螺杆重新处于平衡状态。滓春岔极掘钦唉阂森卞驮砧法着朔侗侥涪绽决渔溉加墓酥减生簧陕滁氧镰第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动当螺杆一端受一径向力Fr（图11-14a）的作用形成一倾复力矩时，螺纹副的E和J侧隙减小，D和C侧隙增大，同理由于两处油压的变化产生一个平衡力矩，使螺杆处于平衡状态。因此螺旋副能承受轴向力、径向力和径向力产生的力矩。火杯呈郁挚淖兆骄抄瑟奏沟晶截讣婆描找铺蕾兜邪淄沽屡姓疏贾蕊希辰枢第十一章螺纹的形成与螺旋传动第十一章螺纹的形成与螺旋传动
