螺旋传动.ppt

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1、第九章第九章 螺旋传动螺旋传动第一节第一节 概述概述第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动第三节第三节 滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动第四节第四节 静压螺旋传动简介静压螺旋传动简介第一节第一节 概述概述运动关系运动关系:l 螺杆（或螺母）的位移螺杆（或螺母）的位移 P PH H导程（螺母转一圈所走过的轴向距离）导程（螺母转一圈所走过的轴向距离）螺杆，螺母间的相对转角螺杆，螺母间的相对转角 螺旋传动是利用螺杆（丝杆）和螺母来实现传动的螺旋传动是利用螺杆（丝杆）和螺母来实现传动的 回转运动回转运动 直线运动直线运动 组成：螺杆（丝杆）、螺母组成：螺杆（丝杆）、螺母 两者直接接触有确定的相对运动（螺旋运动

2、）两者直接接触有确定的相对运动（螺旋运动）根据螺旋线头数：根据螺旋线头数：单头螺纹（单头螺纹（n=1n=1）用于联接用于联接 双头螺纹（双头螺纹（n=2n=2）如图如图 多线螺纹（多线螺纹（n2n2）用于传动用于传动按牙型按牙型:三角形螺纹三角形螺纹联接螺纹联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹传动螺纹按位置：按位置：内螺纹内螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹外螺纹在圆柱的外表面形成的螺纹在圆柱的外表面形成的螺纹 根据螺旋线绕行方向：根据螺旋线绕行方向：左旋左旋如图如图 右旋右旋常用常用补充知识：补充知识：（一）螺纹的分类（一）螺纹的分类锯

3、齿形螺纹锯齿形螺纹三角形螺纹（普通螺纹（粗牙、三角形螺纹（普通螺纹（粗牙、细牙）、管螺纹）细牙）、管螺纹）矩形螺纹矩形螺纹梯形螺纹梯形螺纹 1）大径）大径d(D)：公称直径：公称直径2）小径小径d1(D1)：计算强度：计算强度3）中径中径d2=(d+d1)/2（二）螺纹的主要参数：（二）螺纹的主要参数：4）螺距）螺距P 5）导程导程S6）线数线数n：S=nP 7）升角）升角 tan=nP/d28）牙型角牙型角补充知识结束补充知识结束 螺旋传动按作用分类：螺旋传动按作用分类：1 1）读数螺旋机构）读数螺旋机构 用于测量微量长度和传递数值反映被测物理量大用于测量微量长度和传递数值反映被测物理量大小

4、的螺旋机构小的螺旋机构 2 2）传动螺旋机构）传动螺旋机构 以传递运动为主，用于变换、传播运动和产生微以传递运动为主，用于变换、传播运动和产生微量位移，调节零部之间相对位置的螺旋机构量位移，调节零部之间相对位置的螺旋机构 3 3）传力螺旋机构）传力螺旋机构 一般传递的载荷较大、速度较低一般传递的载荷较大、速度较低 螺旋传动按其接触面间的摩擦性质，可分为：螺旋传动按其接触面间的摩擦性质，可分为：1 1）滑动螺旋传动）滑动螺旋传动 2 2）滚动螺旋传动）滚动螺旋传动 3 3）静压螺旋传动（流体液压）静压螺旋传动（流体液压）第二节第二节 滑动螺旋传动滑动螺旋传动一、滑动螺旋传动的特点一、滑动螺旋传动

5、的特点 （1 1）降速传动比大）降速传动比大转角很大，直线位移量很小，转角很大，直线位移量很小，结构紧凑结构紧凑 （2 2）具有增力的作用）具有增力的作用给主动件一个小转矩，从动件给主动件一个小转矩，从动件可获得大可获得大FaFa（3 3）能自锁）能自锁时时（4 4）效率低，磨损快）效率低，磨损快二、滑动螺旋传动的型式及应用二、滑动螺旋传动的型式及应用a a螺母固定，螺杆转动并移动螺母固定，螺杆转动并移动 特点：特点：1)1)优点：精度高，结构简单，不需支承螺杆的轴承，消优点：精度高，结构简单，不需支承螺杆的轴承，消 除了轴承误差对传动精度的影响。除了轴承误差对传动精度的影响。2)2)缺点：外

6、廓尺寸较大，几乎是工作行程的二倍。刚性缺点：外廓尺寸较大，几乎是工作行程的二倍。刚性较差，仅适用于行程较短的情况。较差，仅适用于行程较短的情况。a a螺母固定，螺杆转动并移动螺母固定，螺杆转动并移动 图图9-29-2测微目镜示数螺旋传动测微目镜示数螺旋传动 转动手轮转动手轮6 6，螺杆，螺杆3 3转动并移动，因而推动分划板框转动并移动，因而推动分划板框2 2移动，螺杆的移动距离即分划板的移动距离，并直接从移动，螺杆的移动距离即分划板的移动距离，并直接从刻度套筒刻度套筒4 4和和5 5中读出。中读出。b b螺杆传动、螺母移动螺杆传动、螺母移动 优点：结构紧凑，所占轴向空间略大于螺杆的工作优点：结

7、构紧凑，所占轴向空间略大于螺杆的工作行程，刚度较大，适用于工作行程较大的场合，精行程，刚度较大，适用于工作行程较大的场合，精度较高。度较高。缺点：零件较多，影响传动精度。此时螺母要限制缺点：零件较多，影响传动精度。此时螺母要限制转动综合工艺性、装调等方面的因素，一般应用较转动综合工艺性、装调等方面的因素，一般应用较广泛，如车床的走刀机构、工具显微镜工作台的纵广泛，如车床的走刀机构、工具显微镜工作台的纵向传动机械等。向传动机械等。图图9-39-3测量显微镜纵向测微螺旋测量显微镜纵向测微螺旋转动手轮转动手轮1 1（与螺杆（与螺杆2 2固连），螺母固连），螺母3 3产生移动，通过产生移动，通过片簧片

8、簧7 7带动工作台带动工作台8 8移动。移动距离通过游标刻尺移动。移动距离通过游标刻尺9 9及手轮及手轮1 1的读数鼓读出。的读数鼓读出。c c螺母转动，螺杆移动螺母转动，螺杆移动 特点：结构要求限制螺母移动和螺杆的转动，结构较特点：结构要求限制螺母移动和螺杆的转动，结构较为复杂，故应用较少。为复杂，故应用较少。d d螺杆固定螺杆固定 螺母又转又移螺母又转又移 特点：结构简单、紧凑，但精度低，结构上难于实现特点：结构简单、紧凑，但精度低，结构上难于实现运动的连续传递，在多数常合下使用不便，故应用较运动的连续传递，在多数常合下使用不便，故应用较少，用作简易调整装置。少，用作简易调整装置。e e差

9、动螺旋差动螺旋 差动螺旋传动是上述基本传动型式的组合差动螺旋传动是上述基本传动型式的组合 螺杆螺杆3 3左、右两段左、右两段螺纹螺纹旋向相同旋向相同，导，导程分别为程分别为P Ph1h1和和P Ph2h2 可动螺母的移动距离可动螺母的移动距离 若若P Ph1h1与与P Ph2h2相差很小，相差很小，l很小很小微动装置微动装置 如螺杆如螺杆3 3左右两段左右两段旋向相反旋向相反：快速移动螺旋快速移动螺旋快速夹紧装置快速夹紧装置 螺旋副中力的关系、效率和自锁螺旋副中力的关系、效率和自锁1.矩形螺纹矩形螺纹已知：升角已知：升角 ，摩擦系数摩擦系数f，载荷载荷FQ求：求：A等速上升与等速下降时，水平力

10、等速上升与等速下降时，水平力F的的大小，沿斜面上升的效率及其自锁条件大小，沿斜面上升的效率及其自锁条件解：解：滑块上升滑块上升 考虑考虑A的平衡的平衡：补充知识：补充知识：滑块下降滑块下降 滑块上升时输入功：滑块上升时输入功：滑块上升的有效功：滑块上升的有效功：滑块上升时的效率：滑块上升时的效率：滑块下降滑块下降时：时：若若 ，则则 F 0，不加支持力不加支持力F，滑块滑块在在FQ的的作用下不会自动下滑作用下不会自动下滑自锁自锁滑块上升时，滑块上升时，越大则效率越高，越大则效率越高，当当=45-/2时时，效率最高，效率最高，但升角过大加工太困难，一般但升角过大加工太困难，一般 螺母强度螺母强度

11、 验算螺母螺纹强度验算螺母螺纹强度 剪切强度：剪切强度：弯曲强度：弯曲强度：（五）驱动力矩、效率和自锁（五）驱动力矩、效率和自锁 保证螺旋副转动灵活，反行程自锁保证螺旋副转动灵活，反行程自锁 驱动力作用下，主动件驱动力作用下，主动件 传力传力 从动件从动件 升角，升角，V V当量摩擦角当量摩擦角 ，螺纹牙型半角螺纹牙型半角轴向载荷作用下，如螺旋副不自锁，从动件轴向载荷作用下，如螺旋副不自锁，从动件 传力传力主动件主动件 如要求自锁：如要求自锁：00 自锁条件：自锁条件：要求尽量高要求尽量高使转动灵活使转动灵活 四、滑动螺旋传动的设计原则四、滑动螺旋传动的设计原则 （一）传动型式的选择（一）传动

12、型式的选择 根据其各自的传动特点，及实际工作情况的要求：根据其各自的传动特点，及实际工作情况的要求：如精度、结构、刚度和传动其它特殊要求等如精度、结构、刚度和传动其它特殊要求等（二）螺纹类型的确定（二）螺纹类型的确定 精密机械中，螺旋传动螺纹的类型多用精密机械中，螺旋传动螺纹的类型多用普通三普通三角形螺纹和梯形螺纹角形螺纹和梯形螺纹。a)a)传动精度高低：精度要求高传动精度高低：精度要求高,用三角螺纹用三角螺纹b)b)传动功率的大小：大用梯形螺纹，小用三角螺纹（细牙）传动功率的大小：大用梯形螺纹，小用三角螺纹（细牙）c)c)微动灵敏度：细牙三角螺纹的微动灵敏度较高微动灵敏度：细牙三角螺纹的微动

13、灵敏度较高d)d)自锁性能（即不能反向传动），三角螺纹的自锁性能好自锁性能（即不能反向传动），三角螺纹的自锁性能好传动中一般用梯形，但当螺距传动中一般用梯形，但当螺距t1mmt2525，受压螺杆应进行稳定性验算，受压螺杆应进行稳定性验算 3 3为避免周期误差应选用单头螺纹为避免周期误差应选用单头螺纹,传动精度高。传动精度高。4 4小转角大位移的情况用多头螺纹小转角大位移的情况用多头螺纹。（五）螺纹公差（五）螺纹公差 螺纹精度螺纹精度 公差带公差带 公差带大小公差带大小 即即 公差等级公差等级旋合长度旋合长度 公差带位置公差带位置 即即 基本偏差基本偏差 必须规定公差带在多大的旋合长度范围内有效

14、。必须规定公差带在多大的旋合长度范围内有效。旋合长度分长、中、短三种，表旋合长度分长、中、短三种，表9 96 6一般按中等长度考虑，一般按中等长度考虑，旋合长度旋合长度，累积误差，累积误差，仅用公差带大小不能表示，仅用公差带大小不能表示 精度精度 将不同的公差等级（即公差带大小）和基本偏差（即将不同的公差等级（即公差带大小）和基本偏差（即公差带位置）组合，可得最终公差带。公差带位置）组合，可得最终公差带。例例7H7H，8g8g（H7H7，g81998g81998国标）国标）螺纹公差带的选用，表螺纹公差带的选用，表9-8 9-8 6 6级公差级公差基本级基本级 *公差带公差带优先选择优先选择 H

15、/hH/h配合配合最小间隙为零，多采用此配合最小间隙为零，多采用此配合G/hG/h，H/gH/g保证间隙，适用于要求快速装卸的螺纹保证间隙，适用于要求快速装卸的螺纹GB5796.386GB5796.386：传动丝杠、螺母副中：传动丝杠、螺母副中3030梯形螺纹梯形螺纹JB288692JB288692：梯形螺纹丝杠，螺母精度标准：梯形螺纹丝杠，螺母精度标准螺纹公差带的标记螺纹公差带的标记:M 20 2/2 M 20 2/2 左左5H 6H/5g 6g S5H 6H/5g 6g S大大径径 导导程程 线线数数 左左旋旋内螺内螺纹中纹中径公径公差带差带 内螺内螺纹顶纹顶径公径公差带差带 外螺外螺纹中

16、纹中径公径公差带差带 外螺外螺纹顶纹顶径公径公差带差带 旋旋合合长长度度 相同时只标一个相同时只标一个（六）螺旋副零件与滑板联接结构的确定（六）螺旋副零件与滑板联接结构的确定 螺旋副零件与滑板的联接结构对螺旋副的磨损和螺旋副零件与滑板的联接结构对螺旋副的磨损和传动精度都有影响。传动精度都有影响。结构设计要求：结构设计要求：1 1、消除空回、消除空回 2 2、提高传动精度、提高传动精度 3 3、减少螺旋副的磨损、减少螺旋副的磨损 常见联接结构：常见联接结构：1 1刚性联接结构刚性联接结构 2 2弹性联接结构弹性联接结构 3 3活动联接结构活动联接结构 五、影响螺旋传动精度的因素及提高传动精度的措

17、施五、影响螺旋传动精度的因素及提高传动精度的措施传动精度传动精度螺杆与螺母间实际相对运动保持理论螺杆与螺母间实际相对运动保持理论值的准确程度值的准确程度（一）螺纹参数误差（一）螺纹参数误差 1 1螺距误差螺距误差 单个螺距误差单个螺距误差螺距累积误差螺距累积误差螺杆螺杆的单个螺距误差和累积螺距误差的单个螺距误差和累积螺距误差皆影响皆影响传动精度传动精度 螺母螺母的单个螺距误差和累积螺距误差的单个螺距误差和累积螺距误差不影响不影响传动精度传动精度在精密螺旋传动中螺杆的精度在精密螺旋传动中螺杆的精度 螺母的精度螺母的精度 2 2中径误差中径误差 大、小径处有较大间隙，互不接触，中径为配合尺寸大、小

18、径处有较大间隙，互不接触，中径为配合尺寸 为使螺杆与螺母转动灵活、储存润滑油为使螺杆与螺母转动灵活、储存润滑油 应对中径上的间隙加以控制应对中径上的间隙加以控制3 3牙型半角误差牙型半角误差 当螺纹各牙间牙型角有当螺纹各牙间牙型角有差异，会引起螺距变化，差异，会引起螺距变化，从而影响传动精度从而影响传动精度 牙型角在螺纹全长上变牙型角在螺纹全长上变化不大（一次装刀切削），化不大（一次装刀切削），对传动精度影响小对传动精度影响小（二）螺杆轴向窜动误差（二）螺杆轴向窜动误差 螺杆轴肩端面与轴承止推面不垂直，有螺杆轴肩端面与轴承止推面不垂直，有1 1、2 2的偏差的偏差 （三）偏斜误差（三）偏斜误差

19、 螺杆的轴线方向与移动件运动方向不平行螺杆的轴线方向与移动件运动方向不平行 （四）温度误差（四）温度误差 由于温度（工作温度与制造温度的不同）引起的螺杆由于温度（工作温度与制造温度的不同）引起的螺杆长度和螺距发生变化长度和螺距发生变化为减小误差，可以提高制造精度，但单纯提高精度，成本为减小误差，可以提高制造精度，但单纯提高精度，成本高，所以可以采用某些结构措施提高传动精度：高，所以可以采用某些结构措施提高传动精度：1 1、螺距误差校正装置、螺距误差校正装置 螺杆螺杆1 1螺母螺母2 2导杆导杆3 3校正尺校正尺4 4步骤：步骤：a a）精确测出每个位置，螺距误差）精确测出每个位置，螺距误差PP

20、b b）计算出螺母应在每个位置的附加转角）计算出螺母应在每个位置的附加转角c c）制出校正面的形状）制出校正面的形状 该校正装置可校正综合螺距误差该校正装置可校正综合螺距误差由于螺距误差、中径误差、牙型半角由于螺距误差、中径误差、牙型半角误差所引起的误差误差所引起的误差例：坐标镗床螺距误差校正装置例：坐标镗床螺距误差校正装置 螺杆螺杆9 9螺母螺母4 4（工作台）（工作台）校正尺校正尺3 3导杆导杆1 1转动杆转动杆2 2杠杆杠杆5 5利用校正原理还可校正温度误差，将校正尺制成直尺，并利用校正原理还可校正温度误差，将校正尺制成直尺，并相对螺杆轴线倾斜相对螺杆轴线倾斜角即可角即可 2 2、消除螺

21、杆轴向窜动、消除螺杆轴向窜动 螺杆螺杆2 2，滚珠，滚珠5 5，弹簧弹簧4 4，定位砧，定位砧6 6六、消除螺旋传动的空回的方法六、消除螺旋传动的空回的方法 空回空回由于存在间隙，螺杆改变转动方向时，螺由于存在间隙，螺杆改变转动方向时，螺母不会立即反向，而是螺杆转一定角度后，母不会立即反向，而是螺杆转一定角度后，螺母开始反向运动螺母开始反向运动空回引起传动误差空回引起传动误差 消除空回消除空回1 1）消除间隙）消除间隙 2 2）消除间隙的影响）消除间隙的影响（一）利用单向作用力（一）利用单向作用力 弹簧弹簧1 1使螺杆使螺杆与螺母与螺母保持单保持单面接触面接触 （二）利用调整螺母（二）利用调整

22、螺母 1 1径向调整法径向调整法螺母径向可收缩使间隙变小螺母径向可收缩使间隙变小aa开槽螺母开槽螺母 bb卡簧式螺母卡簧式螺母cc对开螺母对开螺母 dd对开螺母对开螺母 +紧定螺钉紧定螺钉2 2轴向调整法轴向调整法 aa开槽螺母开槽螺母 bb刚性双螺母刚性双螺母 cc弹性双螺母弹性双螺母 （三）利用塑料螺母（三）利用塑料螺母利用塑料的弹性利用塑料的弹性 聚乙烯、尼龙制作螺母，用金属压圈压紧聚乙烯、尼龙制作螺母，用金属压圈压紧第三节第三节 滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动组成：丝杆、螺母、滚珠和滚珠循环返回装置等四个部分组成：丝杆、螺母、滚珠和滚珠循环返回装置等四个部分 一、滚珠螺旋传动的特点一、滚珠螺

23、旋传动的特点1 1、传动效率高、传动效率高90%90%，为同类型普通螺旋传动效率的三倍。，为同类型普通螺旋传动效率的三倍。2 2、传动精度高，可进行无间隙传动，并消除弹性空间，、传动精度高，可进行无间隙传动，并消除弹性空间，有较高定位精度。有较高定位精度。3 3、传动具有可逆性，不能自锁、传动具有可逆性，不能自锁4 4工艺复杂，成本高，寿命长工艺复杂，成本高，寿命长工作原理：图工作原理：图9 96 6二、滚珠螺旋传动的结构型式与类型二、滚珠螺旋传动的结构型式与类型（一）螺纹滚道法向截形（一）螺纹滚道法向截形常用截形常用截形 单圆弧形单圆弧形 双圆弧形双圆弧形 单圆弧单圆弧结构简单，易结构简单，

24、易高精度，接触角高精度，接触角随初始随初始间隙和间隙和FaFa会变化。会变化。，承载，轴向刚度不稳定承载，轴向刚度不稳定 双圆弧双圆弧不变，滚道底不与滚珠接触可放润滑油，不变，滚道底不与滚珠接触可放润滑油，f f下降，加工，检验，修整比较困难。下降，加工，检验，修整比较困难。（二）滚珠循环方式（二）滚珠循环方式1 1内循环内循环滚珠在循环过程中始终与螺杆滚珠在循环过程中始终与螺杆保持接触，反向器的回珠槽具保持接触，反向器的回珠槽具有空间曲面，加工复杂。有空间曲面，加工复杂。2 2外循环滚珠在返回时与螺杆外循环滚珠在返回时与螺杆 脱离接触的循环脱离接触的循环 外循环外循环 螺旋槽式螺旋槽式插管式

25、插管式端盖式端盖式（三）消除轴向间隙的调整预紧方法（三）消除轴向间隙的调整预紧方法 轴向间隙轴向间隙 引起引起 空回误差空回误差螺杆上装配两个螺母，相对压紧，螺杆上装配两个螺母，相对压紧，消除轴向间隙，常用的调整预紧方消除轴向间隙，常用的调整预紧方法：法：1 1垫片调隙式适用于一般精度垫片调隙式适用于一般精度 2 2螺纹调隙式螺纹调隙式 3 3齿差调隙式调整精度高，结构复杂，加工、装配工齿差调隙式调整精度高，结构复杂，加工、装配工艺性差艺性差三、滚珠螺旋副的精度、代号和标记方法三、滚珠螺旋副的精度、代号和标记方法（一）滚珠螺旋副的精度（一）滚珠螺旋副的精度螺母的行程误差螺母的行程误差空回误差空

26、回误差影响螺旋副精度的因素影响螺旋副精度的因素动态变形误差（参数误差、机动态变形误差（参数误差、机构误差、受力后的变形）构误差、受力后的变形）标准：标准：JB/T3162.2JB/T3162.291911 2 3 4 5 7 101 2 3 4 5 7 10级精度共七级级精度共七级最高最高 最低最低 （二）滚珠螺旋副的代号和标记方法（二）滚珠螺旋副的代号和标记方法1 1代号代号表表9-99-119-99-11包括滚珠的循环方式，结构特征代号、预紧方包括滚珠的循环方式，结构特征代号、预紧方式式2 2标记标记方法方法1 2 3 4 5 6 7 8 9 两位两位循循环环方方式式预预紧紧方方式式结结构

27、构特特征征公公称称直直径径公公称称导导程程螺螺纹纹旋旋向向负负荷荷钢钢球球圈圈数数类类型型（P P，T T）精精度度等等级级C D M 5 0 1 0 3 P 3 例：外外循循环环插插管管式式双双螺螺母母垫垫片片预预紧紧导导管管埋埋入入式式公公称称直直径径5 50 0m mm m导导程程1 10 0m mm m负负荷荷钢钢球球3 3圈圈定定位位滚滚珠珠螺螺旋旋副副3 3级级精精度度第四节第四节 静压螺旋传动简介静压螺旋传动简介一、工作原理一、工作原理油以油以P PS S进入内螺纹侧面的油腔，再进入内螺纹侧面的油腔，再回油箱螺杆无外载荷时，螺纹牙两回油箱螺杆无外载荷时，螺纹牙两侧油压，间隙相等，

28、螺杆保持位置侧油压，间隙相等，螺杆保持位置螺杆受轴向力螺杆受轴向力FaFa（偏左时）（偏左时）间间隙、油压（两侧）发生改变，两侧隙、油压（两侧）发生改变，两侧油压差油压差承载（左）承载（左）P Pr1r1PPr2r2(P(Pr1r1-P Pr2r2=F Fa a)（左）（左）h h1 1hh2 2螺杆受径向力螺杆受径向力FrFr下侧与上侧的油压间隙改变，其差下侧与上侧的油压间隙改变，其差承载下侧油压承载下侧油压间隙间隙，上侧油压，上侧油压间隙间隙螺杆一端受螺杆一端受FrFr倾覆倾覆相应油压，间隙改变，其差相应油压，间隙改变，其差承载承载 每一个螺旋面上设有三个以上的油腔，可承受每一个螺旋面上设有三个以上的油腔，可承受F Fa a，F Fr r，倾覆，倾覆力矩力矩二、特点二、特点1 1摩擦阻力小，效率高（摩擦阻力小，效率高（99%99%）2 2寿命长寿命长3 3传动平稳（无爬行现象）传动平稳（无爬行现象）4 4传动及定位精度高传动及定位精度高5 5传动可逆，应加止逆转机构传动可逆，应加止逆转机构 6 6需可靠的供油系统，螺母结构复杂，加工困难需可靠的供油系统，螺母结构复杂，加工困难第九章第九章结束结束