机械设计基础第章螺旋传动.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章 螺旋传动,12.1,螺旋传动的类型、特点与应用,螺旋传动是精密机械中常用的一种传动形式它是利用螺杆和螺母的相对运动来传递运动和动力的一种传动机构，将旋转运动变为直线运动，其运动关系为,式中,:,l,螺杆（或螺母）的位移；,P,h,导程；,j,螺杆和螺母间的相对转角1,示数螺旋传动,在传动链中用以精确的传递相对运动或相对位移的螺旋传动,传动精度高、空回误差小、运动灵活2.,传力螺旋传动,在传动链中用以产生增力、推举重物、施加压力等传递能量为主要目的螺旋机构,要有足够的强度3.,一般螺旋传动,在传动链中只作一般驱动用的螺旋传动,强度、刚度、和精度均无较高要求分类,:,螺旋传动按其接触面间摩擦的性质，可分为滑动螺旋传动、滚动螺旋传动、静压螺旋传动，目前常见的是滑动螺旋传动12.1.1,螺旋传动的类型、特点与应用,2,12.2.1,滑动螺旋传动的特点,1.,降速传动比大,在转角很大的情况下，能获得很小的直线位移量，且螺旋传动结构简单、紧凑、传动精度高，运动灵活、工作平稳2.,具有增力作用,主动件上输入较小转矩，从动件即能够得到较大的轴向力。

3.,能自锁,当螺旋线升角小于摩擦角时，螺旋传动具有自锁作用4.,效率低,易磨损、低速易出现爬行且螺旋工作面为滑动摩擦，其传动效率低,一般为,30,40,，因此不适于高速和大功率传动12.2,滑动螺旋传动,3,12.2.2,滑动螺旋机构的组成和运动形式,1.,螺杆转动螺母移动,轴向尺寸取决于螺母长度及其行程大小,可获得较高精度,适用于工作行较长的精密设备和检测仪器中的移动工作台等2.,螺母转动螺杆移动,轴向尺寸取决于螺母长度和两倍行程其行程大小，故所占轴向空间较大，精度较低，结构复杂，适用于仪表设备中的调节机构螺杆转动螺母移动,螺母转动螺杆移动,4,3.,固定螺杆转动并移动,轴向尺寸取决于螺母长度和两倍行程其行程大小及其移动件的长度，所需轴向空间较大，但结构简单，容易获得较高精度，适用于工作行较短的仪器仪表设备中的测微与微调机构4.,螺杆固定螺母转动并移动,轴向尺寸较小，结构上难以实现转动，精度低，常见与仪表和设备中的构件工作调整和锁紧结构螺母固定螺杆转动并移动,螺杆固定螺母转动并移动,5,5.,螺母为从动件的复式螺旋机构,一种具有两个螺旋,副,，一机构个自由度的特殊螺旋机构如图螺杆,1,上,A,、,B,两段为旋向相同,(,或相反,),螺距分别为 和 的螺旋。

当螺杆相对于螺母,3,转动角 时，可动螺母,2,的移动距离为：,其中,一般,P,h1,P,h2,且相差很小，若,A,、,B,两段为旋向相同则取“,-,”,；若,A,、,B,两段为旋向反取“,+”,，因此、当旋向相同，很小,l,从动件可获得很小与精确的位移（各种微动装置中常见）；当旋向相反，则螺旋变成快速移动螺旋，即螺母,2,相对于螺母,3,快速趋近或离开这种螺旋装置用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中6,12.2.3,滑动螺旋传动的计算,1.,滑动螺旋传动参数的选择和确定,(1),传动形式选择,按设计条件具体确定2),螺纹类型的确定,滑动螺旋、主要采用公制普通螺纹和梯形螺纹（测微读数螺旋,三角形螺纹；传力螺旋传动,用梯形螺纹）3),螺距的确定,按移动范围和降速比确定细牙螺纹,位移量较小、降速比大、逆行程自锁（光学仪器特种细牙螺纹,d,相同螺距和螺纹深度小）P,=1,、,0.75,，,0.5,）,梯形螺纹或普通粗牙螺纹,要求相对位移量较大的传动螺旋P,=1,，,1.5,，,2,）,7,(4),螺旋线数、旋向与升角,测量螺旋传动中,单头（传动精度比多头螺纹精度高）高传动速度,多头螺纹、精度不高如目镜螺纹。

螺旋传动的旋向,运动要求、应优先选用右旋螺旋升角,综合传动效率与自锁（逆行程自锁,传动效率，,值取大5),螺母长度与螺杆长度的确定,螺母长度,影响螺旋付的摩擦、磨损、传动精度H,=,d,2,比例系数，整体式螺母,=1.52.5,；开式螺母,=2.53.5,螺杆螺纹长度尽可能短（整个工作行程内与螺母正确旋合前提下）螺杆的刚度,长度,/,螺纹小径,25,，否则,进行,稳定性验算8,(6),螺旋副材料的确定,螺杆材料,强度 耐磨性 加工性能好精密传导螺旋、热处理后有较好的尺寸稳定性、较低的摩擦系数和较高的耐磨性,螺杆材料硬度比螺母要高）螺杆,45,、,50,钢（中碳钢）调质处理；热处理后有较高硬度和耐磨性的重要螺杆可用,T12,、,65Mn,、,40Cr,等钢；热处理后要求尺寸稳定性好可用,9Mn2V,、,CrWMn,、,38CrMoAlA,、,GCr15,、,GCr15SiMn,（滚动轴承钢）螺母,锡青铜、黄铜、聚乙烯、尼龙和耐磨铸铁（重载可选用铝青铜或铸造黄铜、球墨铸铁和,45,钢）9,2.,滑动螺旋传动主要计算,滑动螺旋传动螺杆受到的载荷主要是转矩和轴向拉（压）力，这些力引起,螺纹的磨损,、,螺杆的变形,、,螺杆或螺纹牙的断裂,、,螺杆失稳,（长径比大）。

10,耐,磨,磨,性,性,计,计,算,算,磨,损,损,是,是,滑,滑,动,动,螺,螺,旋,旋,传,传,动,动,的,的,主,主,要,要,失,失,效,效,形,形,式,式,，,，,而,而,磨,磨,损,损,的,的,速,速,度,度,与,与,螺,螺,纹,纹,工,工,作,作,表,表,面,面,压,压,强,强,的,的,大,大,小,小,有,有,直,直,接,接,系,系,，,，,因,因,此,此,，,，,在,在,轴,轴,向,向,载,载,荷,荷,F,a,作,用,用,下,下,，,，,旋,旋,合,合,长,长,度,度,范,范,围,围,内,内,螺,螺,纹,纹,工,工,作,作,表,表,面,面,单,单,位,位,面,面,积,积,上,上,的,的,压,压,力,力,也,也,就,就,是,是,工,工,作,作,比,比,压,压,p,小,于,于,或,或,等,等,于,于,许,许,用,用,压,压,强,强,p,即,式,中,中,:,p,螺,纹,纹,工,工,作,作,表,表,面,面,实,实,际,际,平,平,均,均,压,压,强,强,；,；,P,许,用,用,压,压,强,强,；,；,F,a,轴,向,向,载,载,荷,荷,；,；,d,2,螺,纹,纹,中,中,径,径,；,；,H,螺,母,母,高,高,度,度,；,；,h,螺,纹,纹,工,工,作,作,高,高,度,度,，,，,梯,梯,形,形,螺,螺,纹,纹,h,=0.5,P,；,三,三,角,角,螺,螺,纹,纹,h,=0.5413,P,。

11,注,意,意,：,：,1.,d,2,算,出,出,后,后,按,按,标,标,准,准,圆,圆,整,整,、,、,得,得,相,相,应,应,的,的,标,标,准,准,公,公,称,称,直,直,径,径,及,及,螺,螺,距,距,2.,考,虑,虑,螺,螺,纹,纹,间,间,载,载,荷,荷,实,实,际,际,分,分,布,布,不,不,均,均,匀,匀,，,，,n,10,；,n,10,时,，,，,更,更,换,换,螺,螺,母,母,材,材,料,料,或,或,增,增,大,大,螺,螺,纹,纹,直,直,径,径,设,计,计,公,公,式,式,按螺纹形式确定：,整体式螺母，,取,1.22.5,；,剖分式螺母，,取,2.53.5,令,12,螺,杆,杆,受,受,轴,轴,向,向,载,载,荷,荷,和,和,转,转,矩,矩,的,的,作,作,用,用,变,变,形,形,，,，,P,改,变,变,，,，,影,响,响,螺,螺,旋,旋,传,传,动,动,的,的,精,精,度,度,一,个,个,螺,螺,距,距,产,产,生,生,的,的,变,变,化,化,量,量,为,为,：,：,轴,向,向,载,载,荷,荷,F,a,(,拉,、,、,压,压,）,）,式,中,中,：,：,P,螺,距,距,；,；,E,螺,杆,杆,材,材,料,料,拉,拉,压,压,弹,弹,性,性,摸,摸,量,量,，,，,E,钢,=2.15,105MPa,；,A,螺,杆,杆,螺,螺,纹,纹,截,截,面,面,面,面,积,积,，,，,对,对,梯,梯,形,形,螺,螺,纹,纹,按,按,螺,螺,纹,纹,中,中,径,径,计,计,算,算,，,，,即,即,d,2,；,（,当,当,螺,螺,杆,杆,受,受,拉,拉,时,时,上,上,式,式,取,取,“,“,”,”,号,号,，,，,受,受,压,压,时,时,取,取,“,“,”,”,号,号,）,）,扭,矩,矩,T,作,用,用,转,转,角,角,为,为,螺,距,距,的,的,变,变,化,化,量,量,为,为,（,逆,逆,螺,螺,旋,旋,方,方,向,向,作,作,用,用,时,时,取,取,“,“,”,”,号,号,，,，,顺,顺,螺,螺,旋,旋,方,方,向,向,作,作,用,用,时,时,取,取,“,“,”,”,号,号,）,）,轴,向,向,载,载,荷,荷,和,和,转,转,矩,矩,作,作,用,用,下,下,，,，,一,一,个,个,螺,螺,距,距,的,的,变,变,化,化,量,量,为,为,（,m,）,13,式,中,中,：,：,轴向载荷,；,转矩,；,螺距；,螺杆螺纹段截面极惯性矩，在梯形螺纹刚度计算中，按螺,纹中径,计算比较合理，即 ；,。

E,、,G,分,别,别,为,为,螺,螺,杆,杆,材,材,料,料,的,的,弹,弹,性,性,模,模,量,量,和,和,剪,剪,切,切,弹,弹,性,性,模,模,量,量,14,稳,定,定,性,性,计,计,算,算,，,，,受,受,轴,轴,向,向,压,压,力,力,的,的,螺,螺,杆,杆,，,，,当,当,轴,轴,向,向,压,压,力,力,较,较,大,大,，,，,螺,螺,杆,杆,可,可,能,能,失,失,去,去,稳,稳,定,定,而,而,产,产,生,生,侧,侧,向,向,弯,弯,曲,曲,即,即,失,失,稳,稳,螺,螺,杆,杆,失,失,稳,稳,时,时,的,的,临,临,界,界,轴,轴,向,向,载,载,荷,荷,主,主,要,要,与,与,材,材,料,料,和,和,柔,柔,度,度,有,有,关,关,，,，,即,即,=,L,/,i,（,i,-,螺杆危,险,险截面,惯,惯性半,径,径）,100,时：,15,工程计,算,算,16,为了保,证,证螺杆,不,不失稳,，,，必须,使,使：,式中：,F,amax,最大轴,向,向载荷,；,；,S,F,安全系,数,数，,S,F,2.5,4,如果不,能,能满足,上,上述条,件,件，应,增,增大直,至,至满足,为,为止。

必须指,出,出：上,述,述讨论,仅,仅限于,100,时的情,况,况，,取值不,同,同有关,F,amax,的计算,详,详见机,械,械设计,手,手册，,另,另外,40,，不必,进,进行稳,定,定性校,核,核17,螺纹强,度,度计算螺纹强,度,度计算,包,包括螺,杆,杆螺纹,及,及螺母,螺,螺纹强,度,度的计,算,算，然,而,而由于,螺,螺杆材,料,料强度,一,一般比,螺,螺母材,料,料强度,高,高，故,只,只需验,算,算螺母,螺,螺纹强,度,度设,轴,轴向载,荷,荷,F,a,作用于,螺,螺纹中,径,径，忽,略,略螺杆,与,与螺母,之,之间的,径,径向间,隙,隙，则,螺,螺母螺,纹,纹强度,计,计算公,式,式如下,：,：,剪切强,度,度,弯曲强,度,度,式中：,螺纹大,径,径（,mm,）；,旋合扣,数,数，,；,；,、,b,分别为,螺,螺纹材,料,料的许,用,用剪切,应,应力和,许,许用弯,曲,曲应力,；,螺纹根,部,部宽度,（,（,mm,），对,于,于梯形,螺,螺纹18,螺杆的,强,强度计,算,算,螺,螺,杆,杆在轴,向,向载荷,和,和转矩,的,的作用,下,下产生,正,正应力,和,和切应,力,力,螺杆的,强,强度可,按,按第四,强,强度理,论,论进行,验,验算。

其,其计算,公,公式为,式中：,螺杆材,料,料的许,用,用应力,，,，,/,（,3,5,）（为,材,材料,的,的,屈服极,限,限）。