第三講：螺旋傳動

教學內(nèi)容：1、螺旋傳動的組成、原理和類型

2、螺紋的基本知識

3、螺旋傳動的應用教學要求：掌握螺旋傳動的原理及具體應用教學方法：理論聯(lián)系實際一、螺旋傳動的組成、原理和類型

1、螺旋傳動的組成：由螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動的。

2、螺旋副：兩構件只能沿軸線作相對螺旋運動的運動副稱為螺旋副。第三講：螺旋傳動

3、螺旋傳動的原理：是利用螺旋副來傳遞運動和動力的一種機械傳動，可方便地把主動件的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹闹本€運動。

4、螺旋傳動的特點：優(yōu)點：結構簡單，工作連續(xù)、平穩(wěn)，承載能力大，傳動精度高廣泛應用于各種機械和儀器中。缺點：摩擦損失大，傳動效率較低。

5、螺旋傳動的分類：螺旋傳動分為：普通螺旋傳動、差動螺旋傳動和滾珠螺旋傳動三大類。

2、1螺紋的形成與分類

1．螺紋形成如圖所示，將直角三角形ABC繞到直徑為d的圓柱上，并使其底邊AB與圓柱底面的圓周線重合，則斜邊AC在圓柱體表面就形成了一條螺旋線。螺紋是在該圓柱面上、沿螺旋線所形成的、具有相同剖面的凸起和溝槽。2．螺紋分類（1）按螺旋線繞行方向，螺紋可分為右旋螺紋和左旋螺紋，順時針旋入的為右螺紋，逆時針旋入的為左螺紋。也可用右手判斷，手心對著自己，螺紋的旋向與右手大拇指一致為右螺紋一般常用右螺紋。（2）按螺旋線的數(shù)目，螺紋可分為單線螺紋和多線螺紋。單線螺紋一般用于聯(lián)接，多線螺紋多用于傳動。（3）按螺紋截面形狀，螺紋可分為三角形、梯形、鋸齒形、矩形以及其他特殊形狀的螺紋。（P25）（4）按用途不同，一般可將螺紋分為聯(lián)接螺紋和傳動螺紋。（內(nèi)螺紋與外螺紋）2、常用螺紋的應用

常用的螺紋有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等。除矩形螺紋外，其它螺紋均已標準化。除管螺紋采用英制外，均采用公制。應用見表所示。種類截面牙型特點與應用聯(lián)接螺紋普通螺紋牙型為等邊三角形，牙型角為60°，螺紋牙的根部削弱較小，強度大；螺紋面間的摩擦力大，自鎖性能好，適用作聯(lián)接螺紋。同一公稱直徑，按螺距大小，可分為粗牙與細牙兩類，應用最廣。一般聯(lián)接多用粗牙，細牙用于薄壁零件，也常用于受沖擊、振動和微調(diào)機構圓柱管螺紋牙型角為55°，公稱直徑近似為管子內(nèi)徑。螺紋副本身不具有密封性多用于水、油、氣的管路以及電器管路系統(tǒng)的聯(lián)接中圓錐管螺紋牙型角為55°，螺紋分布在1：16的圓錐管上，內(nèi)外螺紋公稱牙間沒有間隙，依靠螺紋牙的變形就可以保證聯(lián)接的緊密性適用于管子、管接頭、旋塞、閥門和其他螺紋聯(lián)結的附件，多用于高溫、高壓和潤滑系統(tǒng)種類截面牙形特點與應用

傳動螺紋梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角為30°，內(nèi)徑與外徑處有相等間隙，效率較低，但加工工藝性好，強度高，螺旋副的對中性好廣泛應用于傳力或螺旋傳動中，如機床絲杠等鋸齒形螺紋工作面的牙型側角為3°，非工作面的牙型側角為30°，外螺紋的牙根處有圓角，減小應力集中，其牙根強度和傳動效率都比梯形螺紋高廣泛應用于單向受力的傳動機構。如軋鋼機、壓力機和機車架修理臺等矩形螺紋牙型為正方形，牙型角為0°，牙厚為螺距的一半，螺紋牙根部削弱大，強度小；螺旋副磨損后，間隙難以修復和補償，使傳動精度降低，已逐漸被梯形螺紋所代替多應用于傳力或螺旋傳動中，傳動效率高，對中性精度低3、普通螺紋的主要參數(shù)

普通螺紋主要參數(shù)有8個，即大徑、小徑、中徑、螺距、線數(shù)、導程、牙型角和螺紋升角。對標準螺紋來說，只要知道大徑、線數(shù)、螺距和牙型角就可以了，而其他參數(shù)，可通過計算或查表得出。1．大徑（D，d）大徑是指與外螺紋牙頂（或內(nèi)螺紋牙底）相重合的假想圓柱面的直徑。內(nèi)螺紋用D表示，外螺紋用d表示，標準中將螺紋大徑的基本尺寸定為公稱直徑，是代表螺紋尺寸的直徑。2．小徑（D1，d1）小徑是指與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱面的直徑。內(nèi)螺紋用D1表示，外螺紋用d1表示。3．中徑（D2，d2)中徑是一個假想圓柱的直徑。該圓柱的母線通過牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方，假想圓柱稱為中徑圓柱。內(nèi)螺紋用D2表示，外螺紋用d2表示。4．螺距（P）螺距是相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。用P表示。5．線數(shù)（z）線數(shù)是指一個螺紋零件的螺旋線數(shù)目。用z表示。6．導程（Ph）導程是指同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑上對應兩點間的軸向距離。7．牙型角和牙側角(α,β)牙型角是指在螺紋牙型上相鄰兩牙側間的夾角。并用α表示，普通螺紋α=60°。牙側角是指在螺紋牙型上牙側與螺紋軸線的垂線間夾角，并用β表示。8．螺紋升角（φ）螺紋升角是指在中徑圓柱面上，螺旋線的切線與垂直與螺紋軸線的平面的夾角。9．螺紋旋合長度螺紋旋合長度是指兩個相互配合的螺紋，沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。三角形螺紋各部分名稱4、螺紋的代號與標記1．普通螺紋螺紋代號由特征代號和尺寸代號組成。粗牙普通螺紋用字母M與公稱直徑表示；細牙普通螺紋用字母M與公稱直徑×螺距表示。當螺紋為左旋時，在代號之后加“左”字（LH）?！纠?.1】M40——表示公稱直徑為40毫米的粗牙普通螺紋。螺紋完整的標記是由螺紋代號、螺紋公差帶代號和螺紋旋合長度代號組成。螺紋公差帶代號，包括中徑公差帶代號與頂徑公差帶代號。公差帶代號是由表示其公差等級數(shù)字和表示公差帶位置的字母所組成。標準規(guī)定內(nèi)螺紋有G、H兩種基本偏差代號，外螺紋規(guī)定了g、h、e、f四種。如6H、6g等“6”為公差等級數(shù)字，“H”或“g”為基本偏差代號。公差帶代號標注在螺紋代號之后，中間用“—”分開。如果螺紋的中徑公差帶代號與頂徑公差帶代號不同，則分別標注，前者表示中徑公差帶，后者表示頂徑公差帶；如果中徑與頂徑公差帶代號相同，則只要標注一個代號即可?！纠?.2】M20—5g6g中，“5g”為中徑公差帶代號，“6g”為頂徑公差帶代號。對于一般使用的螺紋，不標注螺紋旋合長度及其代號，使用時按中等旋合長度確定，必要時在螺紋公差帶代號之后，加注旋合長度代號（S或L），中間用“—”分開。在特殊需要時還可注明旋合長度的數(shù)值?！纠?.3】M30×1—5g6g—S中“S”表示短旋合長度2．管螺紋（1）螺紋密封的管螺紋的標記由螺紋特征代號和尺寸代號組成。特征代號為：RC表示圓錐內(nèi)螺紋；

RP表示圓柱內(nèi)螺紋；

R表示圓錐外螺紋。尺寸代號的數(shù)字單位為英寸。

【例5.4】表示左旋圓錐外螺紋，公稱直徑（管子內(nèi)徑）為11/8英寸。裝配時，內(nèi)外螺紋用斜線分開，左邊表示內(nèi)螺紋，右邊表示外螺紋?！纠?.5】

表示公稱直徑為英寸的圓柱內(nèi)螺紋與圓錐外螺紋配合。（2）非螺紋密封的管螺紋的標記由螺紋特征代號、尺寸代號和公差等級代號組成。特征代號用字母G。內(nèi)螺紋的標記為特征代號G與尺寸代號兩項；外螺紋的標記為特征代號與尺寸代號和公差等級代號A或B三項。3．梯形螺紋梯形螺紋標記與普通螺紋相類似，由規(guī)格代號、公差帶代號和旋合長度三部分組成?！纠?.7】Tr40×14(P7)LH—7H—L中“Tr”指梯形螺紋，“40”指公稱直徑為40mm，“14”指導程為14mm，“LH”指左旋（右旋不注），“7H”指中徑公差帶代號（頂徑公差帶代號不注），“L”指長旋合長度。2-4螺旋傳動

螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求。它主要用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞動力。如圖所示，借助開合螺母與長螺桿嚙合實現(xiàn)車床縱向進給運動。機床刀架進給機構螺旋傳動的優(yōu)點是結構簡單，承載能力大，傳動平穩(wěn)無噪聲，能實現(xiàn)自鎖要求，傳動精度高，被廣泛應用于機床進給機構、螺旋起重機和螺旋壓力機中，缺點是螺紋之間產(chǎn)生較大的相對滑動，摩擦磨損嚴重，傳動效率低.但由于滾動螺旋和靜壓螺旋的應用使磨損和效率問題得到了很大的改善。螺旋傳動在機床、起重機械、鍛壓設備等場合應用廣泛。常用螺旋傳動有：普通螺旋傳動、相對位移螺旋傳動、差動位移螺旋傳動和滾珠螺旋傳動。1、普通螺旋傳動普通螺旋傳動是由螺桿和螺母組成的簡單螺旋副。其螺桿（或螺母）的移動方向不僅與螺桿(或螺母)的回轉(zhuǎn)方向有關，還和螺旋方向有關。螺桿或螺母的移動方向可用左、右手螺旋法則來判定：左旋螺桿（或螺母）伸左手，右旋螺桿（或螺母）伸右手，并半握拳，四指順著螺桿（或螺母）的旋轉(zhuǎn)方向，大拇指的指向即為螺桿（或螺母）的移動方向。若螺桿原地轉(zhuǎn)動，螺母移動時，與大拇指指向相反方向，即為螺母移動方向。在普通螺旋傳動中，螺桿(或螺母)的移動距離，由導程決定。即：L=n×Ph式中：L——移動距離，mm／min；

n——轉(zhuǎn)速，r／min；

Ph——導程，mm。螺桿或螺母移動方向判定V=n×Ph=25×12=300mm/minL=nPh=2×6×2=24mmn=L/Ph=0.24/6=0.04r

普通螺旋傳動的應用形式有：（1）螺母不動，螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運動：如千斤頂、臺式虎鉗等；（2）螺桿不動，螺母回轉(zhuǎn)并作直線運動：如龍門刨床垂直刀架的水平移動、千斤頂?shù)龋唬ㄒ苿臃较蚺c大拇指方向相同）螺桿位移的臺式虎鉗螺旋千斤頂（3）螺桿原地回轉(zhuǎn)，螺母作直線運動：多用于機床進給機構，如車床大溜板的縱向進給和中溜板的橫向進給；（4）螺母原位回轉(zhuǎn)，螺桿往復運動：如應力試驗機上的觀察鏡螺旋調(diào)整裝置。（移動方向與大拇指方向相反）螺桿原位回轉(zhuǎn)，螺母往復運動螺母原位回轉(zhuǎn)螺桿往復運動2、差動螺旋傳動

下圖為差動螺旋傳動在自動定心夾具上的應用實例。差動螺旋機構在螺桿1上，A段為左旋螺紋，B段為右旋螺紋，這兩段螺紋的導程相等。當螺桿1在支架3的支承內(nèi)轉(zhuǎn)動時，兩個滑動螺母2和4將產(chǎn)生較快的相對運動，以等速趨近或遠離，達到使夾具自動定心的要求。相對位移螺旋傳動，常用于機械加工的自動定心裝置和常用兩腳劃規(guī)中。在有些微調(diào)裝置如測微器、分度機構、機床刀具微調(diào)機構中，常希望在主動件轉(zhuǎn)動較大角度時，從動件只作微量位移。這時可采用差動位移螺旋傳動。如圖所示，螺桿1分別與機架3及活動螺母2組成a和b兩段螺旋副，a段為固定螺母，b段為活動螺母，它不能回轉(zhuǎn)而能沿機架導向槽內(nèi)移動，兩段螺紋旋向相同，當螺桿轉(zhuǎn)動，螺母2的實際移動距離為：差動位移螺旋機構

L=n(Pha－Phb）如兩段螺紋旋向相反，則實際移動距離為：

L=n(Pha＋Phb）式中：L——活動螺母實際移動距離；

n——絲桿1的轉(zhuǎn)速；

Pha——固定螺母的導程；

Phb——活動螺母的導程。計算結果L為“+”值，說明活動螺母2的實際移動方向與螺桿1相同，反之，與螺桿1移動方向相反。4、滾珠螺旋傳動

普通螺旋傳動具有許多優(yōu)點，但其螺旋副的摩擦是滑動摩擦，磨損嚴重，影響傳動精度，效率低，不能滿足高速度、高效率和高精度的傳動要求。為改善螺旋傳動的功能，可將螺旋副做成滾道，并在滾道間充滿滾珠，使螺旋副的摩擦成為滾動摩擦，這種螺旋稱為滾珠螺旋或滾珠絲杠。滾珠螺旋按滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)式和內(nèi)循環(huán)式兩種。滾珠螺旋傳動滾珠螺旋傳動的特點：