精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章螺旋傳動(dòng)

1、第九章螺旋傳動(dòng)第一節(jié) 概述第二節(jié)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng) 第三節(jié)滾珠螺旋傳動(dòng) 第四節(jié)靜壓螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介第一節(jié)概述一、螺旋傳動(dòng)：利用螺桿與螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)二、分類：1、按作用分：（1）示數(shù)螺旋傳動(dòng)（2）傳力螺旋傳動(dòng)（3）一般螺旋傳動(dòng)2、按摩擦的性質(zhì)分:（1）滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)（2）滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)（3）靜壓螺旋傳動(dòng)第一節(jié)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)特點(diǎn):(1) 降速傳動(dòng)比大(2) 具有增力作用能自鎖(4)效率低、磨損快二、型式及應(yīng)用：1、螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) (圖 9-1a 09-2)(1) 優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)，能自動(dòng)消除竄動(dòng)，易獲高精度。(2) 缺點(diǎn)：軸向尺寸較大，剛性差。適用于行程短。a)I)圖

2、91滑動(dòng)41旋傳動(dòng)的基本型式圖92測(cè)微目鏡2、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)圖9 1b圖93（1）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，剛度較大，適用于行程較長(zhǎng)。（2）缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜圖93測(cè)“顯微鏡縱向測(cè)微螺旋3、差動(dòng)螺旋傳動(dòng)：(1) 原理圖94I二(P/2TT (Ph1-Ph2)(2) 特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)微動(dòng)或快速移動(dòng)圖94差動(dòng)螺旋原理三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的計(jì)算：1、主要失效形式：1）磨損2）螺桿的變形3）螺桿或螺紋牙的斷裂等2、耐磨性計(jì)算式中：p螺紋工作表面實(shí)際平均壓強(qiáng);p許用壓強(qiáng)，見(jiàn)表91 M 軸向載荷；hop螺紋中徑； rH螺母高度； h螺紋工作高度 令H冒,則上式可寫(xiě)成娜桿材料螺母材料許用用強(qiáng)Lp / （屮m十）速度范圍/ (

3、nrrnin)鋼tut18-25低速鋼鋼15*13鋼13-182.4鋼粉_1N1815值是按耐陋條件山試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)剛匸3、剛度計(jì)算（1）軸向載荷作用（2）轉(zhuǎn)矩作用（圖9-5）TP2(p 2tc ItiGI p逆螺旋方向作用時(shí)“+”號(hào)，反之取號(hào)Apt = +u +圖5螺距扭轉(zhuǎn)變形圖(空+疋小EA 2nGIn(3)總變形量式中：Fa軸向載荷；T轉(zhuǎn)矩；P螺距E、G 分別為螺桿材料的彈性模量和剪切彈性模量；A、Ip分別為螺桿螺紋段截面面積和極慣性距，梯形螺紋剛度計(jì)算中，按螺紋中徑d2計(jì)算，即表92螺桿每米長(zhǎng)的螺距累積變化量的允許值。56 .1j9H血,）10IJ955110A 禾芻克*半耳令覧it、AJ

4、 | 1尸式中L螺桿最大工作長(zhǎng)度;la螺桿的截面慣性矩，梯形螺紋螺 紋按中徑計(jì)算E螺桿材料的彈性模量;E螺桿材料的彈性模量;U長(zhǎng)度系數(shù)，與！一螺桿支承系數(shù)，長(zhǎng)度系數(shù)，與螺桿的支承情況有關(guān)。式中m兀3 Errr =64最大軸向載荷；安全系數(shù),01=2.54。養(yǎng)93支承系數(shù)冊(cè)制（卜mm）0x1(/28xl-鼾憲全雌 疋二酬就緬定兩端較支20 乂皿18xl10x1(2.5x10-端囲定，端自由5、強(qiáng)度計(jì)算(1)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算螺桿的強(qiáng)度可按第四強(qiáng)度理論進(jìn)行驗(yàn)算。 其計(jì)算公式為5 /0 5)b 二(氣?+3()2 十 忒 0.2d?式中翌一螺桿材料的許用應(yīng)力,(廠為材料的屈服極限)；d1 螺桿螺紋小徑；

5、Fa軸向載荷；T一轉(zhuǎn)矩。（2）螺紋強(qiáng)度計(jì)算（螺母）1）剪切強(qiáng)度Tidbn2）彎曲強(qiáng)度式中：d螺紋大徑（mm）； b螺紋根部寬度（mm）,對(duì)于梯形螺紋，b=0.65P；刃、6H/P；分別為螺紋材料的許用剪切應(yīng)力 和許用彎曲應(yīng)力表9-4hLrjimJ. / (卜血)0.640如(M.2) W眼6045的50也p.a2T = ytan(/ + pv)6、驅(qū)動(dòng)力矩、效率和自鎖的計(jì)算(1)驅(qū)動(dòng)力矩導(dǎo)程角；cos a誘導(dǎo)摩擦角，螺紋表面滑動(dòng)摩擦系數(shù)；表(9 5) 螺紋牙型半角；螺紋中徑。隸95輛系數(shù)門(mén)定刪骼件）!0.06-0.08腫腳c0.08-0,10桝梯飾鐵0J0-0J20J2-0J50.11-0J7

6、注：嗣時(shí)/取熾，運(yùn)制取小俺(2)效率當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺母(或螺桿)一轉(zhuǎn)時(shí)，所需輸人功為Wx = 2;zT = 7rd2Fci tan(/ + pj “2 =Ffh =Fa7id2 tan/式中一一導(dǎo)程翌二 二 tany Wx ItiTtan(/ + pj（3）自鎖當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩T去除后，軸向力Fa變?yōu)轵?qū)動(dòng)力。 如果螺旋不自鎖，貝IJ在Fa的作用下將反向加 速運(yùn)動(dòng)（與Fa同向），此時(shí)，其傳動(dòng)效率和 轉(zhuǎn)矩分別為：葉=3少-“)丁 = FRrftan y2/r當(dāng)昨0,則螺旋自鎖，此時(shí)丫印即py = arctan - 圖914螺紋間隙軸向調(diào)整結(jié)構(gòu)圖9-15塑料螺母結(jié)構(gòu) 1）傳動(dòng)效率高，約為滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)效率的三 倍。

7、一2）啟動(dòng)力矩小、顫動(dòng)及滯后時(shí)間。3）傳動(dòng)精度高。4）具有傳動(dòng)的可逆性，不能自鎖。5）制造工藝復(fù)雜，成本較高，但使用壽命長(zhǎng), 維護(hù)簡(jiǎn)單。三、滾珠螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式與類型1、螺紋滾道法向截形(1)接觸角滾珠與滾道表面在接觸點(diǎn)處的公法線與過(guò) 滾珠中心的螺桿直徑線間的夾角。(2) 型式常用的截形有兩種，單圓弧形(圖9 17a)和雙圓弧形(圖9-17b) ob)圖917滾逍法向截形示意圖(3)單圓弧形特點(diǎn)1) 優(yōu)點(diǎn)：加工簡(jiǎn)單，易獲高精度。2) 缺點(diǎn)接觸角易變化，效率、承載能力、剛度均不 穩(wěn)。（4）雙圓弧形特點(diǎn)1）優(yōu)點(diǎn)：效率、承載能力和軸向剛度較穩(wěn)定，潤(rùn)滑油 易存。2）缺點(diǎn)：加工困難。2、滾珠循環(huán)方式(

8、1) 分類：內(nèi)循環(huán)外循環(huán)(2) 內(nèi)循環(huán)滾珠在循環(huán)過(guò)程中始終與螺桿保持接觸的循 環(huán)叫內(nèi)循環(huán)(圖9-18) o列數(shù)通常有二四列(即一個(gè)螺母上裝有2 4個(gè)反向器)，一列只有一圈。內(nèi)循環(huán)1）優(yōu)點(diǎn):滾珠少，滾珠的流暢性好，效率高。徑向尺 寸小，裝配簡(jiǎn)單。2）缺點(diǎn)：反向器的回珠槽具有空間曲面，加工較復(fù)雜。（3）外循環(huán)滾珠在返回時(shí)與螺桿脫離接觸的循環(huán)稱為外 循環(huán)。1）分類：外循環(huán)可分為：1 螺旋槽式2插管式3端蓋式2）螺旋槽式（圖9_19） 1 優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，易于制造，螺母徑向尺寸小。 V2缺點(diǎn)擋珠器剛度較差，容易磨損。圖919螺旋槽式外循環(huán)3) 插管式(9-20)V1優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，適于批量

9、生產(chǎn) 2缺點(diǎn)：里土廣希器凄大用彎管時(shí)端部作擋珠器，則000I 丿29 圖圖92()網(wǎng)式外循外4）端蓋式（圖921）V1優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，工藝性好2缺點(diǎn)：滾珠通過(guò)短槽時(shí)容易卡住3、消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法圖922(1)墊片調(diào)隙式(圖9-23)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，剛性好。 缺點(diǎn)精確調(diào)整比較困難，且當(dāng)滾道磨損時(shí)不能隨 意調(diào)整，除非更換墊圈。9-22雙爆母預(yù)緊圖923墊片調(diào)陳式(2)螺紋調(diào)隙式(圖924)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便。缺點(diǎn)：不很精確。4圖924螺紋調(diào)隙式(3)齒差調(diào)隙式(圖925) 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)整精度很高，工作可靠。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝和裝配性能較差。圖925齒差調(diào)隙式三、

10、滾珠螺旋副的精度、代號(hào)和標(biāo)記方法1、類型P類定位滾珠螺旋副和T類傳動(dòng)滾珠螺旋副o2、精度等級(jí)，即I、2、3、4、5、7和10級(jí)。 I級(jí)精度最高，依次遞減。3、滾珠螺旋副的代號(hào)和標(biāo)記方法表 9-9 一表 9-11 o表99滾珠螺旋副中滾珠的循環(huán)方式代號(hào)循環(huán)方式代 號(hào)內(nèi)循壞浮動(dòng)式F冏定式G外循環(huán)插管式c表910滾珠颶旋副結(jié)構(gòu)特征代號(hào)結(jié)構(gòu)待征代號(hào)|導(dǎo)球背里人式導(dǎo)珠皆凸岀式Icar汛表911滾珠銀旋副的預(yù)緊方式代號(hào)預(yù)緊方X代號(hào)變位導(dǎo)程預(yù)緊（M母）|增大鋼珠（單鎳毎）Z|墊片預(yù)緊（雙O）D|齒蚤預(yù)緊（雙姚母）C|緊（雙嫌母）L|單靈耳無(wú)預(yù)緊* 1第四節(jié)靜壓螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介一、靜壓螺旋傳動(dòng)的工作原理圖926二、靜壓螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)1）摩擦阻力小，效率