第三講：螺旋傳動

教學(xué)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(yīng)用教學(xué)要求：掌握螺旋傳動的原理及具體應(yīng)用教學(xué)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(gòu)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(jī)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(jié)構(gòu)簡單，工作連續(xù)、平穩(wěn)，承載能力大，傳動精度高廣泛應(yīng)用于各種機(jī)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)化。除管螺紋采用英制外，均采用公制。應(yīng)用見表所示。種類截面牙型特點與應(yīng)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(qiáng)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(xì)牙兩類，應(yīng)用最廣。一般聯(lián)接多用粗牙，細(xì)牙用于薄壁零件，也常用于受沖擊、振動和微調(diào)機(jī)構(gòu)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(jié)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(yīng)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(qiáng)度高，螺旋副的對中性好廣泛應(yīng)用于傳力或螺旋傳動中，如機(jī)床絲杠等鋸齒形螺紋工作面的牙型側(cè)角為3°，非工作面的牙型側(cè)角為30°，外螺紋的牙根處有圓角，減小應(yīng)力集中，其牙根強(qiáng)度和傳動效率都比梯形螺紋高廣泛應(yīng)用于單向受力的傳動機(jī)構(gòu)。如軋鋼機(jī)、壓力機(jī)和機(jī)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(qiáng)度小；螺旋副磨損后，間隙難以修復(fù)和補(bǔ)償，使傳動精度降低，已逐漸被梯形螺紋所代替多應(yīng)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(dǎo)程、牙型角和螺紋升角。對標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(dǎo)程（Ph）導(dǎo)程是指同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑上對應(yīng)兩點間的軸向距離。7．牙型角和牙側(cè)角(α,β)牙型角是指在螺紋牙型上相鄰兩牙側(cè)間的夾角。并用α表示，普通螺紋α=60°。牙側(cè)角是指在螺紋牙型上牙側(cè)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(biāo)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(xì)牙普通螺紋用字母M與公稱直徑×螺距表示。當(dāng)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)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(biāo)注一個代號即可。【例5.2】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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)記為特征代號G與尺寸代號兩項；外螺紋的標(biāo)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(biāo)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(dǎo)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(jìn)給運動。機(jī)床刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)螺旋傳動的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)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(yīng)用于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)、螺旋起重機(jī)和螺旋壓力機(jī)中，缺點是螺紋之間產(chǎn)生較大的相對滑動，摩擦磨損嚴(yán)重，傳動效率低.但由于滾動螺旋和靜壓螺旋的應(yīng)用使磨損和效率問題得到了很大的改善。螺旋傳動在機(jī)床、起重機(jī)械、鍛壓設(shè)備等場合應(yīng)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(guān)，還和螺旋方向有關(guān)。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(dǎo)程決定。即：L=n×Ph式中：L——移動距離，mm／min；

n——轉(zhuǎn)速，r／min；

Ph——導(dǎo)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(yīng)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)?；（移動方向與大拇指方向相同）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(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)，如車床大溜板的縱向進(jìn)給和中溜板的橫向進(jìn)給；（4）螺母原位回轉(zhuǎn)，螺桿往復(fù)運動：如應(yīng)力試驗機(jī)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(fù)運動螺母原位回轉(zhuǎn)螺桿往復(fù)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(yīng)用實例。差動螺旋機(jī)構(gòu)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(dǎo)程相等。當(dāng)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(yuǎn)離，達(dá)到使夾具自動定心的要求。相對位移螺旋傳動，常用于機(jī)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(jī)構(gòu)、機(jī)床刀具微調(diào)機(jī)構(gòu)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(jī)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(jī)架導(dǎo)向槽內(nèi)移動，兩段螺紋旋向相同，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動，螺母2的實際移動距離為：差動位移螺旋機(jī)構(gòu)

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(dǎo)程；

Phb——活動螺母的導(dǎo)程。計算結(jié)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(yán)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：