螺旋传动类型及应用

第二节螺旋传动的应用形式一、螺旋传动的应用形式1.螺旋传动的定义：用内、外螺纹组成的螺旋副，传递运动和动力的传动装置。

2.螺旋传动的特点：螺旋传动可方便地将回转运动变为直线往复运动。

其结构简单，工作连续、平稳、承载能力大、传动精度高、磨损大、效率低。

3.常用的螺旋传动类型。

常用的螺旋活动类型有三种：普通螺旋传动、差动螺旋传动、滚珠螺旋传动。

(1)普通螺旋传动①定义：由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。

②螺杆(或螺母)的移向判别方法：右手定则+左(右)手定则。

先用右手定则判别出螺纹的旋向(方法见前述)，再用左(右)手定则判断螺杆(螺母)的移向。

即伸出左手或右手(左旋用左手，右旋用右手)，弯曲四指方向与螺杆(或螺母)的旋转方向一致，则大拇指的指向(或大拇指指向的反方向)即为螺杆(或螺母)的移动方向。

注：应用形式中一、二两种情况，螺母或螺杆的移向与大拇指指向一致；三、四两种移向与大拇指指向相反。

应用此方法，移向、旋向及转向三向中只要知道任意两向，即可判断出第三向。

③螺母(或螺杆)的移动距离L=n·S=n·Z·P。

①定义：活动螺母与螺杆产生差动(即不一致)的螺旋传动机构。

②活动螺母的实际移动距离与移动方向：L＝n(Pa ±Pb)注计算公式中的“±”表示的含义是：当a、b两段螺旋旋向相同时取“-”，旋向相反时取“+”。

结果为“+”说明活动螺母的实际移动方向与a段螺旋中螺杆移动的方向相同；若为“-”则相反。

③差动螺旋传动的意义：可以产生极小位移，可方便地实现微量调节。

(3)滚珠螺旋传动①定义：螺纹面间的摩擦性质为滚动摩擦的传动装置。

它是一项新技术。

②组成：螺母、螺杆、滚珠、滚珠循环装置。

③传动特点：摩擦阻力小，传动效率高、运动稳定灵敏、结构复杂、成本高。

【教材全程导学】（课堂探析）例1 差动增速机构中，两段螺纹旋向应。

A．相反 B．相同 C．相同或相反 D．不能确定【思路分析】差动螺旋传动活动螺母的移距由公式：L＝N(Pha ±Phb)来求，同旋向取“－”，不同旋向取“＋”，则差动增速机构，旋向就相反。

第九节 螺旋传动一、螺旋传动的类型和应用螺旋传动是用螺杆和螺母传递运动和动力的机械传动，主要用于把旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。

按相对运动关系，螺旋传动常用的运动形式有以下三种：1、螺杆原位转动、螺母移动，多用于机床进给机构；2、螺母固定、螺杆转动和移动，多用于螺旋压力机构中；3、螺母原位转动、螺杆移动，用于升降装置。

图a 螺杆转动，螺母移动 图b 螺母固定，螺杆转、移动 图c 螺母转动，螺杆移动按用途不同分为⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧→冰箱的地脚螺旋。

：电之间的相对位置。

例如—用于调整并固定零件—调整螺旋：。

千斤顶、螺旋压力机等得大的轴向力。

例如：，获用螺旋斜面的增力原理—主要以增力为主，利—传力螺旋：作台等进给机构。

刀架、工的直线运动。

例如：机床度，回转的运动精通常要求具有较高—主要用来传递运动，—传导螺旋：1、传动螺旋它以传递动力为主，要求用较小的转矩产生较大的轴向推力。

一般为间歇工作，工作速度不高，而且通常要求自锁，如千斤顶(图c)，搬动手柄对螺杆加一个转矩，则螺杆旋转并产生很大轴向力推力以举起重物。

左右螺旋提升机构也是一个主要的应用。

2、传导螺旋它以传递运动为主，常要求具有高的运动精度。

一般在较长时间内连续工作，工作速度也较高。

例如用于机床进给机构的传导螺旋，螺杆旋转，推动螺母连同滑板和刀架作直线运动。

机床进给螺旋 带传动用调整螺旋 3、调整螺旋它用以调整并固定零件或部件之间的相对位置。

一般不在工作载荷作用下转动，要求能自锁，有时也要求有很高的精度。

例如用于带传动张紧的调整螺旋。

在调整带的张紧力时，先松开螺栓，旋转调整螺旋，把滑轨上的电动机推到所需的位置，然后再将螺栓拧紧。

按摩擦性质不同分⎪⎩⎪⎨⎧↑↑↓。

润滑。

的高压油实现液体静压静压螺旋：靠外界输入便。

，但结构复杂，加工不滚动螺旋：，但摩擦大加工方便，利于自。

锁滑动螺旋：结构简单，ηηη滑动螺旋 滑动螺旋结构简单，便于制造，易于自锁，应用范围较广。

螺旋传动的类型
螺旋传动的类型有：
1. 单螺旋传动：由一个螺旋线和一个平行于其轴心的滑块构成，用于实现旋转运动和直线运动之间的转换。

2. 螺旋锥齿轮传动：由一对相交的螺旋圆锥齿轮组成，用于传递旋转运动和力的转换，常用于汽车的差速器和车轮传动。

3. 螺旋伞齿轮传动：由一对螺旋状的齿轮组成，用于传递旋转运动和力的转换，常用于工程机械和重型机械设备。

4. 螺旋升降传动：通过螺旋线的升降运动来实现物体的上升和下降，常见于升降机和升降平台等设备。

5. 螺旋输送机：利用螺旋线的推动作用，将散状物料沿着输送机的轴向输送，常用于物料搬运和输送系统中。

课时教案
一、概念引入
利用丝杆和螺母组成螺旋副来实现传动，工作平稳、承载能力强。

二、讲授新课
1、单动螺旋传动
（1）螺母固定不动
（2）螺杆固定不动
2、双动螺旋传动
3、普通螺旋传动的运动方向的判定
（1）左旋螺纹用左手判断，右旋用右手
判断
（2）弯曲四指，其指向与螺杆或螺母回转方向相同。

（3）大拇指与螺杆轴线方向一致（4）单动，大拇指指向即为螺杆或螺母运动方向；双动，与大拇指方向相反。

4、普通螺旋传动直线移动距离计算
L=NPh
L：螺杆移动距离mm
N：回转周数
Ph：螺纹导程mm
5、差动螺旋传动的种类
（1）旋向相同的差动螺旋传动
（2）旋向相反的差动螺旋传动
（3）差动螺旋传动的螺母移动距离计算
6、滚珠螺旋传动
优点：摩擦阻力小、磨损小、传动效率高、传动平稳、运动灵敏
备注栏可供中青年教师提升教学能力选用，如设计意图、对应教法。

螺纹连接与螺旋传动一、螺纹的形成如用一个三角形K沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线YY，这样就构成了三角形螺纹。

同样改变平面图形K，可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹，如图1-1所示。

图1-1 螺纹的形成二、螺纹的类型（1）按牙型分类有：三角形螺纹、管螺纹，用于联接螺纹；矩形、梯形、锯齿形螺纹，用于传动螺纹。

其中三角形螺纹中粗牙螺纹用于紧固件；细牙螺纹在同样的公称直径下，螺距最小，自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击荷载等。

（2）按位置分类有：内螺纹，在圆柱孔的内表面形成的螺纹；外螺纹，在圆柱孔的外表面形成的螺纹。

（3）根据螺旋线绕行方向有左旋（图1-2）和右旋。

（4）根据螺旋线头数：单头螺纹（n＝1），用于连接；双头螺纹（n＝2），一般用于连接两个连接件，如图1-2所示；多线螺纹（n≥2），用于传动。

三、螺纹的主要参数现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，如图1-3所示：（1）大径d——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。

（2）小径d1——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。

（3）中径d2——通过螺纹向截面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似于螺纹的平均直径，d2≈（d＋d1）／2。

中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。

（4）线数n——螺纹的螺旋线数目。

沿一根螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹；沿两根以上的等距螺旋线形成螺纹称为多线螺纹。

常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或单线螺纹。

为了便于制造，一般用螺纹线数n≤4。

（5）螺距P——螺纹相邻两个牙形上对应点间的距离。

（6）导程S——螺纹上任一点沿同一条螺旋线旋转一周所移动的轴相距离。

单线螺纹S＝P；多线螺纹S＝nP。

（7）螺纹升角φ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。

)螺母位移
1螺杆转动,螺母移动.这种机构占据空间尺用于长行程螺杆,但螺杆两端的轴在和螺母防转机构使其结构较复杂.车床丝杠.刀架移动装置等多采用这种运动方式.为其在机床溜板上位移的应用实例.
2螺杆不动,螺母旋转并移动.由于螺杆固定不转,因而两端支承结构简单,但精度不高.如应用于某些钻床工作台的升降.
2)螺杆位移
1螺母固定不动,螺杆转动并移动.这种结构以固定螺母为主要支承,结构简单,但占据空间大.常用于螺旋压力机、螺旋起重器、千分尺等.为此种结构应用在台式虎钳上的实例.当转动手柄时,螺杆1相对螺母4作螺旋运动,产生的位移带动活动钳口2一起移动.这样,活动钳口2相对固定钳口3之间可作合拢或张开的动作,从而可以夹紧或松开工件.
2螺母转动,螺杆移动.螺杆应设置防转装置和螺母转动要设置轴承均使结构复杂,且螺杆运动时占据空间尺寸,故很少应用.。

滚珠螺旋传动如图1所示，当螺杆转动时,滚珠沿螺纹滚道滚动。

图1 滚珠螺旋传动的工作原理图一、滚珠螺旋传动的特点(1) 运动效率高,一般可达90%以上,约为滑动螺旋传动效率的三倍。

在伺服掌握系统中采纳滚动螺旋传动,不仅可以提高传动效率,而且可以减小启动力矩、抖动及滞后时间。

(2) 运动精度高。

由于其摩擦力小,工作时螺杆的热变形小,螺杆尺寸稳定,并且经调整预紧后,可得到无间隙传动,因而具有较高的传动精度、定位精度和轴向刚度。

(3) 具有传动的可逆性,但不能自锁。

用于垂直升降传动时,需附加制动装置。

(4) 制造工艺简单,成本较高,但使用寿命长,维护简洁。

二、滚珠螺旋传动的结构形式与类型1.螺纹滚道法向截形螺纹滚道法向截形是指通过滚珠中心且垂直于滚道螺旋面的平面和滚道表面交线的外形。

常用的截形有两种: 单圆弧形（见图2(a)）和双圆弧形（见图2(b)）。

滚珠与滚道表面在接触点处的公法线与过滚珠中心的螺杆直径线间的夹角β叫接触角。

抱负接触角为β＝45°。

图2 滚道法向截形示意图滚道半径rs（或rn）与滚珠直径Dω的比值称为适应度frs=rs/Dω(或frn=rn/Dω)。

适应度对承载力量的影响较大,一般取frs(或frn)=0.25～0.55。

2. 滚珠循环方式按滚珠在整个循环过程中与螺杆表面的接触状况,可将滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。

（1）内循环。

滚珠在循环过程中始终与螺杆保持接触的循环叫内循环（见图3）。

图 3 内循环（2）外循环。

滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环称为外循环。

按结构的不同,外循环可分为螺旋槽式、插管式和端盖式三种。

螺旋槽式（见图4）端盖式（见图6）是指在螺母1上钻有一个纵向通孔作为滚珠返回通道,螺母两端装有铣出短槽的端盖2,短槽端部与螺纹滚道相切,并引导滚珠返回通道,构成滚珠循环回路。

端盖式的优点是结构紧凑,工艺性好。

缺点是滚珠通过短槽时简单卡住。

图4 螺旋槽式外循环图5 插管式外循环图6 端盖式外循环3.消退轴向间隙的调整预紧方法（见图7）图7 双螺母预紧（1）垫片调隙式。