第九章 螺旋传动

（六）螺旋副零件与滑板联接结构的确定

1、刚性联接结构

这种联接结构的特点是牢固可靠，但当螺杆
轴线与滑板运动方向不平行时，螺纹工作面的压
力增大，磨损加剧，严重时还会发生卡住现象。
刚性联接结构多用于受力较大的螺旋传动中。
2、弹性联接结构

片簧7的一端固定在滑板8上，另一端套在螺母的锥形销上。 为了消除两者之间的间隙，片簧以一定的预紧力压向螺母（或 用螺钉压紧）。当工作台运动方向与螺杆轴线偏斜 α角时，可 以通过片簧变形进行调节。如果偏斜β角时，螺母可绕轴线自 由转动而不会引起过大的应力。弹性联结结构适用于受力较小 的精密螺旋传动。
压原理应用于螺旋传动中，制成静压螺旋。
第二节 滑动螺旋传动
一、滑动螺旋传动的特点

（1）降速传动比大 （2）具有增力作用


（3）能自锁 γ <φ
（4）运动平稳、无噪声，但低速或微调时可能出
现爬行。

（5）效率低、磨损快。
二、滑动螺旋传动的型式及应用

（1）螺母固定，螺杆转动并移动 （2）螺杆转动，螺母移动
标记： M10—６H M10×1—6g M20×2左—６H/5g6g —S

中等旋合长度、6级公差为中等精度，6级公差是 基本级，使用最多。内、外螺纹的公差带可以任意组 合，并不要求所选的内、外螺纹公差带在表中所处位 置一一对应。在满足设计要求的前提下。 尽量选用带 *的公差带。

为了确保有足够的接触高度， 内、外螺纹最好组 成H／g、H／h 或G／h 的配合。H／h配合的最小间 隙为零，一般多采用此种配合； G／h 、H／g配合具 有保证间隙，适用于要求快速装卸的螺纹；其他配合 用在需涂镀保护层的螺纹及在高温状态下工作的螺纹。
滚动螺旋
滚动螺旋传动具有传动效率高、启动力矩
小、传动灵敏平稳、工作寿命长等优点，故目前在机
床、汽车、航空、航天及武器等制造业中应用颇广。
缺点是制造工艺比较复杂，特别是长螺杆更难保证热 处理及磨削工艺质量，刚性和抗振性能较差。
静压螺旋
为了降低螺旋传动的摩擦，提高传动效
率，并增强螺旋传动的刚性和抗振性能，可以将静

机床中的传动丝杠、螺母副，常用牙型角为 30º 的梯形螺纹，其基本牙型有相应的标准规定。 JB2886-92是机床梯形螺纹丝杠、螺母精度标准， 该标准根据用途和使用要求，规定有3、4、5、6、
7、8、9七个精度等级，3级最高，依次降低。为
保证螺旋副的精确运动，标准中除规定了丝杠大 径、中径和小径公差和牙型半角公差外，还单独 规定了丝杠的螺距公差。
（3）螺母转动，螺杆移动 （4）螺杆固定，螺母转动并移动

（1）螺母固定，螺杆转动并移动
螺旋起重器

这种传动型式的螺母本身起着支承作用，螺杆
不需另加轴承，从而简化了结构，消除了螺杆与轴 承之间可能产生的轴向窜动，利于提高传动精度。

缺点是所占轴向尺寸较大（为螺杆行程的两倍 加上螺母高度），刚性较差。因此仅适用于行程短 （＜25mm）的情况。

螺距——相邻两牙上在中径线
上对应点之间的轴向距离。

导程——同一螺旋线上的相邻
两牙在中径线上对应两点之间
的轴向距离。
Ph=nP
升角——中径d2的圆柱上，螺旋线的切线与垂直于
螺纹轴线的平面间的夹角。
牙型角——通过螺纹轴线的截面内、螺纹牙型相邻
两侧边的夹角。
二、螺旋传动的型式

螺旋传动是精密机械中常用的一种传动形式，
和螺母最好选用不同的材料，同时，应使螺杆的 硬度高于螺母的硬度，以保护价格较贵和对传动 精度影响较大的螺杆。

螺杆的材料．一般可选A5、45、50号钢，调质处理；

对于重要传动，要求耐磨性高，可选用T10、T12、 65Mn、40Cr、18CrMnTi等，淬火处理HRC>50；
对于示数螺旋，要求热处理后有较好的尺寸稳定性，可 选用9Mn2V等合金工具钢及GCr15、 GCr15SiMn 等滚动轴 承钢，淬火处理HRC>55 。
和转矩为：

螺旋自锁：
四、滑动螺旋传动的设计原则

（一）传动型式的选择


（二）螺纹类型的确定
示数螺旋传动多采用三角形螺纹，传力螺旋
传动采用梯形螺纹。
（三）螺旋副材料的确定

螺杆和螺母的材料应根据用途、精度等级及
热处理要求等条件选定。对材料总的要求是具有
良好的耐磨性和易于加工。为了减小磨损，螺杆
矩形和梯形螺纹 三角形螺纹
算出的直径应圆整，并选取标准的公称直径d和螺距p。

考虑到螺纹间载荷实际分布不均匀，螺
母螺纹的扣数应小于10，即：
若不满足要求，则增大螺距。
（二）刚度计算

螺杆在轴向载荷Fa和转矩T作用下将产生变 形，引起螺距的变化，从而影响螺旋传动精度。

设计时，应进行刚度计算，以便把螺距的变
公差带的零线就是螺纹基本牙型的轮廓线。

将不同的公差等级（公差带大小）和基本偏差 （公差带位置）组合，可得各种公差带，公差带代 号由表示公差等级的数字和表示基本偏差的字母组
成，如7H、8g。
M10； M10×1；

为了有利于生产，尽量减少刀具、量具的 规格和数量。一般应采用国标规定的公差带。


对于传力螺旋，为避免螺旋副因摩擦力过大而 转动不灵活，应进行驱动力矩及效率的计算，以便
确定原动机的功率和螺旋副的自锁条件。
重物上升时
F Fa tan v
f v arctan cos
———当螺旋受轴向载荷Fa作用时，欲使螺旋运 动所需的力。
驱动力矩为：
d2 T Fa tan v 2
（1）示数螺旋传动（调整螺旋）

用以精确地传递相对运动或相对位移的螺 旋传动。常用于机床中进给、分度机构或测量 仪器中的螺旋测微装置。其传动误差直接影响 机构的工作精度，因此，对示数螺旋传动的主 要要求是传动精度高，空回误差小。

机床进给机构

测微目镜
（2）传力螺旋传动

它以传递动力为主，要求以 较小的转矩产生较大的轴向推力， 用以克服工件阻力，如螺旋压力 机、螺旋千斤顶等。这种传力螺 旋主要是承受很大的轴向力，一 般为间歇性工作，每次的工作时 间较短，工作速度也不高，通常 具有自锁能力。传力螺旋传动承 受的载荷较大，因此要有足够的 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。对强度、刚度和精度均无较高要求。
2、 螺旋传动按其接触面间摩擦的性质 可分为：

（ l）滑动螺旋传动

（2）滚动螺旋传动
（3）静压螺旋传动
Байду номын сангаас

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。 但主要缺点是摩擦阻力 大，传动效率低（一般 为30%～40%)，磨损快， 传动精度低。
（一）耐磨性计算

磨损是滑动螺旋传动的主要失效形式，因此，通
常是根据耐磨性的计算确定螺杆的直径和螺母高度。 滑动螺旋的耐磨性计算，
主要是限制螺纹工作面上的压
强，其强度条件：
Fa P p [ p] d 2 hH
令
H d2
Fa P 设计公式： d 2 h [ p]
螺纹工作高度
h 0.5P h 0.5413P
自行车中轴）
根据螺旋线数目分为：
单线螺纹 双线螺纹 多线螺纹
螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副
2、螺纹的主要几何尺寸
大径(外径) d——螺纹的最大直径， 与外螺纹的牙顶（或内螺纹牙底）相 重合的假想圆柱体的直径。规定为螺 纹的公称直径。 小径(内径)d1——螺纹的最小直径， 与外螺纹的牙底（或内螺纹牙顶）相 重合的假想圆柱体的直径。 中径 d2——处于大径和小径之间的一 个假想圆柱体直径，该圆柱的母线上 牙型沟槽与凸起宽度相等。
化限制在允许的范围内。

螺杆在轴向载荷作用下，一个螺距产生的 变化量为：

螺杆在转矩作用下，相应一个螺距长度产生 的转角为φ=TP/GIp，引起每一螺距的变化量为：

螺杆在轴向载荷和转矩作用下，一个螺距产生
的变化量为：

在长度为1m的螺纹上有1000mm/P个螺距，1m
长的螺纹上螺距累积变化量为：


螺母的材料，一般可选用锡青铜、黄铜、聚乙烯、尼龙 和耐磨铸铁等；重载时可选用铝青铜或铸造黄铜、球墨铸铁 和45号钢。
（四）主要参数的确定

螺旋传动的主要参数有：螺杆直径和长度、 螺距、螺旋线头数和螺母高度等。 在一般况下，这些参数可参照同类机构用 类比的方法确定。但对于重要传动进行必要的

校核计算。

螺杆螺纹部分的长度， 应尽可能短。一般取

为了保证螺杆的刚度，螺杆的直径应选大些，
并使L/d1<25。

在测微螺旋中，螺距应取为标准值，如1、
0.75 、0.5mm等。为了避免周期误差，应用单头螺 纹。只有在转角小而要求获得大位移的情况下，才 采用多头螺纹。
（五）螺纹公差

普通螺纹的公差制结构：

当转动螺母（或螺杆）一转时，所需输入功为：

推动负载所作的有用功为：

螺旋传动的效率为：
重物下降时
F Fa tan v
v
F 0
撤去F，重物在Fa的作用下不会自动滑下。在 这种情况下，则称该螺旋副具有自锁作用，即螺 旋副不会自动松脱。
自锁条件
v

当驱动力去除后，如果螺旋不自锁，传动效率