第 九 章

螺 旋 传 动



螺纹基本参数 大径 d― 螺纹的最大直径，公称直径（螺纹的规 格）。 小径d1―螺纹的最小直径，强度计算时常作为螺杆 危险剖面的计算直径。 中径d2―螺纹轴向剖面内牙厚与牙间相等处的一假 想圆柱面直径，近似等于螺纹平均直径 。螺纹受 力分析时以中径为准，也是确定螺纹几何参数和 配合性质的直径。 螺距P―螺纹相邻两个牙上对应点间的轴向距离。 升距Ph―同一根螺旋线上相邻两个牙上对应点间的 轴向距离。 升角 ―螺旋线展开后中径处与垂直于轴线平面的 夹角。 牙型角 2― 螺纹轴向剖面内螺纹牙型两侧边的夹
六、消除螺旋传动空回的方法
图9-2
第二节 滑动螺旋传动
第 ㈡ 九 ⑴ 章
利用调整螺母 径向调整法
利用不同结构，使螺母产生径向收缩，以减小传 螺 旋 动副间隙。
传 动
图9-13
第二节 滑动螺旋传动
第 九 章 螺 旋 传 动
⑵ 轴向调整法
利用双螺母轴向预紧消除传动副间隙。
Hale Waihona Puke 图9-15 图9-14⑶ 塑料螺母
第二节 滑动螺旋传动
第 直径10mm，螺距1.5mm，中径顶径公差带为6H的 九 内螺纹：M10－6H 章
直径10mm，螺距1mm， 中径顶径公差带为6g的 螺 旋 外螺纹：M10×1－6g

传 动
例：M20 X 2 左－6H/5g6g－S 旋合长度 外螺纹顶径公差带 外螺纹中径公差带
螺 纹 副
一、滚珠螺旋传动的特点： 除螺旋传动的一般特点外，尚有如下特点： 1）传动效率高，启动力矩小。 2）传动精度高。
3）具有传动的可逆性，不能自锁。
4）寿命长，维护简单。 5）制造工艺复杂，成本高。
第 九 章 螺 旋 传 动
第 九 章 螺 旋 传 动
第三节 滚珠螺旋传动
第 九 章 螺 旋 传 动
二、滚珠螺旋传动的结构与类型 ㈠
第二节 滑动螺旋传动
第 九 章 螺 旋 传 动
小结： ⒈ 人为强迫螺母（或螺母的螺纹）变形，形 成非标准、与螺杆自适应螺纹，达到消除间隙， 从而消除空回的目的。 ⒉ 以上结构表明，在无间隙的条件下，螺母 精度不影响螺旋传动精度。
第三节 滚珠螺旋传动
第 九 章 螺 旋 传 动

滚珠螺旋传动
螺杆、螺母、滚珠、滚珠循环返回装置
第 九 章 螺 旋 三头螺纹（图中仅画出两条） 传 动
第 九 章 螺 旋 传 动
1）三角形螺纹（普通螺 纹） 牙型角为60º ，可 以分为粗牙和细牙，粗 牙用于一般联接；与粗 牙螺纹相比，细牙由于 在相同公称直径时，螺 距小，螺纹深度浅，导 程和升角也小，自锁性 能好，宜用于薄壁零件 和微调装置。
第二节 滑动螺旋传动
第 九 章 螺 旋 传 动
㈤ 螺旋副零件与滑板联结结构的确定
⑴ 刚性联接结构
结构简单，联结刚度大，多用于受力较大的传动 中。螺旋副位移方向与滑板运动方向间易发生干涉。
图9-6
第二节 滑动螺旋传动
第 ㈤ 螺旋副零件与滑板联结结构的确定 九 章 ⑵ 弹性联接结构 螺 旋 传 动
适用于受力较小的精密螺旋传动。
第 九 章 螺 旋 传 动
第 九 章 螺 旋 传 动
第二节 滑动螺旋传动 ㈥ 螺纹公差 第 《普通螺纹 公差》（GB/T 197－2003） 九 章 普通螺纹的公差制结构
螺 旋 传 动
公差等级 基本偏差 公差带大小 公差带 公差带位置 旋合长度 螺纹精度
中径 和螺纹同轴的假想圆柱体，该圆柱的母线通 过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。 单一中径 和螺纹同轴的假想圆柱体，该圆柱的母 线通过牙型上沟槽宽度等于基本螺距一半的地方。 作用中径 在规定的旋合长度内正好包络实际螺纹 的一个假想螺纹的中径。
1 2 l l x l 1 cos 2l sin l 2 2 lt lwt ㈣ 温度误差
2

第二节 滑动螺旋传动
第 九 章 螺 旋 传 动

提高精度的方法 螺距误差校正装置
y R tan x
图9-11
第二节 滑动螺旋传动
第 空回－螺杆旋转方向改变，在螺杆转动某一角度 九 章 后，螺母才产生反向运动。原因是螺杆、螺母传动 螺 副存在间隙。 旋 传 动 ㈠ 利用单向作用力
p
强度计算
驱动力矩、效率和自锁计算（有时）
arctan
Ph
d 2

第二节 滑动螺旋传动
第 四、滑动螺旋传动的设计原则 九 ㈠ 传动形式的选择 章 螺 旋 ㈡ 螺纹类型的确定 传 动
参见前述滑动螺旋传动形式
示数螺旋传动
传力螺旋传动
第二节 滑动螺旋传动
第 九 章
㈢ 螺旋副材料的确定
第一节 概述
第 九 章 螺 旋 传 动
螺旋传动：利用螺杆和螺母组成的螺旋副将 旋转运动变为直线运动的传动方式。 运动关系为：
Ph zP l 2 2
式中
l ——螺杆（或螺母）的位移。
——螺杆和螺母间的相对转角。
Ph —
— 螺纹导程
第一节 概述
第 九 章 螺 旋 传 动

螺旋传动分类
注意：螺母的螺距累积误差对传动精度没有影响。 它的单个螺距误差也只有当螺杆也有单个螺距误 差时才会引起传动误差。因此在精密螺旋传动中， 对螺杆的精度比对螺母的精度要求高一些。
第二节 滑动螺旋传动
第 ㈠ 螺纹参数误差 九 ⑵ 中径误差 章
螺旋副中，大径、小径并无相对接触，中径是配 螺 旋 合尺寸，因此要控制中径变动量。
章 螺 旋 传 动
螺母的行程误差和空回误差。 ㈡ 滚珠螺旋副的代号和标记方法
例： C D M 50 10 □－3－P 3 精度等级 类型（P或T） 负荷钢珠圈数 旋向，右旋省略 公称导程 公称直径 结构特征 预紧方式 循环方式
图9-23
图9-24
图9-25
2
Ph tan d2
第 九 章 螺 旋 传 动
1、在直径为d2的圆柱面上，绕以底边长为 d2的 直角三角形 ABC ，三角形的斜边 AB 在圆柱表面 上形成一条螺旋线。若将三角形、矩形和梯形的 平面图沿螺旋线移动，就形成各种类型的螺纹。 2、三角形螺纹－牙型角2＝60。牙根厚，强度 高，对中性能好。当量摩擦角大，易自锁。同一 公称直径分粗牙和细牙，粗牙用于一般联接，细 牙螺纹螺距小，升角小，自锁性能好，多用于薄 壁零件联接和测微装置； 梯形螺纹－牙型角 2 ＝ 30 ，牙根强度高，对 中性好，用剖分螺母可调整间隙，多用于传动和 传力螺旋； 矩形螺纹－牙型为正方形，牙型角为 0。传动 效率高，牙根强度低，加工困难，对中性差。常 用于力传动。
传 动 ⑶ 牙型半角误差
螺纹牙型半角可能偏 离标准值。但是，如果 采用一把刀，一次装卡， 牙型半角误差在螺纹全 长上一般变化不大。
图9-8
第二节 滑动螺旋传动
第 ㈡ 螺杆轴向窜动误差 九 章 max D tan min 螺 旋 传 动 ㈢ 图9-9
偏斜误差
1 l l 2 2
图9-10
2）具有增力作用。
3）传动平稳，无噪音。
4）能自锁。
5）效率低，磨损快。
第二节 滑动螺旋传动
第 九 章 螺 旋 传 动
二、滑动螺旋传动的形式
1）螺母固定，螺杆旋转并移动。 螺母轴向固定但旋转，螺杆轴向移动。 2）螺杆固定，螺母旋转并移动。 螺杆轴向固定但旋转，螺母移动。

螺杆移动，轴向空间＝2倍工作行程＋螺母厚度 螺母移动，轴向空间＝工作行程＋螺母厚度 差动螺旋
螺杆成本高，对精度影响大，故螺杆硬，螺母软。

螺 如：Q235、Y40Mn、45、50、 65Mn、40Cr、 旋 传 9Mn2V、38CrMoAlA、GCr15等。 动

螺杆：强度高、耐磨性好、工艺性好。
螺母：耐磨性、减摩性好。如：铸铁、青铜
㈣ 主要参数的确定 包括：螺杆直径和长度、牙型、螺距、头数、螺 母厚度等。 一般传动－类比法，重要传动－计算法。
图9-3
第二节 滑动螺旋传动
第 九 章 螺 旋 传 动
㈤ 螺旋副零件与滑板联结结构的确定 ⑶ 活动联接结构
彻底排除螺旋副与滑板运动方向间的干涉，需要 封闭力F。
图9-7 恢复力F（一般为弹簧力）使联接部分保持经常接触。当 滑板1的运动方向与螺杆2的轴线不平行时，通过螺杆端部 的球面与滑板在接触处自由滑动（图9-7a），或中间杆3自 由偏斜（图9-7b），可以避免螺旋副中产生过大的应力。
第 九 2）梯形螺纹 牙型角为30º ，是应用最为广泛的传动螺纹。 章 螺 旋 传 动
第 九 3）矩形螺纹 章 螺 旋 传 动
牙型角为0º ，适于作传动螺纹。
第 九 章 螺 旋 传 动
4）锯齿型螺纹 两侧牙型角分别为3º 和30º ，3 º 的一侧用来承受 载荷,可得到较高效率；30º 一侧用来增加牙根强 度,适用于单向受载的传动螺纹。
第九章
螺旋传动
第 九 章 螺 旋 传 动

参考文献
张策主编，《机械原理与机械设计》（下 册），机械工业出版社，2004 濮良贵主编，《机械设计》，高等教育出 版社，2006 其他机械设计的相关书籍


第 九 章 螺 旋 传 动
一、螺纹的形成 二、螺纹的种类 1. 三角形螺纹（ 2＝60 ） 2. 梯形螺纹（ 2＝30 ） 3. 矩形螺纹 左旋、右旋螺纹 单头、多头螺纹
内循环式 图9-18 图9-21 端盖式
外循环式
第三节 滚珠螺旋传动 ㈢ 消除轴向间隙的调整预紧方法 第 九 基本方式为采用双螺母，调整双螺母轴向距 章 离实现预紧，消除空回间隙。
螺 旋 传 动
图9-22
垫片调隙式