●连接、紧固 ●管道接口密封 ●传动（运动、动力）
基础知识2： 精密丝杠、螺母机构应用特征
滚珠丝杆
●旋转、直线运动转换
●小负荷、高精度
●小、微量运动传递
丝杠螺母机构
滑动丝杆
3
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主要内容：
滑动丝杠螺母机构 ①传动方案 ②精度分析 1.机构特点及应用 ③支撑结构 §5.1
（1）螺纹常用牙形
如图梯形螺纹——牙形角α=30°
在螺母上设计不同结构，使螺母产生 径向收缩，以减小传动副间隙。
螺栓收紧
丝杠螺母机构
外套螺母收紧
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3）轴向调节法 利用双螺母轴向预紧消除传动副间隙。
丝杠螺母机构
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4）塑料螺母
聚乙烯或聚酰胺(尼龙)制成的塑料螺 母结构。用金属压圈压紧，利用塑料的弹 性变形来消除间隙。 此结构简单，耐磨性好，且不需润滑。
本补偿方案评价：
用机械方法进行误差补偿受诸多因素影响，
存在一定局限，仅用于特殊场合。
存在的问题：
●机械凸轮本身的制造精度如何保证？
●跟踪系统的复杂程度
滚动摩擦——相关零件精度 滑动摩擦——运动磨损
●实际空间的可行性
●经济性——辅助机构的性价比
丝杠螺母机构
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2）累积误差的电气系统补偿
利用实时采集的反映位移误差的数字信 号，反馈驱动执行机构，从而使螺母获得准 确的附加补偿角。
滑动轴承支承
一般结构：支座、浮动座、轴瓦
关键问题： 润滑
内孔壁加工润滑沟槽
丝杠螺母机构
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滚动轴承支承
常用标准件类型：
丝杠螺母机构
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6. 精密丝杠机构应用实例
见P170图5-24 照相机座平移驱动系统。 驱动力：手动或电机 传动系统：齿轮副、螺纹副 输出运动：直线往返
丝杠螺母机构
常用执行机构动力：
高精度步进电机、伺服电机等控制电机。
关键问题：
补偿机构的设计——涉及机构中零件的制 造精度、安装精度、数字信号采集精度等。
丝杠螺母机构
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（2）消除或减小轴向跳（窜）动
丝杠转动过程的轴向跳动将造成周期 误差，可采取球形端面定位，减小轴肩接 球面 触面积的方法。 定位
车床小拖板（刀架）进给机构
设计依据：实际需要、参考同类型设备初
选传动、移动速比等。
丝杠螺母机构
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（3）丝杠直径
1）类比法：参考同类型设备的丝杠直径，并
按所设计的设备具体情况确定。
2）计算法：缺少同类型设备参考，或
需要验算初选的丝杠直径。
依据：耐磨性、刚度、稳定性、强度
内螺纹表面压力：
p F p d 2 hZ H ( ) d2
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7. 丝杠传动设计基本步骤
丝杠设计方法与机床主
轴相似，不同之处是丝杠上 螺纹的牙形角、螺距、直径、 螺纹公差的设计。 （1）螺纹牙型选择
1）普通公制螺纹
牙形角60度，用于小型、轻载、短距
离一般精度传动。
由于不易保证零件精度，较少使用。
丝杠螺母机构 26
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2）梯形螺纹
梯形螺纹牙形角为30度。 传动效率高、强度大、螺距大(最小直 径为10mm，最小螺距为2mm)。 螺距小时，制造困难，而且不能磨削， 故不易得到高精度丝杠。
丝杠螺母机构
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（3）螺母与滑块的合理连接 合理选择丝杠副从动件（螺母）的 连接方式，减轻丝杠轴线与机构执行件
滑动方向不平行对传动误差的影响。
●直接连接 ●浮动连接 ●弹性连接
丝杠螺母机构
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（4）消除或减少螺旋传动空程
空程现象：
丝杠转动方向改变时，需要丝杠反转 一角度后，螺母才开始反向移动。
2）差动传动
差动传动机构用于高精、微量进给，多 数情况包含两个不等螺距的滑动丝杠副。 ●丝杠转动并轴向移动，螺母轴向差动
（两套丝杠副，见表中图5）
●丝杠转动无轴向移动，螺母转动并轴向移 动 （两套丝杠副，见表中图6） ●丝杠转动轴向静止，螺母转动并轴向差动
（一套丝杠副） 丝杠螺母机构 36/07
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2.滑动螺母结构 精密机械传动中，常用滑动螺母结构有螺
丝杠螺母机构 1
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第5章
精密丝杠螺母机构
本章主要内容：
1.滑动丝杠、螺母传动机构设计及应用
2.滚珠丝杠、螺母传动机构设计及应用
学习过程注意的问题：
●螺纹传动设计相关知识
●螺纹传动制造工艺知识 （材料、加工、热处理、装配调试） ●螺纹传动精度评价
丝杠螺母机构 2
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基础知识1：螺杆、螺母结构 螺纹主要功能及应用：
强度
变形
螺母： 性能要求：耐磨性、减摩性好
F p p d 2 hZ
如：铸铁、黄铜、铍青铜、锡青铜、
双金属、聚四氟乙烯（非金属）等。
常用工艺：
机械加工、粉末冶金、特种铸造等。
主要指标：
许用压强[p]（P172：表5-3）
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丝杠传动设计小结：
●根据设备功能确定传动方式； ●采用适当的结构方式补偿，以提高螺纹传 动副的精度。如各类补偿系统（机、电）； ●用调节机构消除运动件间隙；
上次课程主要内容：
1.电磁振动料斗
工作原理：选择激励频率实现机械共振 阻尼因素：亚共振状态效果最佳
2.结构参数设计
R ●振动角β●螺旋升角α●弹簧偏角 r
●料斗外径D外●通道螺距t ●料斗高度H 3.弹性系统设计 ●系统刚性与固有频率●振动相当质量； ●频率比λ ●弹簧参数（d、h、b）
形成的原因：
●丝杠与螺母的配合间隙
●丝杠安装（轴承处）存在轴向间隙
●丝杠副从动件与滑动件连接处间隙
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丝杠螺母机构
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消除间隙的常用方法：
1）单面接触法
施加一定的单 向主动力，使驱动 面始终单向接触。
主 动 力
油缸 弹簧 重锤
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丝杠螺母机构
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2）径向调节法
螺母开口，形成 弹性中经，安装 后调整。
各类螺纹传动装置多数采用不同等级的梯 形螺纹，其他牙形如三角（普通公制）、矩 形、锯齿形等仅用于无严格位置要求的场合。
丝杠螺母机构 27
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（2）螺距选择
精密仪器设备常用尺寸。
螺距P
的梯形螺纹(T)螺距：
2、3、4、5、6mm……
普通公制螺纹(M)螺距:
0.25、0.5、0.75、1.0、1.25、1.5、 1.75mm……

（2）造成误差的主要因素
●丝杠、螺母的制造误差
●支承及导向部分误差
齿形误差
●安装误差
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丝杠螺母机构
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（3）从动件传动误差分析
上述三大因素造成机构运动输出的误 差，该综合误差可表达为：
周期误差 综合误差
输 出 误 差
径向 轴向 螺纹线
累积误差 相关零件 误差
安装误差
丝杠螺母机构
基础件、支 撑件等 偏斜、错位等
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（3）滑动丝杠螺母传动的应用 1）四种基本传动（见P158表5-1；1-4图） ●丝杠转动，螺母轴向移动 ●丝杠转动并轴向移动，螺母静止 ●丝杠轴向移动，螺母转动
●丝杠静止，螺母转动并轴向移动
传动方案选择的依据，应根据具体设备
功能、结构的传动需要。
丝杠螺母机构
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第一节 概述
（3）牙形半角 左 右
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螺纹公差的标注：GB/T
国家标准规定的格式：
例：M20 X 2 左－6H/5g6g－S
20666-2006
旋合长度
螺 纹 副
外螺纹顶径公差带 外螺纹中径公差带
内螺纹中径和顶径公差带 左旋 螺距 公称直径 牙型代号
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硬度：洛氏（HRA/HRB/HRC ） 8. 材料及热处理（ P153：表5-4） 布氏（——HBS） 材料选择依据：
④材料选择
大径D(d) 小径D1(d1) 中径D2(d2)
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丝杠螺母机构
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（2）滑动丝杠副结构特点 ●结构简单、紧凑，加工方便 ●降速比大（自锁）、运动平稳
●便于保证和提高传动精度
●摩擦阻力相对大，传动效率低 ●存在侧向间隙，有反向空程 ●微量、低速进给有爬行现象
螺纹副应 用的局限
丝杠螺母机构
整体结构：ψ=1.2-1.5 分体结构：ψ=2.5-3.5
相应的表面质量等。
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（1）中径误差（作用、单一中径）
●大径与小径无接触 ●保证配合必须控制
中径尺寸的变动量。
（2）顶径误差
●外螺纹大径d；
●内螺纹小径D1
零件表面质量： 精度5、6级——Ra0.8-1.6 精度7、8级——Ra1.6-3.2 精度9、10级——Ra3.2以上
维氏（——HV） 丝杠热处理硬度： ●机械性能（强度、耐磨） ●热处理性能 结构钢：220-280HBS ●加工工艺性 ●经济性 合金钢工具： 35-45HRC 螺母：材料原始特性
螺杆：强度高、耐磨性好、工艺性好
9Mn2V （合金工具钢） 热处理：调质（淬火+高温回火）
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常用材料：45、50、40Cr（合金结构钢）
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4.提高传动精度的方法 分析表明，欲提高螺旋副零件传动精度， 其关键在于提高主要零件的制造精度，但实 践中制造精度往往受到工艺及经济条件的制约。