DS-022-螺旋傳動

参考文献
第
九
章

螺张策主编，《机械原理与机械设计》（下
旋
册），机械工业出版社，2004
传
动
濮良贵主编，《机械设计》，高等教育出
版社，2006
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序准备知
识
一、螺纹的形成
第
Ph
九 tan γ =
二、螺纹的种类 π d2
章
1. 三角形螺纹
螺
2. 梯形螺纹
旋
传 3. 矩形螺纹
动
左旋、右旋螺纹
单头、多头螺纹
2β

序准备知
识
螺纹基本参数
第
大径d―螺纹的最大直径，公称直径（螺纹的规格）。
九
章
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。
螺
旋中径d2―螺纹轴向剖面内牙厚与牙间相等处的一假想
传
圆柱面直径，近似等于螺纹平均直径。螺纹受力分析
动
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γ―螺旋线展开后中径处与垂直于轴线平面的夹角。
牙型角2β―螺纹轴向剖面内螺纹牙型两侧边的夹角。

序准备知
识
第
九
章

螺
旋
传
三头螺纹（图中仅画出两条）
动

序准备知
识
第
九 1）三角形螺纹（普通螺
章
纹）
牙型角为60º ，可
螺
旋以分为粗牙和细牙，粗
传
牙用于一般联接；与粗
动
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。

序准备知
识
第
九 2）梯形螺纹
章
牙型角为30º，是应用最为广泛的传动螺纹。
螺
旋
传
动

序准备知
识
第
九
3）矩形螺纹牙型角为0º，适于作传动螺纹。
章

螺
旋
传
动

序准备知
识
第
九 4）锯齿型螺纹
章
两侧牙型角分别为3º和30º，3º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
螺
度,适用于单向受载的传动螺纹。
旋
传
动

第一节概述
第
螺旋传动：利用螺杆和螺母组成的螺旋副将
九
章
旋转运动变为直线运动的传动方式。
运动关系为：
螺
Ph
旋
ϕ
l=
传
2π
动

l ——螺杆（或螺母）的位移。
式中
ϕ ——螺杆和螺母间的相对转角。

第一节概述
第
螺旋传动分类
九
章按螺旋传动在精密机械中的作用分为
1）示数螺旋，进给传动。精度高，空回小。
螺
旋 2）传力螺旋（1 2）。强度高
传
3）一般螺旋传动。仅传递运动，无特殊要求。
动
按其接触面间摩擦的性质分为
1）滑动螺旋传动
2）滚动螺旋传动。
3）静压螺旋传动。

第二节滑动螺旋传动
第
一、滑动螺旋传动的特点：
九
章
1）降速传动比大。
螺 2）具有增力作用。
旋
传
3）传动平稳，无噪音。
动
4）能自锁。
5）效率低，磨损快。

第二、滑动螺旋传动的形式
九
章 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。
螺
旋 2）螺杆固定，螺母旋转并移动。
传
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
3）其它
ϕ
( Ph1 − Ph 2 ) 差动螺旋
l=
2π
ϕ
( Ph1 − Ph 2 ) 双向螺旋
l=
2π

图9-4

第三、滑动螺旋传动的计算
九
㈠滑动螺旋传动的主要失效形式
章
螺纹磨损，螺杆变形，螺杆或螺纹牙的断裂。
螺
旋㈡滑动螺旋传动的计算内容
传
耐磨性计算
动
刚度计算
稳定性计算
强度计算
驱动力矩、效率和自锁计算

第
四、滑动螺旋传动的设计原则
九
章㈠传动形式的选择
参见前述滑动螺旋传动形式
螺
旋㈡螺纹类型的确定
传
动

示数螺旋传动传力螺旋传动

第㈢螺旋副材料的确定
九
螺杆成本高，对精度影响大，故螺杆硬，螺母软。
章
螺杆：强度高、耐磨性好、工艺性好。
螺
旋如：Q235、Y40Mn、45、50、 65Mn、40Cr、
传
动 9Mn2V、38CrMoAlA、GCr15等。
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。

第
㈤螺旋副零件与滑板联结结构的确定
九
章
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
螺
旋
中。螺旋副位移方向与滑板运动方向间易发生干涉。
传
动

图9-6

第
九
章
⑵ 弹性联接结构
适用于受力较小的精密螺旋传动。
螺
旋
传
动

图9-3

第
九
章
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
螺
旋封闭力F。
传
动

图9-7

第㈥螺纹公差
九
《普通螺纹公差》（GB/T 197－2003）
章
普通螺纹的公差制结构
螺
旋公差等级公差带大小
传公差带
动螺纹精度
基本偏差公差带位置
旋合长度

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。

第
直径10mm，螺距1.5mm，中径顶径公差带为6H的
九
章内螺纹：M10－6H
直径10mm，螺距1mm，中径顶径公差带为6g的
螺
外螺纹：M10×1－6g
旋
传
例：M20 X 2 左－6H/5g6g－S
动
旋合长度
外螺纹顶径公差带
螺
外螺纹中径公差带
纹
副内螺纹中径和顶径公差带
左旋
螺距
公称直径
牙型代号

第
五、影响螺旋传动精度的因素及改进措施
九
章
㈠螺纹参数误差
⑴ 螺距误差
螺
旋
单个螺距误差螺纹全长上，任意单个实际螺距
传
对基本螺距的偏差的最大代数差。
动
螺距累积误差规定的螺纹长度内，任意两同侧
螺纹面间实际距离对公称尺寸的偏差的最大代数
差。
注意：螺母的螺距累积误差对传动精度没有影响。

第
㈠螺纹参数误差
九
章 ⑵ 中径误差
螺旋副中，大径、小径并无相对接触，中径是配
螺
合尺寸，因此要控制中径变动量。
旋
传
⑶ 牙型半角误差
动
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
㈡螺杆轴向窜动误差
九图9-9
章
Δ max = D tan α min
螺
旋
传
动
㈢偏斜误差
12
Δl = lψ 图9-10
2

㈣温度误差

Δlt = lwαΔt

第提高精度的方法
九
螺距误差校正装置
章

y = R tan ϕ x
螺
旋
传
动

图9-11

第六、消除螺旋传动空回的方法
九
空回－螺杆旋转方向改变，在螺杆转动某一角度
章
后，螺母才产生反向运动。原因是螺杆、螺母传动
副存在间隙。
螺
旋
传
㈠利用单向作用力
动

图9-2

第
㈡利用调整螺母
九
章 ⑴ 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
动副间隙。
旋
传
动

图9-13

⑵ 轴向调整法
第
九
利用双螺母轴向预紧消除传动副间隙。
章

螺
旋
传
动

图9-15

图9-14

⑶ 塑料螺母

第
九
章
小结：
⒈ 人为强迫螺母（或螺母的螺纹）变形，形
螺
旋成非标准、与螺杆自适应螺纹，达到消除间隙，
传
从而消除空回的目的。
动
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
滚珠螺旋传动
九
章
螺杆、螺母、滚珠、滚珠循环返回装置
一、滚珠螺旋传动的特点：
螺
旋
除螺旋传动的一般特点外，尚有如下特点：
传
动 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
二、滚珠螺旋传动的结构与类型
九
章㈠螺纹滚道法向截型
单圆弧型
螺
图9-17
旋
工艺简单，运行特
传
性不够稳定。
动
双圆弧型
工艺难度大，有利
润滑，运行特性稳定。

单圆弧型双圆弧型
接触角

㈡滚珠循环方式
第
九
内循环式流畅性好，径向尺寸小，反向器加工
章
复杂。
螺外循环式工艺性好，径向尺寸大。
旋
传
动图9-19
螺旋槽式

图9-20 插管式
内循环式

图9-18

图9-21
外循环式端盖式

第㈢消除轴向间隙的调整预紧方法
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

垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式

第三、滚珠螺旋副的精度、代号和标记
九
㈠滚珠螺旋副的精度
章
螺母的行程误差和空回误差。
螺
㈡滚珠螺旋副的代号和标记方法
旋
传
例： C D M 50 10 □－3－P 3
动
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

DS-022-螺旋傳動

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