《螺旋传动 (3)精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《螺旋传动 (3)精选文档.ppt（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、螺旋传动本讲稿第一页，共四十页l l螺杆（或螺母）的轴向位移；螺杆（或螺母）的轴向位移；p p螺距，即螺杆上两相邻螺纹间距离；螺距，即螺杆上两相邻螺纹间距离；z z螺旋线的头数；螺旋线的头数；螺杆与螺母的相对转角；螺杆与螺母的相对转角；s s导导程程，即即螺螺杆杆上上同同一一螺螺旋旋线线旋旋转转一一周周后后的的轴轴向向距距离离，s=zps=zp。螺螺旋旋传传动动由由螺螺杆杆、螺螺母母和和机机架架组组成成，主主要要用用于于将将回回转转运运动转换为直线运动，同时传递动力的运动。动转换为直线运动，同时传递动力的运动。1.1 1.1 螺旋传动运动方程螺旋传动运动方程12-1 12-1 概述概述本讲稿第
2、二页，共四十页1 1）传传导导螺螺旋旋传传动动（示示数数螺螺旋旋传传动动）：以以传传递递运运动动为为主主，要求有较高的传动精度；要求有较高的传动精度；2 2）传传力力螺螺旋旋传传动动：以以传传递递动动力力为为主主，一一般般要要求求用用较较小小的的转转矩矩产产生生较较大大的的轴轴向向力力。传传力力螺螺旋旋多多用用在在工工作作时时间间短短、速速度较低的场合，通常需要有自锁能力；度较低的场合，通常需要有自锁能力；3 3）普普通通螺螺旋旋传传动动：对对强强度度、精精度度以以及及刚刚度度均均无无高高要要求求，只只是是作作为一般驱动、调整用。为一般驱动、调整用。1.2 1.2 螺旋传动的类型螺旋传动的类型
3、1.2.1 1.2.1 螺旋传动按其用途分类螺旋传动按其用途分类本讲稿第三页，共四十页1 1）滑动螺旋）滑动螺旋螺旋副做相对运动时产生滑动摩擦的螺旋称为滑动螺旋。螺旋副做相对运动时产生滑动摩擦的螺旋称为滑动螺旋。这这种种螺螺旋旋副副常常用用梯梯形形螺螺纹纹或或矩矩形形螺螺纹纹，其其结结构构简简单单，加加工工方便，机构能自锁，但传动效率低（方便，机构能自锁，但传动效率低（30%30%40%40%），易磨损。），易磨损。1.2.2 1.2.2 螺旋机构按螺旋副的摩擦状态分类螺旋机构按螺旋副的摩擦状态分类本讲稿第四页，共四十页2 2）滚动螺旋）滚动螺旋螺旋副做相对运动时产生滚动摩擦的螺旋称为滚动螺旋
4、。螺旋副做相对运动时产生滚动摩擦的螺旋称为滚动螺旋。滚滚动动螺螺旋旋的的摩摩擦擦阻阻力力小小，传传动动效效率率高高可可达达90%90%，运运动动灵灵敏敏度度高高，磨磨损损小小，精精度度易易保保持持。但但结结构构复复杂杂，成成本本高高，不不能能自自锁锁,主主要要用用于对传动精度要求较高的场合。于对传动精度要求较高的场合。本讲稿第五页，共四十页3 3）静压螺旋）静压螺旋向向螺螺旋旋副副注注入入压压力力油油，使使螺螺纹纹工工作作面面被被油油膜膜分分开开的的螺螺旋旋称称为为静静压螺旋。压螺旋。这这种种螺螺旋旋磨磨损损小小，传传动动效效率率高高，工工作作寿寿命命长长。但但结结构构较较复复杂，需要一套供油
5、装置，仅用于高效率要求场合。杂，需要一套供油装置，仅用于高效率要求场合。本讲稿第六页，共四十页12-2 12-2 滑动螺旋传动滑动螺旋传动2.1 滑动螺旋传动的特点1）精度较高能够准确地调整直线运动的距离和位置。常用于精密机械和测量仪器，特别适用于一些机构的微细调节。本讲稿第七页，共四十页2）传动比大将定轴转动转换为速度较低的直线运动。本讲稿第八页，共四十页3）增力显著对于水平推力的运动机构也能在任意位置得到精确定位如水平运动的机床工作台进给机构夹紧装置。本讲稿第九页，共四十页4）传动平稳无噪音，能够实现自锁螺纹升角小，使得摩擦力的轴向分力大于正压力的轴向分力，发生自锁本讲稿第十页，共四十页5
6、）摩擦磨损大，效率较低效率30%40%，易磨损。本讲稿第十一页，共四十页2.2 滑动螺旋传动的类型与应用1）螺母固定，螺杆转动并移动工作时，螺杆在螺母左右两个极端位置所占据的长度大于螺杆行程的2倍。这种型式结构简单，消除了采用螺杆支承可能产生的轴向跳动，对提高传动精度是有利的，其缺点是轴向空间较大，刚性较差，因此仅适用于行程较短的场合。本讲稿第十二页，共四十页螺旋千斤顶是一种传力螺旋，能以较小的转矩获得很大轴向力滑动摩擦螺旋螺母转动，螺杆直线移动。本讲稿第十三页，共四十页2）螺杆转动，螺母移动这种型式的特点是结构紧凑，刚度较大，适用于工作行程较长的情况，是一种应用比较广泛的型式 本讲稿第十四页
7、，共四十页螺旋传动中还有两类特殊类型复式螺旋传动和差动螺旋传动。当当图图中中左左右右两两段段螺螺纹纹旋旋向向相相反反时时，称称为为复复式式螺螺旋旋机机构构，用用于两螺母快速靠近或离开，比如电杆拉线机构等。于两螺母快速靠近或离开，比如电杆拉线机构等。螺杆旋转一周时，两螺母的螺杆旋转一周时，两螺母的相对位移为：相对位移为：s=(ls=(lA Al lB B)/2)/23）其他形式本讲稿第十五页，共四十页当当图图中中左左右右两两段段螺螺纹纹旋旋向向相相同同，而而螺螺距距不不同同时时，称称为为差差动动螺螺旋旋机机构构，这这种种螺螺旋旋机机构构又又称称为为微微动动螺螺旋旋机机构构，用用于于测测微微计（千
8、分尺）、分度机构、调节机构（镗刀微调机构）中。计（千分尺）、分度机构、调节机构（镗刀微调机构）中。s=(ls=(lA Al lB B)/2)/2螺螺杆杆旋旋转转一一周周时时，两两螺螺母的相对位移为：母的相对位移为：B BA A3 3 l lB B l lA A l lA A-l-lB B本讲稿第十六页，共四十页2.3.1 传动螺旋参数确定2.3 2.3 滑动螺旋传动的设计计算滑动螺旋传动的设计计算(1)(1)螺距螺距P P的确定的确定螺螺距距的的数数值值已已经经标标准准化化了了，因因而而只只能能从从标标准准中中选选取取。选选取取时时，应应考考虑虑螺螺杆杆与与螺螺母母转转过过一一周周所所需需位位
9、移移的的大大小小、是是否否要要求求自自锁锁、传传动精度等因素。动精度等因素。要求位移大时，可选取较大的螺距或多头螺纹；要求位移大时，可选取较大的螺距或多头螺纹；要求位移小或自锁时，可选细牙螺纹；要求位移小或自锁时，可选细牙螺纹；要求高的传动精度，则应采用单头螺纹。要求高的传动精度，则应采用单头螺纹。本讲稿第十七页，共四十页(2)螺杆公称直径d的确定受力较小的传动螺旋和示数螺旋一般都不用进行强度计算，可根据需要和结构情况按标准选定。(3)螺杆长度的确定螺杆长度应根据所要求的工作行程来确定。若L1为螺杆螺纹部分长度，L2为螺杆工作行程，L3为螺母的高度（1.52d），则L1L2+L3。螺杆总长度L
10、0与公称直径d之间的比值L0/d称为长径比，一般限定L0/d25，长径比过大会使螺杆的刚度减小，在加工或使用过程中会出现因变形产生的误差。本讲稿第十八页，共四十页1 1）耐磨性计算）耐磨性计算滑滑动动螺螺旋旋中中磨磨损损是是最最主主要要的的一一种种失失效效形形式式，它它会会引引起起传传动动精精度度下下降降、强度下降。强度下降。2.3.2 传力螺旋设计磨磨损损的的影影响响因因素素：工工作作面面的的比比压压，螺纹表面质量，滑动速度和润滑状态。螺纹表面质量，滑动速度和润滑状态。所所以以耐耐磨磨性性计计算算主主要要限限制制螺螺纹纹工工作作面面上比压上比压P P要求小于材料的许用比压。要求小于材料的许用
11、比压。本讲稿第十九页，共四十页耐磨性条件：耐磨性条件：令令H/dH/d2 2=，则有校核公式：，则有校核公式：设计公式：设计公式：本讲稿第二十页，共四十页2 2）螺纹牙强度计算）螺纹牙强度计算由由于于螺螺母母材材料料的的强强度度通通常常低低于于螺螺杆杆材材料料的的强强度度，因因此此螺螺纹纹牙受剪和弯曲均在螺母上。牙受剪和弯曲均在螺母上。螺纹牙根部危险剖面的变曲强度条件为：螺纹牙根部危险剖面的变曲强度条件为：剖剖面面-的的剪剪切切强强度度条条件件为：为：本讲稿第二十一页，共四十页3 3）螺杆的强度计算）螺杆的强度计算螺螺杆杆工工作作时时同同时时受受轴轴面面压压力力（拉拉力力）Q Q与与扭扭矩矩T
12、 T的的作作用用，截截面受拉（压）应力与扭剪应力的复合作用。面受拉（压）应力与扭剪应力的复合作用。4 4）自锁性验算）自锁性验算 本讲稿第二十二页，共四十页5 5）螺杆的稳定性计算）螺杆的稳定性计算当当螺螺杆杆较较细细长长且且受受较较大大轴轴向向压压力力时时，可可能能会会双双向向弯弯曲曲而而失失效效,螺螺杆杆相相当当于于细细杆杆，螺螺杆杆所所承承受受的的轴轴向向压压力力F F小小于于其其临临界界压压力力F Fca ca。F Facac螺杆失稳时的临界载荷；螺杆失稳时的临界载荷；E E螺螺杆杆材材料料的的弹弹性性模模量量，钢钢的的弹弹性性模模量量E=2.06l0E=2.06l05 5N/mmN/
13、mm2 2；I I螺杆危险截面的惯性矩，螺杆危险截面的惯性矩，I=dI=d1 14 4/64 mm/64 mm4 4；L L螺杆的最大工作长度；螺杆的最大工作长度；本讲稿第二十三页，共四十页要保证螺杆不失稳要满足以下条件：要保证螺杆不失稳要满足以下条件：F Famaxamax最大轴向载荷；最大轴向载荷；S S 螺杆稳定许用安全系数螺杆稳定许用安全系数传导螺旋传导螺旋S=2.5S=2.54.04.0；传力螺旋传力螺旋S=3.5S=3.55.05.0；精密螺杆或水平螺杆精密螺杆或水平螺杆S4S4长长度度系系数数，与与螺螺杆杆支支承承情情况况有有关关；一一般般支支承承，取取=1=1，一一端固定、一端
14、自由时，取端固定、一端自由时，取=2=2。本讲稿第二十四页，共四十页由由于于螺螺旋旋副副中中存存在在间间隙隙，因因此此当当螺螺旋旋传传动动需需要要反反向向运运动动时时，螺螺杆杆需需要要转转动动一一定定角角度度才才能能开开始始移移动动，这这被被称称为为是是螺螺旋旋传动的回差。传动的回差。2.4 传动螺旋回差调整回回差差见见直直接接影影响响到到螺螺旋旋传传动动的的运运动动精精度度，在在使使用用过过程程中中必必须要加以消除。须要加以消除。本讲稿第二十五页，共四十页1 1）径向调节法）径向调节法a)a)是是开开槽槽螺螺母母，拧拧紧紧锁锁紧紧螺螺钉钉即即可可使使螺螺母母产产生生径径向向收收缩缩，使螺母和
15、螺杆的配合间隙减小。使螺母和螺杆的配合间隙减小。本讲稿第二十六页，共四十页b)b)所所示示为为卡卡簧簧式式螺螺母母结结构构，其其中中主主螺螺母母1 1开开有有三三个个纵纵向向槽槽，拧拧紧紧副副螺螺母母2 2使使具具有有锥锥形形头头的的开开槽槽螺螺母母1 1产产生生径径向向收收缩缩，以以减减小小螺纹间隙。螺纹间隙。本讲稿第二十七页，共四十页c)c)所所示示为为对对开开螺螺母母结结构构，由由两两个个螺螺钉钉来来调调整整螺螺母母的的径径向向收收缩缩，调调整整螺螺钉钉下下面面有有螺螺旋旋弹弹簧簧，其其作作用用是是使使压压紧紧力力均均匀匀，并并有有一一定定的的自自动动调节作用。调节作用。本讲稿第二十八页
16、，共四十页2 2）轴向调节法）轴向调节法a)a)下下图图结结构构由由主主、副副螺螺母母组组成成。调调整整时时，转转动动副副螺螺母母使使主主、副副螺螺母母产产生生相相对对位位移移，从从而而使使主主、副副螺螺母母的的螺螺纹纹分分别别压压紧紧在在螺螺杆螺纹相反的侧面上，从而消除螺杆轴向窜动的间隙。杆螺纹相反的侧面上，从而消除螺杆轴向窜动的间隙。本讲稿第二十九页，共四十页b)b)用用一一弹弹簧簧向向左左、右右分分开开主主、副副螺螺母母，使使轴轴向向间间隙隙消消除除。副螺母上的小螺钉防止主、副螺母之间的相对转动副螺母上的小螺钉防止主、副螺母之间的相对转动 。本讲稿第三十页，共四十页3 3）单面接触法）单
17、面接触法单单面面接接触触法法利利用用弹弹簧簧产产生生单单向向作作用用力力，使使螺螺纹纹的的工工作作表表面保持单面接触，从而消除间隙引起的回差面保持单面接触，从而消除间隙引起的回差 。本讲稿第三十一页，共四十页在在螺螺杆杆和和螺螺母母之之间间设设有有封封闭闭循循环环的的滚滚道道，在在滚滚道道间间填填充充钢钢珠珠，使使螺螺旋旋副副的的滑滑动动摩摩擦擦变变为为滚滚动动摩摩擦擦，提提高高传传动动效效率率，这种传动称为螺旋传动，又称为滚珠丝杠副。这种传动称为螺旋传动，又称为滚珠丝杠副。12-3 12-3 滚动螺旋传动滚动螺旋传动本讲稿第三十二页，共四十页3.1 3.1 滚动螺旋的特点滚动螺旋的特点滚动螺
18、旋的优点：滚动螺旋的优点：1 1）滚动摩擦系数小，传动效率高）滚动摩擦系数小，传动效率高909095%95%；2 2）启启动动扭扭矩矩接接近近运运转转扭扭矩矩，仅仅为为滑滑动动螺螺旋旋传传动动的的30%30%左左右右，工作较平稳；工作较平稳；3 3）磨磨损损小小且且寿寿命命长长，可可用用调调整整装装置置调调整整间间隙隙，传传动动精精度度与刚度均得到提高；与刚度均得到提高；4 4）不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动。）不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动。本讲稿第三十三页，共四十页滚动螺旋的缺点：滚动螺旋的缺点：1 1）结构复杂，制造困难；）结构复杂，制造困难；2 2）在需要防止逆转的机构
19、中，要加字所机构；）在需要防止逆转的机构中，要加字所机构；3 3）承载能力不如滑动螺旋传动大。）承载能力不如滑动螺旋传动大。滚滚动动螺螺旋旋多多用用在在车车辆辆转转向向机机构构及及对对传传动动精精度度要要求求较较高高的的场合。场合。本讲稿第三十四页，共四十页3.2 3.2 滚动螺旋的分类滚动螺旋的分类1 1）按用途分类）按用途分类定定位位滚滚动动螺螺旋旋，通通过过旋旋转转角角度度和和导导程程控控制制轴轴向向位位移移量量，称称为为P P类滚动螺旋。类滚动螺旋。传传动动滚滚动动螺螺旋旋，用用于于传传动动动动力力的的滚滚动动螺螺旋旋，称称为为T T类类滚滚动螺旋。动螺旋。2 2）按循环方式分类）按循
20、环方式分类内循环滚动螺旋内循环滚动螺旋外循环滚动螺旋外循环滚动螺旋本讲稿第三十五页，共四十页1 1）内循环螺旋传动）内循环螺旋传动3.3 3.3 滚动螺旋传动的结构形式滚动螺旋传动的结构形式内内循循环环方方式式是是在在螺螺母母上上开开有有侧侧孔孔，孔孔内内镶镶有有返返向向器器，将将相相邻邻两两螺螺纹纹滚滚道道联联接接起起来来，钢钢球球从从螺螺纹纹滚滚道道进进入入返返回回器器，越越过螺杆牙顶进入相邻螺纹滚道，形成循环回路。过螺杆牙顶进入相邻螺纹滚道，形成循环回路。内内循循环环式式滚滚动动螺螺旋旋传传动动，径径向向尺尺寸寸小小，结结构构紧紧凑凑，滚滚珠珠滚滚畅畅性性好好，故故传传动动效效率率高高。
21、但但是是，反反向向器器的的制制造造工工艺艺复复杂杂，它它的的滚滚道道是是一一一一个个空空间间高高次次曲曲线线，难难以以精精确加工。确加工。本讲稿第三十六页，共四十页滚滚珠珠在在返返回回时时与与螺螺杆杆脱脱离离接接触触的的循循环环称称为为外外循循环环。在在这这种种结结构构中中，螺螺母母上上钻钻有有一一个个纵纵向向通通孔孔作作为为滚滚珠珠返返回回通通道道，螺螺母母两两端端装装有有铣铣出出短短槽槽的的端端盖盖，短短槽槽端端部部与与螺螺纹纹滚滚道道相相切切，便便于于滚滚珠珠进入，形成回路。进入，形成回路。2 2）外循环滚珠丝杠）外循环滚珠丝杠本讲稿第三十七页，共四十页滚滚动动螺螺旋旋的的主主要要参参数
22、数包包括括公公称称直直径径d do o（即即钢钢球球中中心心所所在在圆圆柱柱直直径径）、导导程程P Ph h,、螺螺纹纹旋旋向向、钢钢球球直直径径D Dw w、接接触触角角（滚滚动动体体合合力力作作用用线线和和螺螺旋旋轴轴线线垂垂直直平平面面间间的的夹夹角角）、负负载载钢钢球球的的圈圈数数和和精度等级等精度等级等 。3 3）主要参数）主要参数GB/T17587.3-1998GB/T17587.3-1998规规定定了了公公称称直直径径为为6 6200mm200mm、适适用用于于机机床床的的滚滚动动螺螺旋旋副副和和性性能能要要求求等等，精精度度分分为为7 7个个等等级级，即即1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、7 7和和1 1 0 0级级；其其中中1 1级级精精度度最最高高，1010级级精精度度最最低低，其其他他机机械械可可参参照照选用选用 。本讲稿第三十八页，共四十页4 4）代号及标注）代号及标注精度等级类型(P/T)承载钢珠圈数螺纹旋向公称导程公称直径结构特征预紧方式循环方式本讲稿第三十九页，共四十页谢谢 谢谢本讲稿第四十页，共四十页