《螺旋传动》PPT课件.pptx

螺 旋 传 动 的 概 述 螺 旋 传 动 是 精 密 机 械 中 常 用 的 一 种 传 动 型 式 。它 是 利 用 螺 杆 与 螺 母 的 相 对 运 动 ， 将 旋 转 运 动变 为 直 线 运 动 。 其 运 动 关 系 为 2hPl 螺 旋 传 动 按 其 在 精 密 机 械 中 的 作 用 ， 可 分 为 ： 调 整 螺 旋 传 力 螺 旋 传 导 螺 旋 用 以 调 整 、 固 定 零 件 的 相 对 位 置 ， 如 机 床 、仪 器 及 测 试 装 置 中 的 微 调 机 构 的 螺 旋 。 调 整 螺 旋 不经 常 转 动 ， 一 般 在 空 载 下 调 整 。（ 1） 调 整 螺 旋 测 微 目 镜 示 数 螺 旋 传 动 转 动 手 轮 6， 螺 杆 3转 动 并 移 动 ， 推 动 分 划 板 框 2移 动 ， 螺 杆 的 移 动 距 离 即 分 划 板 的 移 动 距 离 ， 并 直 接 从 刻 度 套 筒 4和 5中 读 出 。 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 。（ 2） 传 力 螺 旋 它 以 传 递 运 动 为 主 ， 有 时 也 承 受 较 大 的轴 向 载 荷 ， 如 机 床 进 给 机 构 的 螺 旋 等 。 传 导 螺 旋常 需 在 较 长 的 时 间 内 连 续 工 作 ， 工 作 速 度 较 高 ，因 此 要 求 具 有 较 高 的 传 动 精 度 。（ 3） 传 导 螺 旋 1） 滑 动 螺 旋 传 动2） 滚 动 螺 旋 传 动3） 静 压 螺 旋 传 动螺 旋 传 动 按 其 按 接 触 面 间 摩 擦 的 性 质 分 为 : 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 。 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 静压 原 理 应 用 于 螺 旋 传 动 中 ， 制 成 静 压 螺 旋 。 降 速 传 动 比 大 螺 距 一 般 很 小 ， 在 转 角 很 大 的 情 况 下 ， 能 获 得 很 小 的 直 线位 移 量 ， 可 大 大 缩 短 机 构 的 传 动 链 ； 结 构 简 单 、 紧 凑 、 传 动 精 度 高 ， 工 作 平 稳 。 具 有 增 力 作 用 只 要 给 主 动 件 一 个 较 小 的 转 矩 ， 从 动 件 即 获 得 较 大 的 轴 向力 能 自 锁 螺 旋 线 升 角 小 于 摩 擦 角 时 ， 螺 旋 传 动 具 有 自 锁 作 用 。 效 率 低 、 磨 损 快 螺 旋 工 作 面 为 滑 动 摩 擦 ， 传 动 效 率 低 （ 30 40 ） ， 磨 损快 ， 不 适 于 高 速 和 大 功 率 传 动 。一 、 滑 动 螺 旋 传 动 的 特 点 二 、 滑 动 螺 旋 传 动 的 型 式 及 应 用n （ 1） 螺 母 固 定 ， 螺 杆 转 动 并 移 动n （ 2） 螺 杆 转 动 ， 螺 母 移 动n（ 3） 螺 母 转 动 ， 螺 杆 移 动n（ 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 。 测 微 目 镜 （ 2） 螺 杆 转 动 ， 螺 母 移 动 这 种 传 动 型 式 的 特 点 是 结 构 紧 凑 （ 所 占 轴 向尺 寸 取 决 于 螺 母 高 度 及 行 程 大 小 ） ， 刚 度 较 大 。 与 上 种 情 况 相 比 ， 当 工 作 行 程 相 同 时 ， 它 的轴 向 尺 寸 几 乎 可 缩 为 前 者 的 一 半 ， 因 此 适 用 于 工 作 行程 较 长 的 情 况 。 但 这 种 结 构 需 要 两 个 支 承 ， 同 时 要 限制 螺 母 转 动 ， 结 构 比 较 复 杂 ， 不 利 于 提 高 传 动 精 度 。 这 种 传 动 型 式 需 要 限 制 螺 杆 转 动 和 螺 母 移动 ， 结 构 比 较 复 杂 ， 所 占 空 间 又 较 大 ， 应 用 较 少 。n（ 3） 螺 母 转 动 ， 螺 杆 移 动 这 种 传 动 型 式 ， 结 构 复 杂 、 紧 凑 ， 但在 多 数 场 合 下 使 用 不 方 便 ， 应 用 较 少 。n（ 4） 螺 杆 固 定 ， 螺 母 转 动 并 移 动 滑 动 螺 旋 传 动 的 失 效 形 式 螺 纹 的 磨 损 螺 杆 的 变 形 螺 杆 或 螺 纹 牙 的 断 裂 滑 动 螺 旋 传 动 的 计 算 耐 磨 性 刚 度 稳 定 性 强 度 驱 动 力 矩 、 效 率 、 自 锁 n（ 一 ） 传 动 型 式 的 选 择n（ 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 。 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 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 。n（ 三 ） 螺 旋 副 材 料 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 情 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 。n（ 四 ） 主 要 参 数 的 确 定n（ 五 ） 螺 纹 公 差 滚 珠 螺 旋 传 动 是 在 螺 杆 和 螺 母 间 放 入 适 量的 滚 珠 ， 使 滑 动 摩 擦 变 为 滚 动 摩 擦 的 螺 旋 传 动 。 滚珠 螺 旋 传 动 由 螺 杆 、 螺 母 、 滚 珠 和 滚 珠 循 环 返 回 装置 四 部 分 组 成 。 当 螺 杆 转 动 时 ， 滚 珠 沿 螺 纹 滚 道 滚 动 。为 了 防 止 滚 珠 沿 滚 道 面 掉 出 来 ， 螺 母 上 设 有 滚 珠循 环 返 回 装 置 ， 构 成 了 一 个 滚 珠 循 环 通 道 ， 滚 珠从 滚 道 的 一 端 滚 出 后 ， 沿 着 循 环 通 道 返 回 另 一 端 ，重 新 进 入 滚 道 ， 从 而 构 成 一 闭 合 回 路 。 1） 传 动 效 率 高 ， 一 般 可 达 90 以 上 ， 约 为 滑 动 螺旋 传 动 效 率 的 三 倍 ； 2） 传 动 精 度 高 ； 3） 具 有 传 动 的 可 逆 性 ， 但 不 能 自 锁 ， 用 于 垂 直 升降 传 动 时 ， 需 附 加 制 动 装 置 ； 4） 制 造 工 艺 复 杂 ， 成 本 较 高 ， 但 使 用 寿 命 长 ， 维护 简 单 。 按 用 途 和 制 造 工 艺 不 同 ， 滚 珠 螺 旋 传动 的 结 构 型 式 有 多 种 ， 它 们 的 主 要 区 别 在 于 螺纹 滚 道 法 向 截 形 、 滚 珠 循 环 方 式 、 消 除 轴 向 间隙 的 调 整 预 紧 的 方 法 等 三 方 面 。 螺 纹 滚 道 法 向 截 形 是 指 通 过 滚 珠 中 心 且 垂 直于 滚 道 螺 旋 面 的 平 面 和 滚 道 表 面 交 线 的 形 状 。 常 用 的截 形 有 单 圆 弧 形 和 双 圆 弧 形 两 种 。 单 圆 弧 形 的 特 点 是 砂 轮 成 型 比 较 简 单 ，易 于 得 到 较 高 的 精 度 。 但 接 触 角 随 着 初 始 间 隙和 轴 向 力 大 小 而 变 化 ， 因 此 ， 效 率 、 承 载 能 力 和轴 向 刚 度 均 不 够 稳 定 。 双 圆 弧 形 的 接 触 角 在 工 作 过 程 中 基 本保 持 不 变 ， 效 率 、 承 载 能 力 和 轴 向 刚 度 稳 定 ， 并且 滚 道 底 部 不 与 滚 珠 接 触 ， 可 贮 存 一 定 的 润 滑 油和 赃 物 ， 使 磨 损 减 小 。 但 双 圆 弧 形 砂 轮 修 整 、 加工 、 检 验 比 较 困 难 。 1、 内 循 环 滚 珠 在 循 环 过 程 中 始 终 与 螺 杆 保 持 接 触 的循 环 叫 内 循 环 。 在 同 一 个 螺 母 上 ， 具 有 循 环 回 路 的 数 目 称为 列 数 ， 内 循 环 的 列 数 通 常 有 二 到 四 列 （ 即 一 个 螺母 上 装 有 2 4个 反 向 器 ） 。 滚 珠 在 每 一 循 环 中 绕 经螺 纹 滚 道 的 圈 数 称 为 工 作 圈 数 。 内 循 环 的 工 作 圈 数是 一 列 只 有 一 圈 ， 因 而 回 路 短 ， 滚 珠 流 畅 性 好 ， 效率 高 。 此 外 ， 径 向 尺 寸 小 ， 零 件 少 ， 装 配 简 单 。 内循 环 的 缺 点 是 反 向 器 的 回 珠 槽 具 有 空 间 曲 面 ， 加 工较 复 杂 。 2、 外 循 环 滚 珠 在 返 回 时 与 螺 杆 脱 离 接 触 的 循 环称 为 外 循 环 。 按 结 构 的 不 同 ， 外 循 环 分 为 螺 旋槽 式 、 插 管 式 和 端 盖 式 三 种 。 螺 旋 槽 式 是 直 接 在 螺 母 1外 圆 柱 面 上 铣 出 螺 旋 线 形的 凹 槽 作 为 滚 珠 循 环 通 道 ， 凹 槽 的 两 端 钻 出 两 个 通 孔 分 别与 螺 纹 滚 道 相 切 ， 同 时 用 两 个 导 珠 器 4引 导 滚 珠 3通 过 该 两通 孔 ， 用 套 筒 2或 螺 母 座 内 表 面 盖 住 凹 槽 ， 从 而 构 成 滚 珠循 环 通 道 。 螺 旋 槽 式 结 构 工 艺 简 单 ， 易 于 制 造 ， 螺 母 径 向尺 寸 小 。 缺 点 是 挡 珠 器 刚 度 较 差 ， 容 易 磨 损 。 插 管 式 是 用 弯 管 2代 替 螺 旋 槽 式 中 的 凹 槽 ， 把 弯 管的 两 端 插 入 螺 母 3上 与 螺 纹 滚 道 相 切 的 两 个 通 孔 内 ， 外 加 压板 1用 螺 钉 固 定 ， 用 弯 管 的 端 部 或 其 它 形 式 的 挡 珠 器 引 导 滚珠 4进 出 弯 管 ， 以 构 成 循 环 通 道 。 插 管 式 结 构 简 单 ， 工 艺 性好 ， 适 于 批 量 生 产 。 缺 点 是 弯 管 突 出 在 螺 母 的 外 部 ， 径 向尺 寸 较 大 ， 若 用 弯 管 端 部 作 挡 珠 器 ， 耐 磨 性 较 差 。 端 盖 式 是 在 螺 母 1上 钻 有 一 个 纵 向 通 孔 作 为 滚 珠返 回 通 道 ， 螺 母 两 端 装 有 铣 出 短 槽 的 端 盖 2， 短 槽 端 部 与螺 纹 滚 道 相 切 ， 并 引 导 滚 珠 返 回 通 道 ， 构 成 滚 珠 循 环 回 路 。端 盖 式 的 优 点 是 结 构 紧 凑 ， 工 艺 性 好 。 缺 点 是 滚 珠 通 过 短槽 时 容 易 卡 住 。 如 果 滚 珠 螺 旋 副 中 有 轴 向 间 隙 或 在 载荷 作 用 下 滚 珠 与 滚 道 接 触 处 有 弹 性 变 形 ， 则 当螺 杆 反 向 转 动 时 ， 将 产 生 空 回 误 差 。 为 了 消 除 空 回 误 差 ， 在 螺 杆 上 装 配 两 个螺 母 1和 2， 调 整 两 个 螺 母 的 轴 向 位 置 ， 使 两 个 螺母 中 的 滚 珠 在 承 受 载 荷 之 前 就 以 一 定 的 压 力 分 别压 向 螺 杆 螺 纹 滚 道 相 反 的 侧 面 ， 使 其 产 生 一 定 的变 形 ， 从 而 消 除 了 轴 向 间 隙 ， 也 提 高 了 轴 向 刚 度 。 1、 垫 片 调 隙 式 调 整 垫 片 2的 厚 度 ， 可 使 螺 母 1产 生 轴 向 移 动 ，以 达 到 消 除 轴 向 间 隙 和 预 紧 的 目 的 。 这 种 方 法 结 构 简单 ， 可 靠 性 高 ， 刚 性 好 。 为 了 避 免 调 整 时 拆 卸 螺 母 ，垫 片 可 制 成 剖 分 式 。 其 缺 点 是 精 确 调 整 比 较 困 难 ， 并 且 当 滚 道 磨 损 时 不 能 随 意 调 整 ， 除 非 更 换 垫 圈 。 2、 螺 纹 调 隙 式 螺 母 1的 外 端 有 凸 缘 ， 螺 母 3加 工 有 螺 纹 的外 端 伸 出 螺 母 座 外 ， 以 两 个 圆 螺 母 锁 紧 。 旋 转 圆 螺母 即 可 调 整 轴 向 间 隙 和 预 紧 。 这 种 方 法 结 构 紧 凑 ，工 作 可 靠 ， 调 整 方 便 。 缺 点 是 不 很 精 确 。 键 4的 作 用是 防 止 两 个 螺 母 的 相 对 转 动 。 3、 齿 差 调 隙 式 在 螺 母 1和 2的 凸 缘 上 切 出 齿 数 相 差 一 个 齿 的 外 齿 轮 ，把 其 装 入 螺 母 座 中 分 别 与 具 有 相 应 齿 数 的 内 齿 轮 3和 4啮 合 。调 整 时 ， 先 取 下 内 齿 轮 ， 将 两 个 螺 母 相 对 螺 母 座 同 方 向 转 动一 定 的 齿 数 ， 然 后 把 内 齿 轮 复 位 固 定 。 此 时 ， 两 个 螺 母 之 间产 生 相 应 的 轴 向 位 移 ， 从 而 达 到 调 整 的 目 的 。n这 种 方 法 调 整 精 度 很 高 ， 工作 可 靠 。 但 结 构 复 杂 ， 加 工工 艺 和 装 配 性 能 较 差 。 滚 珠 螺 旋 副 的 精 度 包 括 螺 母 的 行 程 误 差和 空 回 误 差 。 影 响 滚 珠 螺 旋 副 精 度 的 因 素 同 滑 动螺 旋 副 一 样 ， 主 要 是 螺 旋 副 的 参 数 误 差 、 机 构 误差 和 受 轴 向 力 后 滚 珠 与 螺 纹 滚 道 面 的 接 触 变 形 、螺 杆 刚 度 不 足 引 起 的 螺 纹 变 形 等 所 产 生 的 动 态 变形 误 差 。 在 JB标 准 中 ， 根 据 滚 珠 螺 旋 副 的 使 用 范围 和 要 求 分 为 两 个 类 型 （ P类 定 位 滚 珠 螺 旋 副 和T类 传 动 滚 珠 螺 旋 副 ） 。 七 个 精 度 等 级 ， 即 l、 2、3、 4、 5、 7和 10级 ， 1级 精 度 最 高 ， 依 次 递 减 。标 准 中 规 定 了 滚 珠 螺 旋 副 的 螺 距 公 差 和 公 称 直 径尺 寸 变 动 量 的 公 差 ， 并 给 出 了 各 项 参 数 的 检 验 方法 、 各 类 型 的 检 验 项 目 和 各 精 度 等 级 的 滚 珠 螺 旋副 行 程 偏 差 和 行 程 变 动 量 。 滚 珠 丝 杠 一 、 静 压 螺 旋 传 动 的 工 作 原 理 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 震 性 能 ， 可 以 将 静压 原 理 应 用 于 螺 旋 传 动 中 ， 制 成 静 压 螺 旋 。 在 静 压 螺 旋 中 ， 螺 杆 仍 为 一 具 有 梯 形 螺 纹的 普 通 螺 杆 ， 但 在 螺 母 每 圈 螺 纹 牙 两 个 侧 面 的中 径 处 ， 各 开 有 34个 油 腔 ， 压 力 油 通 过 节 流器 进 入 油 腔 ， 产 生 一 定 的 油 腔 压 力 。 当 螺 杆 未 受 载 荷 时 ， 螺 杆 的 螺 纹 牙 位 于 螺 母 螺纹 牙 的 中 间 位 置 ， 处 于 平 衡 状 态 。 此 时 ， 螺 杆 螺 纹牙 的 两 侧 间 隙 相 等 ， 经 螺 纹 牙 两 侧 流 出 的 油 的 流 量相 等 。 因 此 ， 油 腔 压 力 也 相 等 。 当 螺 杆 受 轴 向 载 荷 时 ， 螺 杆 沿 受 载 方 向 产 生 一位 移 ， 螺 纹 牙 一 侧 间 隙 增 大 ， 另 一 侧 间 隙 减 小 。 由于 节 流 器 的 调 节 作 用 ， 使 间 隙 减 小 一 侧 的 油 腔 压 力增 高 ， 而 另 一 侧 的 油 腔 压 力 降 低 。 于 是 两 侧 油 腔 便形 成 压 力 差 ， 从 而 使 螺 杆 重 新 处 于 平 衡 状 态 。 当 螺 杆 承 受 径 向 载 荷 或 倾 覆 力 矩 时 ， 其 工 作 情况 与 上 述 的 相 同 。 l） 摩 擦 阻 力 小 ， 效 率 高 。 2） 寿 命 长 。 3） 传 动 平 稳 ， 低 速 时 无 爬 行 现 象 。 4） 传 动 精 度 和 定 位 精 度 高 。 5） 具 有 传 动 可 逆 性 ， 必 要 时 应 设 置 防 止 逆 转机 构 。 6） 需 要 一 套 可 靠 的 供 油 系 统 ， 并 且 螺 母 结 构复 杂 ， 加 工 比 较 困 难 。