第四章蜗杆传动种类及功能.

第4章螺旋传动和蜗杆传动机构的类型及功能4.1螺旋传动4.2蜗杆传动4.1螺旋传动4.1.1螺旋传动构成及特点螺旋运动由具有一定制约关系的转动及沿转动轴线方向的移动两部分组成，它是构件的一种空间运动。组成运动副的两构件只能沿轴线作相对螺旋运动的运动副称为螺旋副。螺旋传动与其他将回转运动转变为直线运动的传动装置(如曲柄滑块机构)相比，具有结构简单，工作连续、平稳，承载能力大，传动精度高等优点，因此广泛应用于各种机械和仪器中。它的缺点是摩擦损失大，传动效率较低。但滚动螺旋传动的应用，很大程度的改善了螺旋传动摩擦力大、易磨损和效率低的缺点。下一页返回4.1螺旋传动4.1.2螺旋传动的基本类型1.普通螺旋传动(1)普通螺旋传动的四种形式①螺杆固定不动，螺母回转并作直线运动。图4-1所示为螺旋千斤顶中的一种结构形式，螺杆4连接于底座固定不动，转动手柄3使螺母2回转并作上升或下降的直线运动，从而举起或放下托盘1。②螺母固定不动，螺杆回转并作直线运动。图4-2所示为螺杆回转并作直线运动的台虎钳。与活动钳口2组成转动副的螺杆1以右旋单线螺纹与螺母4啮合组成螺旋副，螺母4与固定钳口3连接。上一页下一页返回4.1螺旋传动③螺母回转螺杆作直线运动。图4-3为应力试验机上的观察镜螺旋调整装置。螺杆2、螺母3为左旋螺旋副。当螺母按图示方向回转时，螺杆带动观察镜1向上移动;螺母反向回转时，螺杆连同观察镜向下移动。④螺杆回转螺母作直线运动。图4-4所示为螺杆回转螺母作直线运动的传动结构图。螺杆1与机架3组成转动副，螺母2与螺杆以左旋螺纹啮合并与工作台4连接。当转动手轮使螺杆按图示方向回转时，螺母带动工作台沿机架的导轨向右作直线运动。上一页下一页返回4.1螺旋传动(2)直线运动距离测算普通螺旋传动中，螺杆(或螺母)的移动距离与螺纹的导程有关。螺杆相对螺母每回转一圈，螺杆(或螺母)移动一个等于导程的距离。因此移动距离等于回转圈数与导程的乘积，即式中—螺杆(或螺母)的移动距离，mm;-回转圈数;-螺纹导程，mm。(3)判定直线运动的方向普通螺旋传动时，从动件作直线运动的方向不仅与螺纹的回转方向有关，还与螺纹的旋向有关。正确判定螺杆或螺母的移动方向十分重要。上一页下一页返回hNPLLNhP4.1螺旋传动具体的判定方法:.左旋螺纹用左手，右旋螺纹用右手。手握空拳，四指指向与螺杆(或螺母)回转方向相同，大拇指竖直。.若螺杆(或螺母)回转，螺母(或螺杆)移动，则大拇指指向的相反方向即为螺母(或螺杆)的移动方向(图4-5)。实例练习:图4-6所示为卧式车床的床鞍的丝杠螺母传动机构。丝杠为右旋螺杆，当丝杠如图方向回转时，开合螺母带动床鞍向左移动。上一页下一页返回4.1螺旋传动2.差动螺旋传动双螺旋机构又可按两螺旋副的旋向不同，分为差动螺旋机构和复式螺旋机构两种。(1)差动螺旋传动原理如图4-7所示，机架上为固定螺母(不能移动)，螺杆1分别与活动螺母2和机架3组成两个螺旋副，活动螺母不能回转而只能沿机架的导向槽移动。设机架和活动螺母的旋向同为右旋，当如图示方向回转螺杆时，螺杆相对机架向左移动，而活动螺母相对螺杆向右移动，螺杆每转1转，活动螺母实际移动距离为两段螺纹导程之差。上一页下一页返回4.1螺旋传动(2)差动螺旋传动的移动距离和方向的确定由上面分析可知，在图4-7所示差动螺旋机构中:.螺杆上两螺纹旋向相反时，活动螺母移动距离增大。活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同。.螺杆上两螺纹旋向相同时，活动螺母移动距离减小。当机架上固定螺母的导程大于活动螺母的导程时，活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同;当机架上固定螺母的导程小于活动螺母的导程时，活动螺母移动方向与螺杆移动方向相反;当两螺纹的导程相等时，活动螺母不动(移动距离为零)。.在判定差动螺旋传动中活动螺母的移动方向时，应先确定螺杆的移动方向。上一页返回下一页4.1螺旋传动差动螺旋传动中活动螺母的实际移动距离和方向，可用公式表示如下:式中:—活动螺母的实际移动距离，mm;-螺杆的回转圈数;—机架上固定螺母的导程，mm;—活动螺母的导程，mm。当两螺纹旋向相同时，公式中用“-”号;当两螺纹旋向相反时，公式中用“+”号。计算结果为正值时，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同;计算结果为负值时，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相反。下一页返回)(21kkPPNLLN1kP2kP上一页4.1螺旋传动(3)差动螺旋传动的应用实例差动螺旋传动机构可以产生极小的位移，而其螺纹的导程并不需要很小，加工较容易。所以差动螺旋传动机构常用于测微器、计算机、分度机及诸多精密切削机床、仪器和工具中。图4-8所示是应用于微调铿刀上的差动螺旋传动实例。螺杆1在I和II两处均为右旋螺纹，刀套3固定在铿杆2上，铿刀4在刀套中不能回转，只能移动。如果螺杆圆周按100等份刻线，螺杆每转过1格，铿刀的实际位移:由该例可知，差动螺旋传动可以方便地实现微量调节。上一页下一页返回mmPPNLkk25.0)25.15.1(1)(21mmL0025.04.1螺旋传动图4-9所示为一种差动螺旋微调机构。手轮4与螺杆3固定连接，螺杆与机架1的内螺纹组成一螺旋副，导程为，螺杆以内螺纹与移动螺杆2组成另一螺旋副，导程为，移动螺杆在机架内只能沿导向键左右移动而不能转动。设两螺旋副均为右旋，且，则如图示方向回转手轮时，螺杆右移，移动螺杆相对螺杆左移，移动螺杆的实际位移量:手轮回转角度时的移动螺杆的实际位移可按下式计算:上一页下一页返回1kP2kP21kkPP)(21kkPPNL)(rad)(221kkPPL4.1螺旋传动3.滚珠螺旋传动普通的螺旋传动中螺杆与螺母的牙侧表面之间的相对运动摩擦是滑动摩擦，而滑动摩擦传动的阻力大，摩擦损失严重，导致普通螺旋传动效率低下，用滚动摩擦来替代滑动摩擦图（4-10）。滚珠螺旋传动的工作原理是:在螺杆和螺母的螺纹滚道中，装有一定数量的滚珠(钢球)，当螺杆与螺母作相对螺旋运动时，滚珠在螺纹滚道内滚动，并通过滚珠循环装置的通道构成封闭循环，从而实现螺杆与螺母间的滚动摩擦。滚珠螺旋传动的优点:滚动摩擦阻力很小、摩擦损失小、传动效率高、传动时运动稳定、动作灵敏。上一页下一页返回4.1螺旋传动4.1.3螺纹的种类和应用1.螺纹的种类螺纹的种类很多:在圆柱或圆锥外表面上所形成的螺纹称外螺纹，如图4-11;在圆柱或圆锥内表面上所形成的螺纹称内螺纹，如图4-12。按螺纹的旋向不同，顺时针旋转时旋人的螺纹称右旋螺纹;逆时针旋转时旋人的螺纹称左旋螺纹。螺纹的旋向可以用右手来判定。如图4-13(a)所示，伸展右手，掌心对着自己，四指并拢与螺杆的轴线平行，并指向旋人方向，若螺纹的旋向与拇指的旋向一致为右旋螺纹，反之则为左旋螺纹。一般常用右旋螺纹。图4-13中，图(b)为双线左旋螺纹、图(c)为三线右旋螺纹。上一页下一页返回4.1螺旋传动2.螺纹的应用类型螺纹在机械中的应用主要是连接和传动。因此，按其用途可分成连接螺纹和传动螺纹两大类(1)连接螺纹连接螺纹的牙型多为三角形，而且多用单线螺纹，因为三角形螺纹的摩擦力大，强度高，自锁性能好。内、外螺纹相互旋合形成的连接称为螺纹副。应用最广的是普通螺纹，其牙型角为60°，同一直径按螺距大小可分为粗牙和细牙两类。一般连接用粗牙普通螺纹。细牙普通螺纹用于薄壁零件或使用粗牙对强度有较大影响的零件。用于管路连接的为管螺纹。管螺纹的牙型角为55°，分为非螺纹密封和用螺纹密封的两类。上一页下一页返回4.1螺旋传动(2)传动螺纹用于传动的螺纹有矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。.矩形螺纹的牙型为正方形。传动效率高，但对中精度低，牙根强度弱。.梯形螺纹。螺纹牙型为等腰梯形，牙型角为30°，是传动螺纹的主要形式，广泛应用于传递动力或运动的螺旋机构中。.据齿形螺纹。承载牙侧的牙侧角(在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角)为3°，非承载牙侧的牙侧角为30°齿形螺纹综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点。上一页返回下一页4.1螺旋传动3.普通螺纹的几何参数普通螺纹的主要参数有:大径、小径、中径、螺距、导程、牙型角和螺纹升角7个。普通螺纹的基本牙型如图4-15所示。(1)大径(D,d)普通螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径(图4-16)。内螺纹的大径用代号D表示，外螺纹的大径用代号d表示。(2)小径()普通螺纹的小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。内螺纹的小径用代号D，表示，外螺纹的小径用代号d。上一页下一页返回11,dD4.1螺旋传动(3)中径()普通螺纹的中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的素线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。内螺纹的中径用代号表示，外螺纹的中径用代号表示。(4)螺距(P)螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离(图4-17)，用代号P表示。(5)导程()导程是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，用代号表示。单线螺纹为P对于线数为N的多线螺纹，则。上一页下一页返回22,dD2D2dHddHDD832,83222hPhPhPNPPh4.1螺旋传动(6)牙型角和牙侧角牙型角是螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角，用a表示(图4-18)。普通螺纹的牙型角a=60°牙型半角是牙型角的一半，用代号表示。牙侧角是指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角(图4-19)。螺纹的两牙侧角用代号表示。(7)螺旋升角螺旋升角也称导程角，普通螺纹的螺纹升角是指在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。用表示(图4-20)。上一页下一页返回2/21,4.1螺旋传动3.螺纹标记与代号(1)普通螺纹标记螺纹的完整标记是由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号组成。其螺纹代号是由螺纹特征代号和尺寸代号组成，螺纹公差代号包括中径公差代号与顶径公差代号。旋合长度代号分为短旋合长度(S)、中等旋合长度(N)和长旋合长度(L)三种。.普通螺纹代号。粗牙普通螺纹的螺纹代号用字母M与公称直径表示，细牙普通螺纹代号用字母M与公称直径x螺距表示。.普通螺纹公差代号。普通螺纹公差代号由表示公差等级的数字和表示基本偏差代号的字母组成。上一页下一页返回4.1螺旋传动例如：M10-5g6g-S表示公称直径为10mm的粗牙普通外螺纹，其中径公差代号为5g，顶径公差代号为6g,短旋合长度。M20x2LH-6H表示公称直径为20mm,螺距为2mm的左旋细牙普通内螺纹，其中径公差带代号和顶径公差代号均为6H，中等旋合长度。内、外螺纹装配在一起，其公差带代号用抖线分开，左边表示内螺纹公差带代号，右边表示外螺纹公差带代号。例如:上一页下一页返回4.1螺旋传动(2)管螺纹的标记.用螺纹密封的管螺纹的标记。用螺纹密封的管螺纹的标记由螺纹特征代号和尺寸代号组成。螺纹特征代号有3个:字母表示圆锥内螺纹;字母表示圆柱内螺纹;字母表示圆锥外螺纹。圆锥内螺纹:左旋圆锥夕卜螺纹:圆柱内螺纹与圆锥外螺纹的配合:左旋圆锥内螺纹与圆锥外螺纹的配合:上一页下一页返回cRpRR211cRLHR21121/2122RRpLHRRc411/41114.1螺旋传动.非螺纹密封的管螺纹的标记。非螺纹密封的管螺纹的标记由螺纹特征代号、尺寸代号和公差等级代号组成。螺纹特征代号用字母G表示。螺纹公差等级代号，对外螺纹分A,B两级;对内螺纹则不标记。当螺纹为左旋时，在公差等级代号后加注’LH’，用“--”分开。内螺纹:A级外螺纹:左旋B级外螺纹:右旋螺纹副:左旋螺纹副:上一页下一页返回211G211GLHBG211AGG211/211LHAGG211/2114.1螺旋传动(3)梯形螺纹的标记与代号.梯形螺纹标记。梯形螺纹的标记由梯形螺纹代号、公差带代号及旋合长度代号组成。梯形螺纹的公差