螺旋传动

机械基础复习资料（螺旋传动）【复习要求】1.掌握螺纹的种类、应用和主要参数；2.正确识读螺纹标记；3.了解螺旋传动的应用形式；4.掌握差动螺旋传动移距的计算方法。【知识网络】【知识精讲】一、螺纹种类及应用1.螺纹的定义：螺纹是指螺钉、螺栓、螺母和丝杠等零件的圆柱或锥面上，沿着螺旋线所形成的，具有相同剖面的连续凸起和沟槽。2.螺纹的种类(见下表)。分类标准加工表面螺纹旋向螺旋线数目用途截面形状种类内螺纹外螺纹左旋螺纹右旋螺纹单线螺纹多线螺纹联接螺纹传动螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹矩形螺纹3.螺纹旋向的判别方法：方法一：右手定则判别法。伸出右手，掌心朝着自己的脸，四指指向与螺旋轴线方向一致，若大拇指的指向与螺旋线上升方向一致，则为右旋；反之，则为左旋。方法二：轴线垂直判别法。将螺旋轴线垂直水平位置放置，螺旋线右边高则为右旋，左边高即为左旋。4.常用螺纹的牙型及应用特点(见下表)。名称牙型角特点应用普通螺纹60°分为粗牙和细牙两类，细牙自锁性能较好；公称直径为螺纹大径应用最广一般联接多用粗牙；细牙用于薄壁零件及受冲击、振动和微调机构中圆柱管螺纹55°非螺纹密封的管螺纹；公称直径为管子内径用于水、油、气管路及电器管路系统圆锥管螺纹55°用螺纹密封的管螺纹；螺纹分布于1∶16的圆锥管上高压、高温系统的管路联接梯形螺纹30°加工工艺性好，牙根强度高，对中性好广泛用于传力或传动机构锯齿形螺纹工作面3°，非工作面30°牙根强度高，效率高广泛用于单向受力的传动机构矩形螺纹0°效率高、牙根强度较弱、对中性精度低、制造困难用于传力或传动机构注1.联接螺纹大多为三角形，且多用单线；2.普通细牙螺纹与普通粗牙螺纹相比，小径大，螺距小，升角小，强度高，自锁性能更好，对零件强度削弱较小，但易滑扣；二、普通螺纹的主要参数(见下表)参数名称符号定义备注螺纹大径D(d)与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径螺纹的公称直径螺纹小径D1(d1)与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径螺纹中径D2(d2)圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的假想的圆柱的直径螺距P相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离Ph=N·P线数z一个螺纹零件的螺旋线数目。导程S同一条螺旋线上的相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离牙型角α在螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角普通螺纹α=60°螺纹升角φ中径圆柱上螺旋线的切线与垂直螺纹轴线平面的夹角tgφ=N·P/πd2注1.螺纹的旋合长度是指两个互相配合的螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。旋合长度分为三组：S(短)、N(中等)、L(长)；2.螺纹的大径、小径与顶径、底径是两组不同的概念。三、螺纹代号与标记1.螺纹的代号：螺纹特征代号+螺纹尺寸代号2.螺纹的完整标记：螺纹代号+螺纹公差带代号+螺纹旋合长度代号3.各种螺纹的代号与标记(见下表)类型标记说明应用举例备注普通螺纹粗牙普通螺纹M+公称直径左-中径、顶径公差带代号-旋合长度代号M10左-6H-S装配时，公差带代号用斜线分开，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：M20×1.5-6H/5g6g细牙普通螺纹M+公称直径×螺距左-中径、顶径公差带代号-旋合长度代号M20×2左-5g6g-L管螺纹用螺纹密封管螺纹RC(RP、R)+尺寸代号-LH3R/2-LH内外螺纹装配时，内外螺纹的标记用斜线分开，左边表示内螺纹，右边表示外螺纹。例如(3Rp/2)/(3R/2)-LH，(3G2)/(3G/2A)非螺纹密封管螺纹G+尺寸代号(A/B)-LH3G/2-LH梯形螺纹Tr+公称直径+导程(螺距)LH-中径公差带代号-旋合长度代号Tr40×7-7e-L梯形螺纹装配时，要分别注出内、外螺纹的公差带代号，前面的是内螺纹公差带代号，后面是外螺纹公差带代号，中间用斜线分开。例如：Tr40×7-7H/7e注1.标记说明中的标记都为最完整的标记，实际中的标记视具体情况而定；2.用螺纹密封的管螺纹中代号Rc表示圆锥内螺纹、Rp表示圆柱内螺纹、R表示圆锥外螺纹；3.非螺纹密封的管螺纹的螺纹公差带代号对外螺纹分A、B级标记，对内螺纹则不标记。四、螺旋传动的应用形式1.螺旋传动的定义：用内、外螺纹组成的螺旋副，传递运动和动力的传动装置。2.螺旋传动的特点：螺旋传动可方便地将回转运动变为直线往复运动。其结构简单，工作连续、平稳、承载能力大、传动精度高、磨损大、效率低。3.常用的螺旋传动类型。常用的螺旋活动类型有三种：普通螺旋传动、差动螺旋传动、滚珠螺旋传动。(1)普通螺旋传动①定义：由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。②螺杆(或螺母)的移向判别方法：右手定则+左(右)手定则。先用右手定则判别出螺纹的旋向(方法见前述)，再用左(右)手定则判断螺杆(螺母)的移向。即伸出左手或右手(左旋用左手，右旋用右手)，弯曲四指方向与螺杆(或螺母)的旋转方向一致，则大拇指的指向(或大拇指指向的反方向)即为螺杆(或螺母)的移动方向。注应用形式中一、二两种情况，螺母或螺杆的移向与大拇指指向一致；三、四两种移向与大拇指指向相反。应用此方法，移向、旋向及转向三向中只要知道任意两向，即可判断出第三向。③螺母(或螺杆)的移动距离L=n·S=n·Z·P。④普通螺旋传动的应用形式(见下表)。应用形式应用举例螺母不动，螺杆回转并作直线运动台式虎钳、千斤顶、千分尺、螺旋压力机螺杆不动，螺母回转并作直线运动螺旋千斤顶、插齿机刀架螺杆原位回转，螺母作直线运动机床的大溜板与刀架的进给螺母原位回转，螺杆作往复运动应力试验机上的观察镜调整装置(2)差动螺旋传动①定义：活动螺母与螺杆产生差动(即不一致)的螺旋传动机构。②活动螺母的实际移动距离与移动方向：L＝n(Pa±Pb)注计算公式中的“±”表示的含义是：当a、b两段螺旋旋向相同时取“-”，旋向相反时取“+”。结果为“+”说明活动螺母的实际移动方向与a段螺旋中螺杆移动的方向相同；若为“-”则相反。③差动螺旋传动的意义：可以产生极小位移，可方便地实现微量调节。(3)滚珠螺旋传动①定义：螺纹面间的摩擦性质为滚动摩擦的传动装置。它是一项新技术。②组成：螺母、螺杆、滚珠、滚珠循环装置。③传动特点：摩擦阻力小，传动效率高、运动稳定灵敏、结构复杂、成本高。【边缘知识】一、螺纹连接的种类(见下表)类型说明松连接装配时不须拧紧，只有在联接件受到外载荷后，螺栓才受到轴向力作用紧连接装配时必须拧紧二、螺纹联接的基本形式(见下表)类型特点备注螺栓连接普通螺栓连接螺栓杆部与孔间有间隙，杆与孔的加工精度要求低，使用时需拧紧螺母。装拆方便，应用最广被连接件都不切螺纹，螺纹穿过被连接件的通孔后并配有铰制孔螺栓连接螺栓杆部与孔间无间隙，孔需铰制，加工精度高，能承受与螺栓轴线垂直方向的横向载荷和起定位作用螺母双头螺柱连接螺栓两头切有螺纹，一头与螺母配合，一头与被联接件配合。适用于被连接件之一较厚或必须采用盲孔的场合。可经多次装拆而不损坏被连接零件把螺纹较短的一端旋紧在被连接件的螺孔内，拆卸时只需拧下螺母螺钉连接不配有螺母，直接拧入被连接件内的螺孔中，结构简单，适于被连接件较厚且不宜经常装拆的场合紧定螺钉连接固定两零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩三、常用螺纹连接的防松1.防松的原因：连接螺纹大多为三角形螺纹，它具有较好的自锁性能。在一般静载下，联接不会自行松脱，但在振动、交变载荷或冲击载荷的作用下，摩擦阻力瞬时会变得很小，失去自锁能力而松动。这不仅会妨碍机器的正常工作，且还会造成严重事故。2.常用防松方法(见下表)。防松原理摩擦力防松机械防松其他防松防松方法弹簧垫圈防松对顶螺母防松尼龙圈锁紧螺母防松六角开槽螺母和开口销防松圆螺母用止动垫圈防松带舌止动垫圈防松冲点法防松粘合法防松四、螺纹的损坏形式螺栓连接在承受轴向载荷时，其损坏形式大多发生在应力集中较严重的部位。即在螺栓头部、螺纹收尾部分和螺母支承面处的螺纹部分。【典型例题】【例题1】与普通粗牙螺纹相比，细牙螺纹具有小径大，螺距小，所以强度更高，自锁性能更好。因此一般的联接螺纹大多使用普通细牙螺纹。()解题分析普通粗牙螺纹与细牙螺纹均为连接螺纹，它们具有强度高、自锁性能好的特点。细牙螺纹因其小径大、螺距小，所以强度更高，自锁性能更好。但因细牙螺纹易滑扣，因此一般大多用普通粗牙螺纹。解：本题答案“×”。【例题2】某差动螺旋传动如下图所示，具体参数如下表，试填出各自的活动螺母的实际移动距离和实际移动方向。SASBNL实际移动方向6mm右4mm左2r/min3mm左5mm右3r/min3mm右2mm右2r/min4mm左6mm左3r/min解题分析本题为差动螺旋传动的应用考查。活动螺母的移距可由公式L=n(Sa+Sb)算得；移向则可据计算结果的“+”或“-”来定。除此之外还必须弄清每段螺旋传动的应用形式，由三向中的二向求出第三向。解：a段螺旋传动为螺母固定不动，螺杆既旋转又移动；b段螺旋传动为螺杆原位回转，螺母往复移动。(1)a段螺杆移向向左L1=n1(Sa1+Sb1)=2×(6+4)=20(mm/min)结果为“+”，∴活动螺母移向向左；(2)a段螺杆移向向右L2=n2(Sa2+Sb2)=3×(3+5)=24(mm/min)结果为“+”，∴活动螺母移向向右；(3)a段螺杆移向向左L3=n3(Sa3-Sb3)=2×(3-2)=2(mm/min)结果为“+”，∴活动螺母移向向左；(4)a段螺杆移向向右L4=n4(Sa4-Sb4)=3×(4-6)=-6(mm/min)结果为“-”，∴活动螺母移向向左。综合(1)～(4)分析，本题答案填表如下：SASBNL实际移动方向6mm右4mm左2r/min20mm/min向左3mm左5mm右3r/min24mm/min向右3mm右2mm右2r/min2mm/min向左4mm左6mm左3r/min6mm/min向左名师点拨本题也可按相对位移的方法求解。即分别按La=nSa，Lb=nSb求出La、Lb并判定各自位移方向，再由L=La-Lb求得移距，由结果的“+”或“-”来确定移向。【例题3】如上图所示为微调的差动螺旋机构，旋钮上的外螺纹为双线右旋螺纹，其螺距为1.45mm，试问：旋钮1上的内螺纹旋向和导程Sb各为怎样时，可使螺杆2在旋钮上按图示方向转动1周后向上移动0.1mm?解题分析本题为一道应用性很强的螺旋传动题。首先必须弄清A、B两段螺旋的应用形式，然后利用逆向假设法分两种情况讨论，再按相对位移的方法求解。解：A处螺旋传动为螺母固定不动，螺杆既旋转又移动，因此当旋钮转一周时，LA=nSa=n×ZPa=1×2×1.45=2.9(mm),方向向上；B处为螺杆原位回转，螺母往复移动，则：(1)若B处为左旋螺纹时，则旋钮转一周螺母的位移，方向向上。∴L=LA+LB=2.9+Sb=0.1解得：Sb=-2.8(mm)(不可能存在)(2)若B处为右旋螺纹时，则旋钮转一周螺母的位移LB′=nSb=1×Sb=Sb(mm)，方向向下。-LB′=2.9-Sb=0.1解得：Sb=2.8(mm)∴旋钮1上的内螺旋为右旋，导程Sb=2.8mm。