第5章 普通螺旋傳動

1、第5章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接是利用具有螺紋的零件將需要相對固定的零件聯(lián)接在一起。這種聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、裝拆方便、成本低等優(yōu)點，因此應(yīng)用廣泛。螺旋傳動是由螺桿、螺母和機架組成，可將回轉(zhuǎn)運動變換為直線運動。它們都是利用螺紋零件工作的。5.1 螺紋的種類及應(yīng)用 5.2 螺旋傳動 5.3 普通螺旋傳動的應(yīng)用 511 螺紋的形成與分類 1螺紋形成如圖所示，將直角三角形ABC繞到直徑為d的圓柱上，并使其底邊AB與圓柱底面的圓周線重合，則斜邊AC在圓柱體表面就形成了一條螺旋線。螺紋是在該圓柱面上、沿螺旋線所形成的、具有相同剖面的凸起和溝槽。 2螺紋分類 （1）按螺旋線繞行方向，螺紋可分為右旋

2、螺紋和左旋螺紋，順時針旋入的為右螺紋，逆時針旋入的為左螺紋。也可用右手判斷，手心對著自己，螺紋的旋向與右手大拇指一致為右螺紋一般常用右螺紋。 （2）按螺旋線的數(shù)目，螺紋可分為單線螺紋和多線螺紋。單線螺紋一般用于聯(lián)接，多線螺紋多用于傳動。 （3）按螺紋截面形狀，螺紋可分為三角形、梯形、鋸齒形、矩形以及其他特殊形狀的螺紋。 （4）按用途不同，一般可將螺紋分為聯(lián)接螺紋和傳動螺紋。512 常用螺紋的應(yīng)用 常用的螺紋有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等。除矩形螺紋外，其它螺紋均已標(biāo)準(zhǔn)化。除管螺紋采用英制外，均采用公制。應(yīng)用見表所示。 表5.1 常用螺紋的牙型與應(yīng)用種 類截 面 牙 型特

3、點 與 應(yīng) 用 聯(lián)接螺紋普通螺紋牙型為等邊三角形，牙型角為60，螺紋牙的根部削弱較小，強度大；螺紋面間的摩擦力大，自鎖性能好，適用作聯(lián)接螺紋。同一公稱直徑，按螺距大小，可分為粗牙與細牙兩類應(yīng)用最廣。一般聯(lián)接多用粗牙，細牙用于薄壁零件，也常用于受沖擊、振動和微調(diào)機構(gòu)圓柱管螺紋牙型角為55，公稱直徑近似為管子內(nèi)徑。螺紋副本身不具有密封性 多用于水、油、氣的管路以及電器管路系統(tǒng)的聯(lián)接中圓錐管螺紋牙型角為55，螺紋分布在1：16的圓錐管上，內(nèi)外螺紋公稱牙間沒有間隙，依靠螺紋牙的變形就可以保證聯(lián)接的緊密性適用于管子、管接頭、旋塞、閥門和其他螺紋聯(lián)結(jié)的附件，多用于高溫、高壓和潤滑系統(tǒng) 傳動螺紋梯形螺紋牙型

4、為等腰梯形，牙型角為30，內(nèi)徑與外徑處有相等間隙，效率較低，但加工工藝性好，強度高，螺旋副的對中性好廣泛應(yīng)用于傳力或螺旋傳動中，如機床絲杠等鋸齒形螺紋工作面的牙型側(cè)角為3，非工作面的牙型側(cè)角為30，外螺紋的牙根處有圓角，減小應(yīng)力集中，其牙根強度和傳動效率都比梯形螺紋高廣泛應(yīng)用于單向受力的傳動機構(gòu)。如軋鋼機、壓力機和機車架修理臺等矩形螺紋牙型為正方形，牙型角為0，牙厚為螺距的一半，螺紋牙根部削弱大，強度??；螺旋副磨損后，間隙難以修復(fù)和補償，使傳動精度降低，已逐漸被梯形螺紋所代替多應(yīng)用于傳力或螺旋傳動中，傳動效率高，對中性精度低513 普通螺紋的主要參數(shù) 普通螺紋主要參數(shù)有8個，即大徑、小徑、中徑

5、、螺距、線數(shù)、導(dǎo)程、牙型角和螺紋升角。對標(biāo)準(zhǔn)螺紋來說，只要知道大徑、線數(shù)、螺距和牙型角就可以了，而其他參數(shù)，可通過計算或查表得出。1大徑（D，d） 大徑是指與外螺紋牙頂（或內(nèi)螺紋牙底）相重合的假想圓柱面的直徑。內(nèi)螺紋用D表示，外螺紋用d表示，標(biāo)準(zhǔn)中將螺紋大徑的基本尺寸定為公稱直徑，是代表螺紋尺寸的直徑。2小徑（D1，d1） 小徑是指與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱面的直徑。內(nèi)螺紋用D1表示，外螺紋用d1表示。3中徑（D2，d2) 中徑是一個假想圓柱的直徑。該圓柱的母線通過牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方，假想圓柱稱為中徑圓柱。內(nèi)螺紋用D2表示，外螺紋用d2表示。4螺距（P） 螺距是相鄰兩

6、牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。用P表示。5線數(shù)（z）線數(shù)是指一個螺紋零件的螺旋線數(shù)目。用z表示。513 普通螺紋的主要參數(shù)6導(dǎo)程（S） 導(dǎo)程是指同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑上對應(yīng)兩點間的軸向距離。7牙型角和牙側(cè)角(,) 牙型角是指在螺紋牙型上相鄰兩牙側(cè)間的夾角。并用表示，普通螺紋=60。牙側(cè)角是指在螺紋牙型上牙側(cè)與螺紋軸線的垂線間夾角，并用表示。8螺紋升角（） 螺紋升角是指在中徑圓柱面上，螺旋線的切線與垂直與螺紋軸線的平面的夾角。9螺紋旋合長度 螺紋旋合長度是指兩個相互配合的螺紋，沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。三角形螺紋各部分名稱5.1.4 螺紋的代號與標(biāo)記1普通螺紋螺紋代號由特征代

7、號和尺寸代號組成。粗牙普通螺紋用字母M與公稱直徑表示；細牙普通螺紋用字母M與公稱直徑螺距表示。當(dāng)螺紋為左旋時，在代號之后加“左”字?！纠?.1】M40表示公稱直徑為40毫米的粗牙普通螺紋。螺紋完整的標(biāo)記是由螺紋代號、螺紋公差帶代號和螺紋旋合長度代號組成。螺紋公差帶代號，包括中徑公差帶代號與頂徑公差帶代號。公差帶代號是由表示其公差等級數(shù)字和表示公差帶位置的字母所組成。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)螺紋有G、H兩種基本偏差代號，外螺紋規(guī)定了g、h、e、f四種。如6H、6g等“6”為公差等級數(shù)字，“H”或“g”為基本偏差代號。公差帶代號標(biāo)注在螺紋代號之后，中間用“”分開。如果螺紋的中徑公差帶代號與頂徑公差帶代號不同，則

8、分別標(biāo)注，前者表示中徑公差帶，后者表示頂徑公差帶；如果中徑與頂徑公差帶代號相同，則只要標(biāo)注一個代號即可。5.1.4 螺紋的代號與標(biāo)記【例5.2】M205g6g中，“5g”為中徑公差帶代號，“6g”為頂徑公差帶代號。對于一般使用的螺紋，不標(biāo)注螺紋旋合長度及其代號，使用時按中等旋合長度確定，必要時在螺紋公差帶代號之后，加注旋合長度代號（S或L），中間用“”分開。在特殊需要時還可注明旋合長度的數(shù)值?！纠?.3】M3015g6gS中“S”表示短旋合長度 2管螺紋 （1）螺紋密封的管螺紋的標(biāo)記由螺紋特征代號和尺寸代號組成。 特征代號為：RC表示圓錐內(nèi)螺紋； RP表示圓柱內(nèi)螺紋； R表示圓錐外螺紋。 尺寸

9、代號的數(shù)字單位為英寸。 【例5.4】 表示圓錐內(nèi)螺紋，公稱直徑（管子內(nèi)徑）為 英寸。 表示左旋圓錐外螺紋，公稱直徑（管子內(nèi)徑）為 英寸。LHR811811cR8118115.1.4 螺紋的代號與標(biāo)記裝配時，內(nèi)外螺紋用斜線分開，左邊表示內(nèi)螺紋，右邊表示外螺紋?！纠?.5 】 表示公稱直徑為 英寸的圓柱內(nèi)螺紋與圓錐外螺紋配合。（2）非螺紋密封的管螺紋的標(biāo)記由螺紋特征代號、尺寸代號和公差等級代號組成。特征代號用字母G。內(nèi)螺紋的標(biāo)記為特征代號G與尺寸代號兩項；外螺紋的標(biāo)記為特征代號與尺寸代號和公差等級代號A或B三項?！纠?.6】尺寸代號為的管螺紋的標(biāo)記為：內(nèi)螺紋： 外螺紋： ， 左旋內(nèi)螺紋： 配合時標(biāo)

10、記為： （內(nèi)螺紋與A級外螺紋配合）3梯形螺紋梯形螺紋標(biāo)記與普通螺紋相類似，由規(guī)格代號、公差帶代號和旋合長度三部分組成?！纠?.7】Tr407LH7HL中“Tr”指梯形螺紋，“40”指公稱直徑為40 mm，“7”指螺距為7 mm，“LH”指左旋（右旋不注），“7H”指中徑公差帶代號（頂徑公差帶代號不注），“L”指長旋合長度。811811RRp81183GAG83BG83LHG83AGG83835.1.5 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件構(gòu)成可拆卸的固定聯(lián)接。螺紋聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單、緊固可靠、裝拆迅速方便的特點，因此應(yīng)用極為廣泛。螺紋聯(lián)接的基本類型有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接和緊定螺釘

11、聯(lián)接四種，它們的結(jié)構(gòu)、主要尺寸關(guān)系、特點及應(yīng)用見表。 表 螺紋聯(lián)接的基本類型類型螺栓聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接結(jié)構(gòu)受拉螺栓 受剪螺栓特點和應(yīng)用螺栓穿過被聯(lián)接件的通孔，與螺母組合使用，結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便，適用于被聯(lián)接件厚度不大且能夠從兩面進行裝配的場合將螺柱上螺紋較短的一端旋入并緊定在被聯(lián)接件之一的螺紋孔中，不再拆下，適用于被聯(lián)接件之一較厚不宜制作通孔及需經(jīng)常拆卸，聯(lián)接緊固或緊密程度要求較高的場合 螺釘穿過較薄被聯(lián)接件的通孔，直接旋入較厚被聯(lián)接件的螺紋孔中，不用螺母，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于被聯(lián)接之一較厚，受力不大，且不經(jīng)常裝拆，聯(lián)接緊固或緊密程度要求不太高的場合利用螺釘?shù)哪┒隧斪×硪槐宦?lián)接件

12、的凹坑中，以固定兩零件的相對位置，可傳遞不大的橫向力或轉(zhuǎn)矩5.1.6 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松方法螺紋聯(lián)接的預(yù)緊絕大多數(shù)螺紋聯(lián)接，裝配時都需要把螺母擰緊，使螺栓和被聯(lián)接件受到預(yù)緊力的作用，這種聯(lián)接叫做緊螺紋聯(lián)接。也有少數(shù)情況，螺紋聯(lián)接在裝配時不擰緊，這種聯(lián)接叫做松螺紋聯(lián)接。螺紋聯(lián)接預(yù)緊的目的是增強聯(lián)接的剛性，提高緊密性和防松能力，確保聯(lián)接安全工作。一般螺母的擰緊靠經(jīng)驗控制。重要的緊螺紋聯(lián)接，在裝配時常用測力矩扳手和定力矩扳手控制預(yù)緊力的大小。2螺紋聯(lián)接的防松方法螺紋聯(lián)接件常為單線螺紋，滿足自鎖條件。在受靜載荷和工作溫度變化不大時，不會自行脫落。但在受沖擊、振動和變載荷作用下，以及工作溫度變化很大時

13、，這種聯(lián)接有可能自松，影響工作，甚至發(fā)生事故。為了保證螺紋聯(lián)接安全可靠，必須采取有效的防松措施。常用的防松措施有摩擦力防松和機械防松兩類。5.1.6 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松方法表 螺紋聯(lián)接防松方法簡表摩擦力防松 彈簧墊圈彈簧墊圈材料為彈簧鋼，裝配后墊圈被壓平，其反彈力使螺紋間保持壓緊力和摩擦力。結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、應(yīng)用較廣泛 對頂螺母 利用主、副螺母的對頂作用使螺栓始終受到附加的拉力和附加的摩擦力。結(jié)構(gòu)簡單，用于低速重載場合，外廓尺寸大，應(yīng)用不如彈簧墊圈普遍利用機械方法防松 槽形螺母和開口銷在旋緊槽形螺母后，螺栓被鉆孔。銷釘在螺母槽內(nèi)插入孔中，使螺母和螺栓不能產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。 安全可靠，應(yīng)用較廣

14、止動墊片在旋緊螺母后，止動墊圈一側(cè)被折轉(zhuǎn)；墊圈另一側(cè)折于固定處，可固定螺母與被聯(lián)接件的相對位置；要求有固定墊片的結(jié)構(gòu) 圓螺母和止動墊圈將墊圈內(nèi)翅插入鍵槽內(nèi)，而外翅翻入圓螺母的溝槽中，使螺母和螺桿沒有相對運動。常用于滾動軸承的固定 串金屬絲螺釘緊固后，在螺釘頭部小孔中串入鐵絲，但應(yīng)注意串孔方向為旋緊方向。簡單安全，常用于無螺母的螺釘連接其他方法防松 沖點防松用沖頭沖23點 粘結(jié)法防松 用粘合劑涂于螺紋旋合表面,擰緊螺母后粘合劑能自行固化,防松效果良好5.2 螺旋傳動 螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求。它主要用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞動力。如圖所示，借助開合螺母與長螺

15、桿嚙合實現(xiàn)車床縱向進給運動。 螺旋傳動的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，承載能力大，傳動平穩(wěn)無噪聲，能實現(xiàn)自鎖要求，傳動精度高，孤廣泛應(yīng)用于機床進給機構(gòu)、螺旋起重機和螺旋壓力機中，缺點是螺紋之間產(chǎn)生較大的相對滑動，摩擦磨損嚴重，傳動效率低.但由于滾動螺旋和靜壓螺旋的應(yīng)用使磨損和效率問題得到了很大的改善。螺旋傳動在機床、起重機械、鍛壓設(shè)備等場合應(yīng)用廣泛。 常用螺旋傳動有：普通螺旋傳動、相對位移螺旋傳動、差動位移螺旋傳動和滾珠螺旋傳動。 機床刀架進給機構(gòu)5.2.1 普通螺旋傳動普通螺旋傳動是由螺桿和螺母組成的簡單螺旋副。其螺桿（或螺母）的移動方向不僅與螺桿(或螺母)的回轉(zhuǎn)方向有關(guān)，還和螺旋方向有關(guān)。螺桿或螺母的移

16、動方向可用左、右手螺旋法則來判定：左旋螺桿（或螺母）伸左手，右旋螺桿（或螺母）伸右手，并半握拳，四指順著螺桿（或螺母）的旋轉(zhuǎn)方向，大拇指的指向即為螺桿（或螺母）的移動方向。若螺桿原地轉(zhuǎn)動，螺母移動時，與大拇指指向相反方向，即為螺母移動方向。 在普通螺旋傳動中，螺桿(或螺母)的移動距離，由導(dǎo)程決定。即：式中： L移動距離，mmmin； n轉(zhuǎn)速，rmin； S導(dǎo)程，mm。SnL螺桿或螺母移動方向判定 5.2.1 普通螺旋傳動 普通螺旋傳動的應(yīng)用形式有： （1）螺母不動，螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運動：如千斤頂、臺式虎鉗等； （2）螺桿不動，螺母回轉(zhuǎn)并作直線運動：如龍門刨床垂直刀架的水平移動、千斤頂?shù)龋?（3

17、）螺桿原地回轉(zhuǎn)，螺母作直線運動：多用于機床進給機構(gòu)，如車床大溜板的縱向進給和中溜板的橫向進給； （4）螺母原位回轉(zhuǎn)，螺桿往復(fù)運動：如應(yīng)力試驗機上的觀察鏡螺旋調(diào)整裝置。螺桿位移的臺式虎鉗螺旋千斤頂螺桿原位回轉(zhuǎn)，螺母往復(fù)運動 螺母原位回轉(zhuǎn)螺桿往復(fù)運動 5.2.2 相對位移螺旋傳動 下圖為相時位移螺旋傳動在自動定心夾具上的應(yīng)用實例。 在螺桿1上，A段為左旋螺紋，B段為右旋螺紋，這兩段螺紋的導(dǎo)程相等。當(dāng)螺桿1在支架3的支承內(nèi)轉(zhuǎn)動時，兩個滑動螺母2和4將產(chǎn)生較快的相對運動，以等速趨近或遠離，達到使夾具自動定心的要求。 相對位移螺旋傳動，常用于機械加工的自動定心裝置和常用兩腳劃規(guī)中。相對位移螺旋機構(gòu)5.2

18、.3 差動螺旋傳動 在有些微調(diào)裝置如測微器、分度機構(gòu)、機床刀具微調(diào)機構(gòu)中，常希望在主動件轉(zhuǎn)動較大角度時，從動件只作微量位移。這時可采用差動位移螺旋傳動。 如圖所示，螺桿1分別與機架3及活動螺母2組成a和b兩段螺旋副， a段為固定螺母，b段為活動螺母，它不能回轉(zhuǎn)而能沿機架導(dǎo)向槽內(nèi)移動，兩段螺紋旋向相同，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動，螺母2的實際移動距離為： 如兩段螺紋旋向相反，則實際移動距離為：式中：L活動螺母實際移動距離； n絲桿1的轉(zhuǎn)速； Sa固定螺母的導(dǎo)程； Sb活動螺母的導(dǎo)程。 計算結(jié)果L為“+”值，說明活動螺母2的實際移動方向與螺桿1相同，反之，與螺桿1移動方向相反。差動位移螺旋機構(gòu) )(baSSnL)

19、(baSSnL5.2.4 滾珠螺旋傳動 普通螺旋傳動具有許多優(yōu)點，但其螺旋副的摩擦是滑動摩擦，磨損嚴重，影響傳動精度，效率低，不能滿足高速度、高效率和高精度的傳動要求。為改善螺旋傳動的功能，可將螺旋副做成滾道，并在滾道間充滿滾珠，使螺旋副的摩擦成為滾動摩擦，這種螺旋稱為滾珠螺旋或滾珠絲杠。滾珠螺旋按滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)式和內(nèi)循環(huán)式兩種。 滾珠螺旋傳動的特點： （1）摩擦損失小，效率較高（90以上），摩擦因數(shù)約為0.0020.005，且與運轉(zhuǎn)速度關(guān)系不大，所以起動轉(zhuǎn)矩接近于運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。 （2）磨損很小，可調(diào)整方法消除間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)變形來增加剛度，故傳動精度很高。 （3）不具有自鎖

20、性，可以變直線運動為旋轉(zhuǎn)運動。 但滾珠螺旋傳動的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高；有些機構(gòu)中為防止逆轉(zhuǎn)，還需另加自鎖機構(gòu)。 由于滾珠螺旋傳動具有以上一些優(yōu)點，早已在汽車和拖拉機轉(zhuǎn)向機構(gòu)中得到應(yīng)用，目前主要應(yīng)用在精密傳動的數(shù)控機床上，以及自動控制裝置和精密測量儀器中。 滾珠螺旋傳動 5.3 普通螺旋傳動的應(yīng)用 1. 實驗?zāi)康?1)熟悉普通螺旋傳動的應(yīng)用形式；(2)掌握連接件的安裝與拆卸方法；(3)熟悉常用裝拆工具的用法。 2. 實驗內(nèi)容(1)觀察普通螺旋傳動的應(yīng)用形式；(2)安裝與拆卸螺紋連接件。 3. 實驗工具旋具（螺絲刀）、各種類型的扳手、手錘、機油、沖子、鏟子、尖嘴鉗、銼刀、零件存放盤等 4. 實驗過程 (1)觀察普通螺旋傳動 螺母固定不動、螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運動 此形式通常應(yīng)用于臺虎鉗、螺旋壓力機，干分尺等。 螺桿固定不動螺母回轉(zhuǎn)并作直線運動 此形式通常應(yīng)用于螺旋千斤頂、插齒機刀架傳動等。 螺桿回轉(zhuǎn)螺母作直線運動 此形式通常應(yīng)用于機床工作臺移動機構(gòu)、機床的滑板移動機構(gòu)等 螺母回轉(zhuǎn)螺桿作直線運動 此形式通常應(yīng)用于應(yīng)力試驗機上的觀察鏡螺旋調(diào)整裝置。5.3 普通螺旋傳動的應(yīng)用 (2)螺紋連接件的拆卸 選擇好工具，觀察拆裝螺紋連接件的扳手空間，正確選用扳手規(guī)格，按順序 拆卸，并將拆卸零件按順序擺放在零件存放盤內(nèi)，邊拆卸邊觀察連接結(jié)構(gòu)及螺 紋防松的方法，做好記錄。 (3)螺