认识螺旋传动

图9．2　车床

以上装置都应用了螺旋传动，它们工作时，都是利用内、外螺纹组成的螺旋副将旋转运动变换为直线运动，从而传递运动和动力。

一、螺纹的形成

螺纹的形成如图9．3所示。

图9．3　螺纹的形成

螺纹是沿螺旋线形成的，具有相同剖面的连续凸起或沟槽称为螺纹。

螺旋线是将一与水平面倾斜角为λ的直线绕在圆柱体上，即可形成一条螺旋线。

二、螺纹的主要参数

螺纹的主要参数如图9．4所示。

图9．4　螺纹的主要参数

1．大径（d，D）

大径是指螺纹的最大直径。对外螺纹是牙顶圆柱直径（d），对内螺纹是牙底圆柱直径（D）。标准规定大径为螺纹的公称直径。

2．小径（d1，D1）

小径是指螺纹的最小直径。对外螺纹是牙底圆柱直径（d1），对内螺纹是牙顶圆柱直径（D1）。

3．中径（d2，D2）

中径是指处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径。该圆柱的母线位于牙型上凸起（牙）和沟槽（牙间）宽度相等处。此假想圆柱称为中径圆柱。

4．螺距（P）

螺距是指在中径线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

5．导程（S）

导程是指同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。对单线螺纹，S＝P；对于线数为n的多线螺纹，S＝nP。

6．牙型角（α）

牙型角是指在轴向截面内螺纹牙型两侧边的夹角。

7．升角（λ）

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间的夹角。

8．螺纹的线数（n）

由一条螺旋线所形成的螺纹为单线螺纹（n＝1），如图9．5（a）所示。

由两条或两条以上，在轴向等距分布的螺旋线形成的螺纹为多线螺纹（n＝2，3，4，…），如图9．5（b）所示为双线螺纹（n＝2）。

图9．5　螺纹线数

9．螺纹的旋向

螺纹旋向可分为左旋和右旋。螺纹旋向的判断方法如图9．6所示。

图9．6　螺纹旋向

三、常用螺纹和螺纹联接

1．常用螺纹

根据牙型角的不同，常用螺纹有矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹及锯齿形螺纹等，如图9．7所示。

图9．7　螺纹牙型

2．常用的螺纹联接

（1）常用的螺纹联接件

螺纹联接件一般由螺栓、螺柱、螺钉、螺母及垫圈等标准件构成。常用螺纹联接件见表9．1。

表9．1　常用螺纹联接件

续表

（2）常用的螺纹联接

常用的螺纹联接有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接及紧定螺钉联接等，见表9．2。

表9．2　常用螺纹联接

续表

3．螺纹联接的防松

三角形螺纹具有较好的自锁性能。一般在静载荷下，联接不会自行松脱，但在冲击、振动等情况下，可能会失去自锁能力，导致联接松动，影响被联接件正常工作，甚至造成事故。因此，需设置防松装置。常用螺纹防松方法有摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副防松等，见表9．3。

表9．3　常用螺纹防松方法

续表

任务二　认识螺旋传动

知识要点：

1．普通螺旋传动的分类、特点。

2．差动螺旋传动。

3．滚珠螺旋传动。

螺旋传动的作用：将旋转运动转化为直线移动。

螺旋传动的特点如下：

优点：结构简单、工作连续，传动平稳、无噪声，承载能力强，传动精度高，能自锁。

缺点：摩擦损失大，效率低。

螺旋传动的类型：普通螺旋传动、差动螺旋传动和滚珠螺旋传动。

一、普通螺旋传动

由螺杆和螺母组成的简单螺旋副实现的传动，称为普通螺旋传动，如图9．8所示。

图9．8　普通螺旋传动

1．普通螺旋传动的应用形式

①螺母固定螺杆回转并作直线运动，如台式虎钳等。

②螺杆不动螺母回转并作直线运动，如千斤顶。

③螺杆回转螺母作直线移动，多用于机床进给机构，如车床大溜板的纵向进给和中溜板的橫微雕进给。

④螺母回转螺杆作直线移动，如应力试验机上的观察镜螺旋调整装置。

2．螺旋传动直线移动距离的计算

在普通螺旋传动中，螺杆（或螺母）的移动距离与螺纹的导程有关，即

二、差动螺旋传动

由两个螺旋副组成的使活动的螺母与螺杆产生差动（即不一致）的螺旋传动，称为差动螺旋传动。

1．差动螺旋传动原理

螺杆上两螺旋副的旋向如果相同，活动螺母相对机架实现差动移动，螺杆每转一转，活动螺母实际移动距离为两段螺纹导程之差。两螺旋副的旋向如果相反，活动螺母实际移动距离为两段螺纹的导程之和（见图9．9）。

2．差动螺旋传动的移动距离和方向的确定

①螺杆一两螺纹旋向相同时，活动螺母移动距离减小。

②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。

图9．9　差动螺旋传动的工作原理

1—螺杆；2—活动螺母；3—固定螺母（机架）

③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。活动螺母的实际移动距离和方向，可用公式表示为

当两螺纹旋向相反时，用“＋”号；旋向相同时，用“－”号。

计算结果为正时，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同。

计算结果为负时，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相反。

三、滚珠螺旋传动

对普通螺旋传动，因是滑动摩擦，故传动阻力大，摩擦损失大，效率低。因此，可用滚动摩擦代替滑动摩擦（见图9．10）。

图9．10　滚珠螺旋传动

1—滚道；2—滚珠；3—螺杆；4—螺母

1．滚珠螺旋传动的组成

滚珠螺旋传动由滚珠、螺杆、螺母、滚珠循环装置组成。

2．工作原理

在螺纹滚道中，装有滚珠，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。

3．滚珠螺旋传动的特点

摩擦阻力小，摩擦损失小，传动效率高。传动时，运动稳定，动作灵敏。但结构复杂，外形尺寸大，制造技术要求高，成本较高。

任务小结

1．普通螺纹的主要参数。

2．螺纹的分类。

3．螺纹联接的类型。

4．螺纹常用的防松方法。

5．螺旋传动的类型。

思考题

1．联接螺纹和传动螺纹各采用什么牙型？

2．螺纹联接的各种基本形式在应用上有何特点？

3．试举例说明生活中有哪些螺纹联接的类型。