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1、 螺 旋 傳 動 的 概 述 螺 旋 傳 動 是 精 密 機 械 中 常 用 的 一 種 傳 動 型 式 。它 是 利 用 螺 桿 與 螺 母 的 相 對 運 動 ， 將 旋 轉 運 動變 為 直 線 運 動 。 其 運 動 關 系 為 2hPl 螺 旋 傳 動 按 其 在 精 密 機 械 中 的 作 用 ， 可 分 為 ： 調(diào) 整 螺 旋 傳 力 螺 旋 傳 導 螺 旋 用 以 調(diào) 整 、 固 定 零 件 的 相 對 位 置 ， 如 機 床 、儀 器 及 測 試 裝 置 中 的 微 調(diào) 機 構 的 螺 旋 。 調(diào) 整 螺 旋 不經(jīng) 常 轉 動 ， 一 般 在 空 載 下 調(diào) 整 。（ 1）

2、調(diào) 整 螺 旋 測 微 目 鏡 示 數(shù) 螺 旋 傳 動 轉 動 手 輪 6， 螺 桿 3轉 動 并 移 動 ， 推 動 分 劃 板 框 2移 動 ， 螺 桿 的 移 動 距 離 即 分 劃 板 的 移 動 距 離 ， 并 直 接 從 刻 度 套 筒 4和 5中 讀 出 。 它 以 傳 遞 動 力 為 主 ， 要 求 以較 小 的 轉 矩 產(chǎn) 生 較 大 的 軸 向 推 力 ，用 以 克 服 工 件 阻 力 ， 如 螺 旋 壓 力機 、 螺 旋 千 斤 頂 等 。 這 種 傳 力 螺旋 主 要 是 承 受 很 大 的 軸 向 力 ， 一般 為 間 歇 性 工 作 ， 每 次 的 工 作 時間 較

3、 短 ， 工 作 速 度 也 不 高 ， 通 常具 有 自 鎖 能 力 。 傳 力 螺 旋 傳 動 承受 的 載 荷 較 大 ， 因 此 要 有 足 夠 的強 度 。（ 2） 傳 力 螺 旋 它 以 傳 遞 運 動 為 主 ， 有 時 也 承 受 較 大 的軸 向 載 荷 ， 如 機 床 進 給 機 構 的 螺 旋 等 。 傳 導 螺 旋常 需 在 較 長 的 時 間 內(nèi) 連 續(xù) 工 作 ， 工 作 速 度 較 高 ，因 此 要 求 具 有 較 高 的 傳 動 精 度 。（ 3） 傳 導 螺 旋 1） 滑 動 螺 旋 傳 動2） 滾 動 螺 旋 傳 動3） 靜 壓 螺 旋 傳 動螺 旋 傳 動

4、 按 其 按 接 觸 面 間 摩 擦 的 性 質(zhì) 分 為 : 滑 動 螺 旋 滑 動 螺 旋 結構 簡 單 ， 便 于 制 造 ， 易于 自 鎖 ， 應 用 范 圍 較 廣 。但 主 要 缺 點 是 摩 擦 阻 力大 ， 傳 動 效 率 低 （ 一 般為 30% 40%)， 磨 損 快 ，傳 動 精 度 低 。 滾 動 螺 旋 滾 動 螺 旋 傳 動 具 有 傳 動 效 率 高 、 啟 動 力 矩小 、 傳 動 靈 敏 平 穩(wěn) 、 工 作 壽 命 長 等 優(yōu) 點 ， 故 目 前 在 機床 、 汽 車 、 航 空 、 航 天 及 武 器 等 制 造 業(yè) 中 應 用 頗 廣 。缺 點 是 制 造

5、工 藝 比 較 復 雜 ， 特 別 是 長 螺 桿 更 難 保 證 熱處 理 及 磨 削 工 藝 質(zhì) 量 ， 剛 性 和 抗 振 性 能 較 差 。 靜 壓 螺 旋 為 了 降 低 螺 旋 傳 動 的 摩 擦 ， 提 高 傳 動 效率 ， 并 增 強 螺 旋 傳 動 的 剛 性 和 抗 振 性 能 ， 可 以 將 靜壓 原 理 應 用 于 螺 旋 傳 動 中 ， 制 成 靜 壓 螺 旋 。 降 速 傳 動 比 大 螺 距 一 般 很 小 ， 在 轉 角 很 大 的 情 況 下 ， 能 獲 得 很 小 的 直 線位 移 量 ， 可 大 大 縮 短 機 構 的 傳 動 鏈 ； 結 構 簡 單 、

6、緊 湊 、 傳 動 精 度 高 ， 工 作 平 穩(wěn) 。 具 有 增 力 作 用 只 要 給 主 動 件 一 個 較 小 的 轉 矩 ， 從 動 件 即 獲 得 較 大 的 軸 向力 能 自 鎖 螺 旋 線 升 角 小 于 摩 擦 角 時 ， 螺 旋 傳 動 具 有 自 鎖 作 用 。 效 率 低 、 磨 損 快 螺 旋 工 作 面 為 滑 動 摩 擦 ， 傳 動 效 率 低 （ 30 40 ） ， 磨 損快 ， 不 適 于 高 速 和 大 功 率 傳 動 。一 、 滑 動 螺 旋 傳 動 的 特 點 二 、 滑 動 螺 旋 傳 動 的 型 式 及 應 用n （ 1） 螺 母 固 定 ， 螺 桿

7、 轉 動 并 移 動n （ 2） 螺 桿 轉 動 ， 螺 母 移 動n（ 3） 螺 母 轉 動 ， 螺 桿 移 動n（ 4） 螺 桿 固 定 ， 螺 母 轉 動 并 移 動 （ 1） 螺 母 固 定 ， 螺 桿 轉 動 并 移 動螺 旋 起 重 器 這 種 傳 動 型 式 的 螺 母 本 身 起 著 支 承 作 用 ，螺 桿 不 需 另 加 軸 承 ， 從 而 簡 化 了 結 構 ， 消 除 了 螺 桿與 軸 承 之 間 可 能 產(chǎn) 生 的 軸 向 竄 動 ， 利 于 提 高 傳 動 精度 。 缺 點 是 所 占 軸 向 尺 寸 較 大 （ 為 螺 桿 行 程 的兩 倍 加 上 螺 母 高 度

8、 ） ， 剛 性 較 差 。 因 此 僅 適 用 于 行程 短 （ 25mm） 的 情 況 。 測 微 目 鏡 （ 2） 螺 桿 轉 動 ， 螺 母 移 動 這 種 傳 動 型 式 的 特 點 是 結 構 緊 湊 （ 所 占 軸 向尺 寸 取 決 于 螺 母 高 度 及 行 程 大 小 ） ， 剛 度 較 大 。 與 上 種 情 況 相 比 ， 當 工 作 行 程 相 同 時 ， 它 的軸 向 尺 寸 幾 乎 可 縮 為 前 者 的 一 半 ， 因 此 適 用 于 工 作 行程 較 長 的 情 況 。 但 這 種 結 構 需 要 兩 個 支 承 ， 同 時 要 限制 螺 母 轉 動 ， 結 構

9、 比 較 復 雜 ， 不 利 于 提 高 傳 動 精 度 。 這 種 傳 動 型 式 需 要 限 制 螺 桿 轉 動 和 螺 母 移動 ， 結 構 比 較 復 雜 ， 所 占 空 間 又 較 大 ， 應 用 較 少 。n（ 3） 螺 母 轉 動 ， 螺 桿 移 動 這 種 傳 動 型 式 ， 結 構 復 雜 、 緊 湊 ， 但在 多 數(shù) 場 合 下 使 用 不 方 便 ， 應 用 較 少 。n（ 4） 螺 桿 固 定 ， 螺 母 轉 動 并 移 動 滑 動 螺 旋 傳 動 的 失 效 形 式 螺 紋 的 磨 損 螺 桿 的 變 形 螺 桿 或 螺 紋 牙 的 斷 裂 滑 動 螺 旋 傳 動 的

10、 計 算 耐 磨 性 剛 度 穩(wěn) 定 性 強 度 驅(qū) 動 力 矩 、 效 率 、 自 鎖 n（ 一 ） 傳 動 型 式 的 選 擇n（ 二 ） 螺 紋 類 型 的 確 定 示 數(shù) 螺 旋 傳 動 多 采 用 三 角 形 螺 紋 ， 傳力 螺 旋 傳 動 采 用 梯 形 螺 紋 。 螺 桿 和 螺 母 的 材 料 應 根 據(jù) 用 途 、 精 度等 級 及 熱 處 理 要 求 等 條 件 選 定 。 對 材 料 總 的 要 求是 具 有 良 好 的 耐 磨 性 和 易 于 加 工 。 為 了 減 小 磨 損 ，螺 桿 和 螺 母 最 好 選 用 不 同 的 材 料 ， 同 時 ， 應 使 螺桿 的

11、 硬 度 高 于 螺 母 的 硬 度 ， 以 保 護 價 格 較 貴 和 對傳 動 精 度 影 響 較 大 的 螺 桿 。n（ 三 ） 螺 旋 副 材 料 的 確 定 螺 旋 傳 動 的 主 要 參 數(shù) 有 ： 螺 桿 直 徑 和長 度 、 螺 距 、 螺 旋 線 頭 數(shù) 和 螺 母 高 度 等 。 在 一 般 情 況 下 ， 這 些 參 數(shù) 可 參 照 同 類機 構 用 類 比 的 方 法 確 定 。 但 對 于 重 要 傳 動 進 行必 要 的 校 核 計 算 。n（ 四 ） 主 要 參 數(shù) 的 確 定n（ 五 ） 螺 紋 公 差 滾 珠 螺 旋 傳 動 是 在 螺 桿 和 螺 母 間 放

12、 入 適 量的 滾 珠 ， 使 滑 動 摩 擦 變 為 滾 動 摩 擦 的 螺 旋 傳 動 。 滾珠 螺 旋 傳 動 由 螺 桿 、 螺 母 、 滾 珠 和 滾 珠 循 環(huán) 返 回 裝置 四 部 分 組 成 。 當 螺 桿 轉 動 時 ， 滾 珠 沿 螺 紋 滾 道 滾 動 。為 了 防 止 滾 珠 沿 滾 道 面 掉 出 來 ， 螺 母 上 設 有 滾 珠循 環(huán) 返 回 裝 置 ， 構 成 了 一 個 滾 珠 循 環(huán) 通 道 ， 滾 珠從 滾 道 的 一 端 滾 出 后 ， 沿 著 循 環(huán) 通 道 返 回 另 一 端 ，重 新 進 入 滾 道 ， 從 而 構 成 一 閉 合 回 路 。 1）

13、 傳 動 效 率 高 ， 一 般 可 達 90 以 上 ， 約 為 滑 動 螺旋 傳 動 效 率 的 三 倍 ； 2） 傳 動 精 度 高 ； 3） 具 有 傳 動 的 可 逆 性 ， 但 不 能 自 鎖 ， 用 于 垂 直 升降 傳 動 時 ， 需 附 加 制 動 裝 置 ； 4） 制 造 工 藝 復 雜 ， 成 本 較 高 ， 但 使 用 壽 命 長 ， 維護 簡 單 。 按 用 途 和 制 造 工 藝 不 同 ， 滾 珠 螺 旋 傳動 的 結 構 型 式 有 多 種 ， 它 們 的 主 要 區(qū) 別 在 于 螺紋 滾 道 法 向 截 形 、 滾 珠 循 環(huán) 方 式 、 消 除 軸 向 間隙

14、 的 調(diào) 整 預 緊 的 方 法 等 三 方 面 。 螺 紋 滾 道 法 向 截 形 是 指 通 過 滾 珠 中 心 且 垂 直于 滾 道 螺 旋 面 的 平 面 和 滾 道 表 面 交 線 的 形 狀 。 常 用 的截 形 有 單 圓 弧 形 和 雙 圓 弧 形 兩 種 。 單 圓 弧 形 的 特 點 是 砂 輪 成 型 比 較 簡 單 ，易 于 得 到 較 高 的 精 度 。 但 接 觸 角 隨 著 初 始 間 隙和 軸 向 力 大 小 而 變 化 ， 因 此 ， 效 率 、 承 載 能 力 和軸 向 剛 度 均 不 夠 穩(wěn) 定 。 雙 圓 弧 形 的 接 觸 角 在 工 作 過 程 中

15、基 本保 持 不 變 ， 效 率 、 承 載 能 力 和 軸 向 剛 度 穩(wěn) 定 ， 并且 滾 道 底 部 不 與 滾 珠 接 觸 ， 可 貯 存 一 定 的 潤 滑 油和 贓 物 ， 使 磨 損 減 小 。 但 雙 圓 弧 形 砂 輪 修 整 、 加工 、 檢 驗 比 較 困 難 。 1、 內(nèi) 循 環(huán) 滾 珠 在 循 環(huán) 過 程 中 始 終 與 螺 桿 保 持 接 觸 的循 環(huán) 叫 內(nèi) 循 環(huán) 。 在 同 一 個 螺 母 上 ， 具 有 循 環(huán) 回 路 的 數(shù) 目 稱為 列 數(shù) ， 內(nèi) 循 環(huán) 的 列 數(shù) 通 常 有 二 到 四 列 （ 即 一 個 螺母 上 裝 有 2 4個 反 向 器 ）

16、 。 滾 珠 在 每 一 循 環(huán) 中 繞 經(jīng)螺 紋 滾 道 的 圈 數(shù) 稱 為 工 作 圈 數(shù) 。 內(nèi) 循 環(huán) 的 工 作 圈 數(shù)是 一 列 只 有 一 圈 ， 因 而 回 路 短 ， 滾 珠 流 暢 性 好 ， 效率 高 。 此 外 ， 徑 向 尺 寸 小 ， 零 件 少 ， 裝 配 簡 單 。 內(nèi)循 環(huán) 的 缺 點 是 反 向 器 的 回 珠 槽 具 有 空 間 曲 面 ， 加 工較 復 雜 。 2、 外 循 環(huán) 滾 珠 在 返 回 時 與 螺 桿 脫 離 接 觸 的 循 環(huán)稱 為 外 循 環(huán) 。 按 結 構 的 不 同 ， 外 循 環(huán) 分 為 螺 旋槽 式 、 插 管 式 和 端 蓋 式

17、 三 種 。 螺 旋 槽 式 是 直 接 在 螺 母 1外 圓 柱 面 上 銑 出 螺 旋 線 形的 凹 槽 作 為 滾 珠 循 環(huán) 通 道 ， 凹 槽 的 兩 端 鉆 出 兩 個 通 孔 分 別與 螺 紋 滾 道 相 切 ， 同 時 用 兩 個 導 珠 器 4引 導 滾 珠 3通 過 該 兩通 孔 ， 用 套 筒 2或 螺 母 座 內(nèi) 表 面 蓋 住 凹 槽 ， 從 而 構 成 滾 珠循 環(huán) 通 道 。 螺 旋 槽 式 結 構 工 藝 簡 單 ， 易 于 制 造 ， 螺 母 徑 向尺 寸 小 。 缺 點 是 擋 珠 器 剛 度 較 差 ， 容 易 磨 損 。 插 管 式 是 用 彎 管 2代

18、 替 螺 旋 槽 式 中 的 凹 槽 ， 把 彎 管的 兩 端 插 入 螺 母 3上 與 螺 紋 滾 道 相 切 的 兩 個 通 孔 內(nèi) ， 外 加 壓板 1用 螺 釘 固 定 ， 用 彎 管 的 端 部 或 其 它 形 式 的 擋 珠 器 引 導 滾珠 4進 出 彎 管 ， 以 構 成 循 環(huán) 通 道 。 插 管 式 結 構 簡 單 ， 工 藝 性好 ， 適 于 批 量 生 產(chǎn) 。 缺 點 是 彎 管 突 出 在 螺 母 的 外 部 ， 徑 向尺 寸 較 大 ， 若 用 彎 管 端 部 作 擋 珠 器 ， 耐 磨 性 較 差 。 端 蓋 式 是 在 螺 母 1上 鉆 有 一 個 縱 向 通

19、孔 作 為 滾 珠返 回 通 道 ， 螺 母 兩 端 裝 有 銑 出 短 槽 的 端 蓋 2， 短 槽 端 部 與螺 紋 滾 道 相 切 ， 并 引 導 滾 珠 返 回 通 道 ， 構 成 滾 珠 循 環(huán) 回 路 。端 蓋 式 的 優(yōu) 點 是 結 構 緊 湊 ， 工 藝 性 好 。 缺 點 是 滾 珠 通 過 短槽 時 容 易 卡 住 。 如 果 滾 珠 螺 旋 副 中 有 軸 向 間 隙 或 在 載荷 作 用 下 滾 珠 與 滾 道 接 觸 處 有 彈 性 變 形 ， 則 當螺 桿 反 向 轉 動 時 ， 將 產(chǎn) 生 空 回 誤 差 。 為 了 消 除 空 回 誤 差 ， 在 螺 桿 上 裝

20、 配 兩 個螺 母 1和 2， 調(diào) 整 兩 個 螺 母 的 軸 向 位 置 ， 使 兩 個 螺母 中 的 滾 珠 在 承 受 載 荷 之 前 就 以 一 定 的 壓 力 分 別壓 向 螺 桿 螺 紋 滾 道 相 反 的 側 面 ， 使 其 產(chǎn) 生 一 定 的變 形 ， 從 而 消 除 了 軸 向 間 隙 ， 也 提 高 了 軸 向 剛 度 。 1、 墊 片 調(diào) 隙 式 調(diào) 整 墊 片 2的 厚 度 ， 可 使 螺 母 1產(chǎn) 生 軸 向 移 動 ，以 達 到 消 除 軸 向 間 隙 和 預 緊 的 目 的 。 這 種 方 法 結 構 簡單 ， 可 靠 性 高 ， 剛 性 好 。 為 了 避 免

21、調(diào) 整 時 拆 卸 螺 母 ，墊 片 可 制 成 剖 分 式 。 其 缺 點 是 精 確 調(diào) 整 比 較 困 難 ， 并 且 當 滾 道 磨 損 時 不 能 隨 意 調(diào) 整 ， 除 非 更 換 墊 圈 。 2、 螺 紋 調(diào) 隙 式 螺 母 1的 外 端 有 凸 緣 ， 螺 母 3加 工 有 螺 紋 的外 端 伸 出 螺 母 座 外 ， 以 兩 個 圓 螺 母 鎖 緊 。 旋 轉 圓 螺母 即 可 調(diào) 整 軸 向 間 隙 和 預 緊 。 這 種 方 法 結 構 緊 湊 ，工 作 可 靠 ， 調(diào) 整 方 便 。 缺 點 是 不 很 精 確 。 鍵 4的 作 用是 防 止 兩 個 螺 母 的 相 對

22、 轉 動 。 3、 齒 差 調(diào) 隙 式 在 螺 母 1和 2的 凸 緣 上 切 出 齒 數(shù) 相 差 一 個 齒 的 外 齒 輪 ，把 其 裝 入 螺 母 座 中 分 別 與 具 有 相 應 齒 數(shù) 的 內(nèi) 齒 輪 3和 4嚙 合 。調(diào) 整 時 ， 先 取 下 內(nèi) 齒 輪 ， 將 兩 個 螺 母 相 對 螺 母 座 同 方 向 轉 動一 定 的 齒 數(shù) ， 然 后 把 內(nèi) 齒 輪 復 位 固 定 。 此 時 ， 兩 個 螺 母 之 間產(chǎn) 生 相 應 的 軸 向 位 移 ， 從 而 達 到 調(diào) 整 的 目 的 。n這 種 方 法 調(diào) 整 精 度 很 高 ， 工作 可 靠 。 但 結 構 復 雜 ，

23、 加 工工 藝 和 裝 配 性 能 較 差 。 滾 珠 螺 旋 副 的 精 度 包 括 螺 母 的 行 程 誤 差和 空 回 誤 差 。 影 響 滾 珠 螺 旋 副 精 度 的 因 素 同 滑 動螺 旋 副 一 樣 ， 主 要 是 螺 旋 副 的 參 數(shù) 誤 差 、 機 構 誤差 和 受 軸 向 力 后 滾 珠 與 螺 紋 滾 道 面 的 接 觸 變 形 、螺 桿 剛 度 不 足 引 起 的 螺 紋 變 形 等 所 產(chǎn) 生 的 動 態(tài) 變形 誤 差 。 在 JB標 準 中 ， 根 據(jù) 滾 珠 螺 旋 副 的 使 用 范圍 和 要 求 分 為 兩 個 類 型 （ P類 定 位 滾 珠 螺 旋 副

24、 和T類 傳 動 滾 珠 螺 旋 副 ） 。 七 個 精 度 等 級 ， 即 l、 2、3、 4、 5、 7和 10級 ， 1級 精 度 最 高 ， 依 次 遞 減 。標 準 中 規(guī) 定 了 滾 珠 螺 旋 副 的 螺 距 公 差 和 公 稱 直 徑尺 寸 變 動 量 的 公 差 ， 并 給 出 了 各 項 參 數(shù) 的 檢 驗 方法 、 各 類 型 的 檢 驗 項 目 和 各 精 度 等 級 的 滾 珠 螺 旋副 行 程 偏 差 和 行 程 變 動 量 。 滾 珠 絲 杠 一 、 靜 壓 螺 旋 傳 動 的 工 作 原 理 為 了 降 低 螺 旋 傳 動 的 摩 擦 ， 提 高 傳 動 效 率

25、 ，并 增 強 螺 旋 傳 動 的 剛 性 和 抗 震 性 能 ， 可 以 將 靜壓 原 理 應 用 于 螺 旋 傳 動 中 ， 制 成 靜 壓 螺 旋 。 在 靜 壓 螺 旋 中 ， 螺 桿 仍 為 一 具 有 梯 形 螺 紋的 普 通 螺 桿 ， 但 在 螺 母 每 圈 螺 紋 牙 兩 個 側 面 的中 徑 處 ， 各 開 有 34個 油 腔 ， 壓 力 油 通 過 節(jié) 流器 進 入 油 腔 ， 產(chǎn) 生 一 定 的 油 腔 壓 力 。 當 螺 桿 未 受 載 荷 時 ， 螺 桿 的 螺 紋 牙 位 于 螺 母 螺紋 牙 的 中 間 位 置 ， 處 于 平 衡 狀 態(tài) 。 此 時 ， 螺 桿

26、 螺 紋牙 的 兩 側 間 隙 相 等 ， 經(jīng) 螺 紋 牙 兩 側 流 出 的 油 的 流 量相 等 。 因 此 ， 油 腔 壓 力 也 相 等 。 當 螺 桿 受 軸 向 載 荷 時 ， 螺 桿 沿 受 載 方 向 產(chǎn) 生 一位 移 ， 螺 紋 牙 一 側 間 隙 增 大 ， 另 一 側 間 隙 減 小 。 由于 節(jié) 流 器 的 調(diào) 節(jié) 作 用 ， 使 間 隙 減 小 一 側 的 油 腔 壓 力增 高 ， 而 另 一 側 的 油 腔 壓 力 降 低 。 于 是 兩 側 油 腔 便形 成 壓 力 差 ， 從 而 使 螺 桿 重 新 處 于 平 衡 狀 態(tài) 。 當 螺 桿 承 受 徑 向 載 荷 或 傾 覆 力 矩 時 ， 其 工 作 情況 與 上 述 的 相 同 。 l） 摩 擦 阻 力 小 ， 效 率 高 。 2） 壽 命 長 。 3） 傳 動 平 穩(wěn) ， 低 速 時 無 爬 行 現(xiàn) 象 。 4） 傳 動 精 度 和 定 位 精 度 高 。 5） 具 有 傳 動 可 逆 性 ， 必 要 時 應 設 置 防 止 逆 轉機 構 。 6） 需 要 一 套 可 靠 的 供 油 系 統(tǒng) ， 并 且 螺 母 結 構復 雜 ， 加 工 比 較 困 難 。