机械设计基础-第三节 (4)

第三节 螺旋机构的误差分析及 提高传动精度的方法,二、影响螺旋传动精度的因素,1、螺纹参数误差,螺距误差 螺纹的中径误差 中径的锥度和椭圆度误差 牙形半角误差,2、螺杆轴向窜动误差,3、偏斜误差,4、温度误差,5、空回误差,一、螺旋传动的传动精度,三、提高螺旋传动精度的方法,1、采用螺距误差修正装置,2、消除螺杆轴向窜动误差,四、消除螺旋传动空回的措施,1、径向调整法,2、轴向调节法,3、单向接触法,The end,螺旋传动的传动精度是指螺杆与螺母间实际相对运动保持理论值 的准确程度。理想螺旋机构的相对运动应满足：,轴向位移大小 ；（ 与加工有关） 移动件轴向位移方向为理论轴向方向。 （与加工和装配有关）,由于制造过程中不可避免地会有误差（如 ），使实际相对运动关系与理想不符，因此产生了传动误差。,螺旋传动的传动精度,螺距误差,单个螺距误差：螺纹上相邻两牙之间的螺距误差。螺距累积误差：任意两牙之间的螺距误差，它与螺纹部分的长度有关。螺旋传动中，螺杆螺距的单个误差和累积误差直接影响传动精度，而螺母螺距的累积误差对传动精度没有影响（它仅影响传动的空行程），因此在设计中，主要对螺杆提出严格的精度要求，而对螺母只取适当加工精度即可。,螺纹中径误差,螺纹中径的实际值与理论值之差称为中径误差。中径误差直接影响螺旋副的间隙及其配合的松紧。,式中 内螺纹中径误差； 外螺纹中径误差； 螺纹牙形半角。,中径是配合尺寸，其误差将引起螺距误差，从而影响传动精度。常采用开槽螺母来消除螺纹结合时的间隙。,中径的锥度和椭圆度误差,中径的锥度和椭圆度也将引起螺距变化，从而影响传动精度。,牙形半角误差,螺纹实际牙形半角与理论牙形半角之差称为牙形半角误差 。当各牙之间存在半角误差，可将其转化为螺距误差。,式中 螺纹高度； 牙形半角误差，以弧度计。,螺杆轴向窜动误差,当轴承端面及螺杆轴肩与轴线不垂直而存在倾斜角 和 时，螺杆转动将出现轴向窜动，从而影响传动精度，这个窜动是周期性的，最大跳动量为：,式中 螺纹轴肩的直径； 和 中较小者。,无轴窜距离,轴承端面倾角螺杆轴肩倾角,无轴窜距离,轴承端面倾角螺杆轴肩倾角,计算公式,轴窜距离,倾斜情况,图例,动画,动画,螺杆轴向窜动误差,轴承端面倾角螺杆轴肩倾角且,有轴窜距离,有轴窜距离,计算公式,轴窜距离,倾斜情况,图例,轴承端面倾角螺杆轴肩倾角且,动画,动画,示例,示例,螺杆轴向窜动误差,螺杆轴向窜动误差,螺杆轴向窜动误差,且,螺杆轴向窜动误差,且,螺杆轴向窜动误差,且,螺杆轴向窜动误差,螺杆轴向窜动误差,偏斜误差,在安装时，如果螺杆轴线方向与移动件方向有一偏斜角 时，就会发生偏斜误差。设螺杆的总移动量为 ，移动件的实际移动量为 ，则偏斜误差为,可见，偏斜角对偏斜误差有很大的影响，对其值应加以控制。,温度误差,当螺杆传动的工作温度与制造温度不同时，将引起螺杆长度和螺距发生变化，从而产生长度误差，这种误差称为温度误差，其大小为,综合以上分析，造成螺杆传动误差的根源主要在于结构形状、加工精度、安装精度及外界温度变化。,式中 螺杆螺纹部分长度； 螺杆材料线膨胀系数； 工作温度与制造温度之差（0C）。,空回误差,对于正反向工作的精密螺旋传动，空回误差将直接引起传动误差，必须设法予以消除。,什么是空回？,当螺杆旋转方向改变时，螺母并不立即反向移动，而是在螺杆转动某一角度后，才产生反向运动，这种现象称为空回。原因是螺杆、螺母传动副存在间隙。,螺距误差修正装置,先精确测出螺杆在每个位置的螺距误差 ，并算出螺母对应于螺杆相应位置时所需附加转角 。再按 关系制出校正尺工作面的形状。由于工作面的凹凸外廓，使螺母转动一个附加角度，由这个附加角度所产生的螺母附加位移（正好等于螺距误差），恰能补偿螺距误差所引起的传动误差。,消除螺杆轴向窜动误差,螺杆不采用止推轴肩，而是采用端部球体（镶上一个滚珠5）与定位跕6相接触，可认为是点接触，故 ，这样就避免轴肩倾斜而导致轴向窜动。,径向调整法,径向调整法是借助螺母的径向收缩消除螺纹的轴向间隙。,虚线表示未收缩时螺母螺纹位置,径向调节法的典型机构：,切口螺母结构卡簧式螺母结构对开螺母结构,其特点是结构简单，但螺纹接触不均匀，螺母紧压在螺杆上，增加摩擦力矩，螺母磨损不匀，不能完全消除空回。,切口螺母结构,卡簧式螺母结构,如主螺母1 固定，拧动副螺母 2 产生轴向移动，主螺母锥面端部将因副螺母内锥面的推压产生径向收缩。从而减小螺纹牙之间的间隙，一般用于螺杆转动并移动的装置中。,主螺母,副螺母,对开螺母结构,在螺钉和螺母之间装有螺旋弹簧，并用弹簧力保持螺纹之间具有一定的压紧力。,轴向调节法,螺母由2和3两部分组成，二者用螺钉联接，相互拉紧，螺母2与螺杆1的右螺旋面贴紧，螺母3与螺杆1的左螺旋面贴紧，从而消除了轴向间隙。,开槽螺母结构刚性双螺母结构弹簧双螺母结构,轴向调整法的典型结构：,开槽螺母结构,拧紧螺钉强迫螺母变形，使其左右两部分的螺纹分别压紧在螺杆相反的侧面上，从而消除螺杆相对螺母轴向窜动的间隙。,刚性双螺母结构,主螺母1和副螺母2之间用螺纹联接，但联接螺纹的螺距 不等于 ，因此，当主副螺母相对转动时，即可消除螺杆相对螺母窜动的间隙。调整后再用紧定螺钉固定。,弹簧双螺母结构,主副螺母组成的“新螺母”螺距自动适应变化着的螺杆螺距误差。它是利用弹簧力来达到调整目的。螺钉3的作用是防止主螺母1和副螺母2之间的相