第5章 普通螺旋传动

1、第5章 螺纹联接和螺旋传动 螺纹联接是利用具有螺纹的零件将需要相对固定的零件联 接在一起。这种联接具有结构简单、工作可靠、装拆方便、成 本低等优点，因此应用广泛。螺旋传动是由螺杆、螺母和机架 组成，可将回转运动变换为直线运动。它们都是利用螺纹零件 工作的。 5.1 螺纹的种类及应用 5.2 螺旋传动 5.3 普通螺旋传动的应用 511 螺纹的形成与分类 1螺纹形成 如图所示，将直角三角形ABC绕到直径为d的圆柱上，并使其底边AB与圆 柱底面的圆周线重合，则斜边AC在圆柱体表面就形成了一条螺旋线。螺纹 是在该圆柱面上、沿螺旋线所形成的、具有相同剖面的凸起和沟槽。 2螺纹分类 （1）按螺旋线绕行方

2、向，螺纹可分为右旋螺纹和左旋螺纹，顺时针旋入的为右 螺纹，逆时针旋入的为左螺纹。也可用右手判断，手心对着自己，螺纹的旋向与 右手大拇指一致为右螺纹一般常用右螺纹。 （2）按螺旋线的数目，螺纹可分为单线螺纹和多线螺纹。单线螺纹一般用于联 接，多线螺纹多用于传动。 （3）按螺纹截面形状，螺纹可分为三角形、梯形、锯齿形、矩形以及其他特殊 形状的螺纹。 （4）按用途不同，一般可将螺纹分为联接螺纹和传动螺纹。 512 常用螺纹的应用 常用的螺纹有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。除矩形螺纹外，其 它螺纹均已标准化。除管螺纹采用英制外，均采用公制。应用见表所示。 表5.1 常用螺纹的牙型

3、与应用 种 类 截 面 牙 型特 点 与 应 用 联 接 螺 纹 普通螺纹牙型为等边三角形，牙型角为60，螺纹牙的根部削弱较小，强度大；螺纹面 间的摩擦力大，自锁性能好，适用作联接螺纹。同一公称直径，按螺距大小，可分 为粗牙与细牙两类 应用最广。一般联接多用粗牙，细牙用于薄壁零件，也常用于受冲击、振动和 微调机构 圆柱管螺纹 牙型角为55，公称直径近似为管子内径。螺纹副本身不具有密封性 多用于水、油、气的管路以及电器管路系统的联接中 圆锥管螺纹 牙型角为55，螺纹分布在1：16的圆锥管上，内外螺纹公称牙间没有间隙， 依靠螺纹牙的变形就可以保证联接的紧密性 适用于管子、管接头、旋塞、阀门和其他螺

4、纹联结的附件，多用于高温、高压 和润滑系统 传 动 螺 纹 梯形螺纹 牙型为等腰梯形，牙型角为30，内径与外径处有相等间隙，效率较低，但加 工工艺性好，强度高，螺旋副的对中性好 广泛应用于传力或螺旋传动中，如机床丝杠等 锯齿形螺纹 工作面的牙型侧角为3，非工作面的牙型侧角为30，外螺纹的牙根处有圆 角，减小应力集中，其牙根强度和传动效率都比梯形螺纹高 广泛应用于单向受力的传动机构。如轧钢机、压力机和机车架修理台等 矩形螺纹 牙型为正方形，牙型角为0，牙厚为螺距的一半，螺纹牙根部削弱大，强度小； 螺旋副磨损后，间隙难以修复和补偿，使传动精度降低，已逐渐被梯形螺纹所代替 多应用于传力或螺旋传动中，

5、传动效率高，对中性精度低 513 普通螺纹的主要参数 普通螺纹主要参数有8个，即大径、小径、中径、螺距、线数、导程、 牙型角和螺纹升角。对标准螺纹来说，只要知道大径、线数、螺距和牙型 角就可以了，而其他参数，可通过计算或查表得出。 1大径（D，d） 大径是指与外螺纹牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱面的直径。 内螺纹用D表示，外螺纹用d表示，标准中将螺纹大径的基本尺寸定为公称 直径，是代表螺纹尺寸的直径。 2小径（D1，d1） 小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。内螺 纹用D1表示，外螺纹用d1表示。 3中径（D2，d2) 中径是一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型

6、上沟槽和凸起宽度 相等的地方，假想圆柱称为中径圆柱。内螺纹用D2表示，外螺纹用d2表示。 4螺距（P） 螺距是相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。用P表示。 5线数（z） 线数是指一个螺纹零件的螺旋线数目。用z表示。 513 普通螺纹的主要参数 6导程（S） 导程是指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。 7牙型角和牙侧角(,) 牙型角是指在螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。并用表示，普通螺纹=60。 牙侧角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂线间夹角，并用表示。 8螺纹升角（） 螺纹升角是指在中径圆柱面上，螺旋线的切线与垂直与螺纹轴线的平面的夹角。 9螺纹旋合长度 螺纹旋合长度

7、是指两个相互配合的螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。 三角形螺纹各部分名称 5.1.4 螺纹的代号与标记 1普通螺纹 螺纹代号由特征代号和尺寸代号组成。粗牙普通螺纹用字母M与公称直 径表示；细牙普通螺纹用字母M与公称直径螺距表示。当螺纹为左旋时， 在代号之后加“左”字。 【例5.1】M40表示公称直径为40毫米的粗牙普通螺纹。 螺纹完整的标记是由螺纹代号、螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号组 成。 螺纹公差带代号，包括中径公差带代号与顶径公差带代号。公差带代号 是由表示其公差等级数字和表示公差带位置的字母所组成。标准规定内螺 纹有G、H两种基本偏差代号，外螺纹规定了g、h、e、f四种。如6

8、H、6g等 “6”为公差等级数字，“H”或“g”为基本偏差代号。 公差带代号标注在螺纹代号之后，中间用“”分开。如果螺纹的中径 公差带代号与顶径公差带代号不同，则分别标注，前者表示中径公差带， 后者表示顶径公差带；如果中径与顶径公差带代号相同，则只要标注一个 代号即可。 5.1.4 螺纹的代号与标记 【例5.2】M205g6g中，“5g”为中径公差带代号，“6g”为顶径公差 带代号。 对于一般使用的螺纹，不标注螺纹旋合长度及其代号，使用时按中等旋 合长度确定，必要时在螺纹公差带代号之后，加注旋合长度代号（S或L）， 中间用“”分开。在特殊需要时还可注明旋合长度的数值。 【例5.3】M3015g

9、6gS中“S”表示短旋合长度 2管螺纹 （1）螺纹密封的管螺纹的标记由螺纹特征代号和尺寸代号组成。 特征代号为：RC表示圆锥内螺纹； RP表示圆柱内螺纹； R表示圆锥外螺纹。 尺寸代号的数字单位为英寸。 【例5.4】 表示圆锥内螺纹，公称直径（管子内径）为 英寸。 表示左旋圆锥外螺纹，公称直径（管子内径）为 英寸。LHR 8 1 1 8 1 1 c R 8 1 1 8 1 1 5.1.4 螺纹的代号与标记 装配时，内外螺纹用斜线分开，左边表示内螺纹，右边表示外螺纹。 【例5.5 】 表示公称直径为 英寸的圆柱内螺纹与圆锥外螺纹 配合。 （2）非螺纹密封的管螺纹的标记由螺纹特征代号、尺寸代号和公

10、差等 级代号组成。特征代号用字母G。内螺纹的标记为特征代号G与尺寸代号两 项；外螺纹的标记为特征代号与尺寸代号和公差等级代号A或B三项。 【例5.6】尺寸代号为的管螺纹的标记为： 内螺纹： 外螺纹： ， 左旋内螺纹： 配合时标记为： （内螺纹与A级外螺纹配合） 3梯形螺纹 梯形螺纹标记与普通螺纹相类似，由规格代号、公差带代号和旋合长度 三部分组成。 【例5.7】Tr407LH7HL中“Tr”指梯形螺纹，“40”指公称直径 为40 mm，“7”指螺距为7 mm，“LH”指左旋（右旋不注），“7H”指中 径公差带代号（顶径公差带代号不注），“L”指长旋合长度。 8 1 1 8 1 1RRp 8 1

11、 1 8 3 G AG 8 3 BG 8 3 LHG 8 3 AGG 8 3 8 3 5.1.5 螺纹联接的基本类型 螺纹联接是利用螺纹零件构成可拆卸的固定联接。螺纹联接具有结构简单、紧固 可靠、装拆迅速方便的特点，因此应用极为广泛。 螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接四种， 它们的结构、主要尺寸关系、特点及应用见表。 表 螺纹联接的基本类型 类型螺栓联接双头螺柱联接螺钉联接紧定螺钉联接 结构受拉螺栓 受剪螺栓 特点 和 应用 螺栓穿过被联接件的通孔， 与螺母组合使用，结构简单、 装拆方便，适用于被联接件 厚度不大且能够从两面进行 装配的场合 将螺柱上螺纹较短

12、的一端旋入并紧定 在被联接件之一的 螺纹孔中，不再拆 下，适用于被联接 件之一较厚不宜制 作通孔及需经常拆 卸，联接紧固或紧 密程度要求较高的 场合 螺钉穿过较薄被 联接件的通孔，直接 旋入较厚被联接件的 螺纹孔中，不用螺母， 结构紧凑，适用于被 联接之一较厚，受力 不大，且不经常装拆， 联接紧固或紧密程度 要求不太高的场合 利用螺钉的末端 顶住另一被联接 件的凹坑中，以 固定两零件的相 对位置，可传递 不大的横向力或 转矩 5.1.6 螺纹联接的预紧和防松方法 螺纹联接的预紧 绝大多数螺纹联接，装配时都需要把螺母拧紧，使螺栓和被联接件受到 预紧力的作用，这种联接叫做紧螺纹联接。也有少数情况，

13、螺纹联接在装 配时不拧紧，这种联接叫做松螺纹联接。 螺纹联接预紧的目的是增强联接的刚性，提高紧密性和防松能力，确保 联接安全工作。一般螺母的拧紧靠经验控制。重要的紧螺纹联接，在装配 时常用测力矩扳手和定力矩扳手控制预紧力的大小。 2螺纹联接的防松方法 螺纹联接件常为单线螺纹，满足自锁条件。在受静载荷和工作温度变化 不大时，不会自行脱落。但在受冲击、振动和变载荷作用下，以及工作温 度变化很大时，这种联接有可能自松，影响工作，甚至发生事故。为了保 证螺纹联接安全可靠，必须采取有效的防松措施。 常用的防松措施有摩擦力防松和机械防松两类。 5.1.6 螺纹联接的预紧和防松方法 表 螺纹联接防松方法简表

14、 摩擦力防松 弹簧垫圈 弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被 压平，其反弹力使螺纹间保持压紧力和摩 擦力。结构简单、工作可靠、应用较广泛 对顶螺母 利用主、副螺母的对顶作用使螺栓始终受到附加的拉力和附加 的摩擦力。结构简单，用于低速重载场合，外廓尺寸大，应用不 如弹簧垫圈普遍 利用机械方 法防松 槽形螺母和开口销 在旋紧槽形螺母后，螺栓被钻孔。销钉 在螺母槽内插入孔中，使螺母和螺栓不能 产生相对转动。 安全可靠，应用较广 止动垫片 在旋紧螺母后，止动垫圈一侧被折转；垫圈另一侧折于固定 处，可固定螺母与被联接件的相对位置；要求有固定垫片的结构 圆螺母和止动垫圈 将垫圈内翅插入键槽内，而外翅翻入圆

15、螺母的沟槽中，使螺母和螺杆没有相对运 动。常用于滚动轴承的固定 串金属丝 螺钉紧固后，在螺钉头部小孔中串入铁丝，但应注意串孔方 向为旋紧方向。简单安全，常用于无螺母的螺钉连接 其他方法防 松 冲点防松 用冲头冲23点 粘结法防松 用粘合剂涂于螺纹旋合表面,拧紧螺母后粘合剂能自行固化,防松 效果良好 5.2 螺旋传动 螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求。它主要用 于将回转运动转变为直线运动，同时传递动力。如图所示，借助开合螺母 与长螺杆啮合实现车床纵向进给运动。 螺旋传动的优点是结构简单，承载能力大，传动平稳无噪声，能实 现自锁要求，传动精度高，孤广泛应用于机床进给机构、螺旋起重

16、机和 螺旋压力机中，缺点是螺纹之间产生较大的相对滑动，摩擦磨损严重， 传动效率低.但由于滚动螺旋和静压螺旋的应用使磨损和效率问题得到了 很大的改善。螺旋传动在机床、起重机械、锻压设备等场合应用广泛。 常用螺旋传动有：普通螺旋传动、相对位移螺旋传动、差动位移螺 旋传动和滚珠螺旋传动。 机床刀架进给机构 5.2.1 普通螺旋传动 普通螺旋传动是由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。其螺杆（或螺母）的移动方向 不仅与螺杆(或螺母)的回转方向有关，还和螺旋方向有关。螺杆或螺母的移动方向 可用左、右手螺旋法则来判定：左旋螺杆（或螺母）伸左手，右旋螺杆（或螺母） 伸右手，并半握拳，四指顺着螺杆（或螺母）的旋转方向

17、，大拇指的指向即为螺杆 （或螺母）的移动方向。若螺杆原地转动，螺母移动时，与大拇指指向相反方向， 即为螺母移动方向。 在普通螺旋传动中，螺杆(或螺母)的移动距离，由导程决定。即： 式中： L移动距离，mmmin； n转速，rmin； S导程，mm。 SnL 螺杆或螺母移动方向判定 5.2.1 普通螺旋传动 普通螺旋传动的应用形式有： （1）螺母不动，螺杆回转并作直线运动：如千斤顶、台式虎钳等； （2）螺杆不动，螺母回转并作直线运动：如龙门刨床垂直刀架的水平移动、千 斤顶等； （3）螺杆原地回转，螺母作直线运动：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横向进给； （4）螺母原位回转

18、，螺杆往复运动：如应力试验机上的观察镜螺旋调整装置。 螺杆位移的台式虎钳螺旋千斤顶 螺杆原位回转，螺母往复运动 螺母原位回转螺杆往复运动 5.2.2 相对位移螺旋传动 下图为相时位移螺旋传动在自动定心夹具上的应用实例。 在螺杆1上，A段为左旋螺纹，B段为右旋螺纹，这两段螺纹的 导程相等。当螺杆1在支架3的支承内转动时，两个滑动螺母2和4 将产生较快的相对运动，以等速趋近或远离，达到使夹具自动定 心的要求。 相对位移螺旋传动，常用于机械加工的自动定心装置和常用 两脚划规中。 相对位移螺旋机构 5.2.3 差动螺旋传动 在有些微调装置如测微器、分度机构、机床刀具微调机构中，常希望在主动件 转动较大

19、角度时，从动件只作微量位移。这时可采用差动位移螺旋传动。 如图所示，螺杆1分别与机架3及活动螺母2组成a和b两段螺旋副， a段为固定 螺母，b段为活动螺母，它不能回转而能沿机架导向槽内移动，两段螺纹旋向相同， 当螺杆转动，螺母2的实际移动距离为： 如两段螺纹旋向相反，则实际移动距离为： 式中：L活动螺母实际移动距离； n丝杆1的转速； Sa固定螺母的导程； Sb活动螺母的导程。 计算结果L为“+”值，说明活动螺母2的实际移动方向与螺杆1相同，反 之，与螺杆1移动方向相反。 差动位移螺旋机构 )( ba SSnL )( ba SSnL 5.2.4 滚珠螺旋传动 普通螺旋传动具有许多优点，但其螺旋

20、副的摩擦是滑动摩擦，磨损严重，影响传动精度， 效率低，不能满足高速度、高效率和高精度的传动要求。为改善螺旋传动的功能，可将螺旋副 做成滚道，并在滚道间充满滚珠，使螺旋副的摩擦成为滚动摩擦，这种螺旋称为滚珠螺旋或滚 珠丝杠。 滚珠螺旋按滚珠循环方式可分为外循环式和内循环式两种。 滚珠螺旋传动的特点： （1）摩擦损失小，效率较高（90以上），摩擦因数约为0.0020.005，且与运转速度关 系不大，所以起动转矩接近于运转转矩，运转稳定。 （2）磨损很小，可调整方法消除间隙并产生一定的预变形来增加刚度，故传动精度很高。 （3）不具有自锁性，可以变直线运动为旋转运动。 但滚珠螺旋传动的结构复杂，制造困

21、难，成本高；有些机构中为防止逆转，还需另加自锁 机构。 由于滚珠螺旋传动具有以上一些优点，早已在汽车和拖拉机转向机构中得到应用，目前主 要应用在精密传动的数控机床上，以及自动控制装置和精密测量仪器中。 滚珠螺旋传动 5.3 普通螺旋传动的应用 1. 实验目的 (1)熟悉普通螺旋传动的应用形式； (2)掌握连接件的安装与拆卸方法； (3)熟悉常用装拆工具的用法。 2. 实验内容 (1)观察普通螺旋传动的应用形式； (2)安装与拆卸螺纹连接件。 3. 实验工具 旋具（螺丝刀）、各种类型的扳手、手锤、机油、冲子、铲子、尖嘴钳、锉刀、 零件存放盘等 4. 实验过程 (1)观察普通螺旋传动 螺母固定不动、螺杆回转并作直线运动 此形式通常应用于台虎钳、螺旋压力机，干分尺等。 螺杆固定不动螺母回转并作直线运动 此形式通常应用于螺旋千斤顶、插齿机刀架传动等。 螺杆回转螺母作直线运动 此形式通常应用于机床工作台移动机构、机床的滑板移动机构等 螺母回转螺杆作直线运动 此形式通常应用于应力试验机上的观察镜螺旋调整装置。 5.3 普通螺旋传动的应用 (2)螺纹连接件的拆卸 选择好工具，观察拆装螺纹连接件的扳手空间，正确选用扳手规格，按顺序 拆卸，并将拆卸零件按顺序摆放在零件存放盘内，边拆卸边观察连接结构及螺 纹防