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2023-06-22
螺旋传动的特点及应用领域
【摘要】：任务引领通过观察与操作回答以下问题：1.螺旋传动有哪些特点？1）单螺旋传动如图3.2所示为单螺旋传动。螺旋传动具有增力性。主要用于增力的螺旋传动，也称传力螺旋。此时，螺旋传动主要用于转换运动形式，传递运动，故称传导螺旋。这种螺旋传动称为复式螺旋传动。
活动情境
观察车床或台虎钳丝杠的工作情况。
任务要求
理解丝杠（或台虎钳）的工作原理，掌握运动方向的判断方法，学会计算螺杆或螺旋运动速度、移动距离。
任务引领
通过观察与操作回答以下问题：
1.螺旋传动有哪些特点？
2.螺旋传动都应用在哪些场合？应如何安装它？
归纳总结
螺旋传动由螺杆、螺母和机架组成。它能将回转运动转换为直线运动，同时具有增力性能。由于螺旋传动具有结构简单、工作连续平稳、承受载荷大以及能实现自锁等优点，因此在各种机械设备中得到了广泛的应用。按螺旋副间摩擦状态的不同，螺旋传动可分为滑动螺旋传动、滚动螺旋传动和静压螺旋传动。
3.1.1 滑动螺旋传动
按传动中所含螺旋副的数目，滑动螺旋传动可分为单螺旋传动和双螺旋传动。
1）单螺旋传动
如图3.2所示为单螺旋传动。按照导程的定义，螺杆相对于螺母转动一周，则螺母相对于螺杆轴向移动一个导程的距离。因此，当螺杆1转过φ角时，移动螺母2的位移s为
图3.2 单螺旋传动
1—螺杆；2—移动螺母；3—机架
螺旋传动中螺纹副的相对移动方向可按左（右）手定则判别：左旋螺纹用左手，右旋螺纹用右手。设螺杆传动，以四指弯曲方向代表螺杆的转动方向，则大拇指所示即为螺杆相对于螺母的运动方向。螺母转动时，也可按同样方法判别。
螺旋传动具有增力性。如图3.3和图3.4所示的螺旋千斤顶和螺旋压力机，即利用了螺旋传动的增力特性。主要用于增力的螺旋传动，也称传力螺旋。
图3.3 螺旋千斤顶
1—螺母；2—螺杆
图3.4 螺旋压力机
1—螺母；2—螺杆
在如图3.5所示的车床丝杠传动中，丝杠（螺杆）转动，而螺母带同刀架实现纵向进给运动。此时，螺旋传动主要用于转换运动形式，传递运动，故称传导螺旋。相似的应用还可见于摇臂钻床的摇臂升降机构和牛头刨床工作台的升降机构等。
图3.5 车床丝杠传动
图3.6 双螺旋传动
1—螺杆；2—螺母；3—机架
2）双螺旋传动
将图3.2中的转动副A也改为螺旋副，便可得到如图3.6所示的双螺旋传动。设A和B处螺旋副的导程分别为LA和LB，则当螺杆1转过φ角时，螺母2的位移为
式中，“-”号用于两螺旋副旋向相同时，“+”号用于两螺旋副旋向相反时。
由式（3.2）可知，当两螺旋副旋向相同时，若LA和LB相差很小，则螺母2的位移可达到很小，因此可实现微调。这种螺旋传动称为差动螺旋传动（或微动螺旋传动）。如图3.7所示，镗床镗刀的微调机构就利用了这种微调功能。
当如图3.6所示双螺旋传动中两处螺旋副的旋向相反时，则螺母2可实现快速移动。这种螺旋传动称为复式螺旋传动。如图3.8所示的台钳定心夹紧机构就利用这种特性来实现工作的快速夹紧。
图3.7 镗床镗刀的微调机构
1—螺杆；2—固定螺母；3—镗杆；4—镗刀（移动螺母）
图3.8 台钳定心夹紧机构
1—左螺母；2—右螺母；3—螺杆；4—机架；5—工件
3.1.2 滚动螺旋传动
如图3.9所示，滚动螺旋传动是将螺杆和螺母的螺纹做成滚道的形状，在滚道内装满滚动体，使螺旋机构工作时，螺杆和螺母间转化为滚动摩擦。滚道中有附加的滚动体返回通道及装置，以使滚动体在滚道内能循环滚动。
图3.9 滚动螺旋传动
3.1.3 静压螺旋传动
如图3.10所示，静压螺旋的螺杆仍为普通螺杆，但螺母每圈螺纹牙的两个侧面上都开有3~4个油腔。通过一套附加的供油系统给油腔内供油，靠压力油的油压来承受外载荷，从而使静压螺旋传动在工作时，螺旋副之间转化为液体摩擦。
图3.10 静压螺旋传动
自测题
一、填空题
1.快速夹具的双螺旋机构中，两处螺旋副的螺纹旋向________。
2.螺旋千斤顶利用了螺旋传动的________特性。
3.螺旋传动能将螺旋运动转换为________运动。
4.千分尺的微调装置采用________________传动。
5.数控机床等精度要求高的设备中，多采用________螺旋传动。
二、计算题
如图3.11所示为实现微调的差动螺旋机构。A处螺旋副为右旋，导程LA=2.8mm，现要求当螺杆转一周时，滑块向左移动0.2mm，试问B处螺旋副的旋向和导程LB。
图3.11 差动螺旋机构
1—机架；2—螺杆；3—滑块
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