螺旋传动的分类、特点及其应用

螺旋传动一般是将旋转运动变成直线运动，或反过来将直线运动变为旋转运动，并同时进行能量和力的传递

螺旋传动按用途可分为：以传递动力为主的传力螺旋，如螺旋千斤顶和螺旋压力机；以传递运动为主，精度要求较高的传导螺旋，如金属切削机床的进给丝杠；调整零件相互位置的调整螺旋，如轧钢机轧辊的压下螺旋等

螺旋传动按螺纹间摩擦状态又可分为滑动螺旋、滚动螺旋与静压螺旋三大类，它们的特点及适用场合详见下表

类别

特点

应用举例

滑

动

螺

旋

① 结构简单，加工方便，成本低廉

② 当螺纹升角小于摩擦角时，能自锁

③ 传动平稳

④ 摩擦阻力大，效率较低，仅在0.3~0.7之间，自锁时低于0.5，常在0.3~0.4之间

⑤ 螺纹间有侧向间隙，反向时有空行程，定位精度及轴向刚度较差

⑥ 磨损快

⑦ 低速及微调时可能出现爬行

广泛用于金属切削机床进给和分度机构的传导螺旋、摩擦压力机及千斤顶的传力螺旋

滚

动

螺

旋

① 传动效率高达0.9~0.98，平均为滑动螺旋的2~3倍，可节省动力1/2~3/4，有利于主机的小型化及减轻劳动强度

② 摩擦力矩小，接触刚度高，使温升及热变形减小，有利于改善主机的动态特性和提高工作精度

③ 工作寿命长，平均可达滑动螺旋的10倍左右

④ 传动无间隙，无爬行，运转平稳，传动精度高

⑤ 具有很好的高速性能，其临界转速d₀n值(d₀为滚珠丝杠公称直径，mm；n为转速，r/min)可达2×10⁵以上，可实现线速度120m/min的高速驱动

⑥ 具有传动的可逆性，既可把旋转运动变为直线运动，也可把直线运动转化为旋转运动，且逆传动效率与正传动效率相近

⑦ 已经实现系列尺寸标准化，并出现了冷轧滚珠丝杠，提供了多用途的廉价产品，应用于精度要求不很高的场合，节能并延长寿命

⑧ 不能自锁

⑨ 抗冲击振动性能较差

⑩ 承受径向载荷的能力差

结构较复杂(但结构比静压螺旋简单且维修方便)，成本较高

随机电一体化技术而迅速发展起来，广泛运用于各种精度的数控机床、加工中心、FMS柔性制造系统、电子设备，如电视摄像机、雷达天线、计算机、飞行器；宇航设备，如飞机襟翼及尾翼、起落架及登月飞船着陆器、战斗机弹射椅、直升机调速器等；各种仪器仪表，如X射线测量仪、扫描显微镜、液压脉冲马达、X-Y自动绘图仪、万能拉力材料试验机等；交通运输、起重装卸机械、如汽车转向器、船舰转向机构、起重机提升装置，客运索道等；钢铁冶金设备，如高炉出铁槽控制装置、热轧整边和矫平机械、冷轧机调宽机构。此外，核工业及武器系统、医疗机械、化工机械、轻工、印刷、纺织、办公、建筑等均已广泛应用

近年滚珠丝杠市场需求以每年30%的高速递增，应用领域迅速扩大

静

压

螺

旋

① 摩擦阻力小，传动效率高(可达0.99)

② 承载能力大，刚度大，抗振性好，传动平稳

③ 磨损小，寿命长

④ 能实现无间隙正反向传动，定位精度高

⑤ 油膜有均化螺旋螺母误差的作用，大大提高了传动精度

⑥ 传动具有可逆性

⑦ 结构复杂，加工困难，安装调整较困难

⑧ 需要一套压力稳定、温度恒定、过滤要求较高的供油系统

⑨ 不能自锁

精密机床进给及分度机构的传导螺旋，如高精度螺纹磨床、非圆齿轮插齿机、变型机床等

注：本章仅介绍滑动螺旋及滚动螺旋，有关静压螺旋传动的设计计算可参考文献。