螺桿螺母傳動機構設計方式探究

徐振振

摘 要：在產品設計中需要轉動、移動，螺旋傳動是實現此種方式的有效模式。螺旋傳動主要就是通過螺桿以及螺母構成，論述螺桿螺母傳動機構的設計模式與手段，可以提升二者的配精密度，降低運行過程中產生的噪聲問題。基于此，該文主要分析了螺桿螺母傳動機構的作用，了解了螺桿與螺母傳動類型，探究了螺桿螺母傳動機構的設計方式與手段，僅供參考。

關鍵詞：螺桿螺母傳動；機構設計；支承方式

中圖分類號：TB47 文獻標志碼：A

螺旋傳動主要就是利用旋轉運動變換為直線運動或者將直線運動轉變為旋轉運動的方式。螺旋傳動根據在機械中的作用力可以劃分為傳力螺旋傳動模式、傳到螺旋傳動以及調整螺旋傳動集中類型。按其在機械中的作用可分為：傳力螺旋傳動、傳導螺旋傳動以及調整螺旋傳動，該文主要介紹了滾珠絲杠螺母機構。

1 螺桿螺母傳動機構作用

螺桿就是在外表面上切有螺旋槽圓柱體會在切有錐面的螺旋槽圓錐。螺桿有著不同類型的頭。而螺母就是螺帽，配合螺桿應用，具有緊固作用。在生產制造中根據元件材質的不同可以劃分為不同的類型。螺母利用內側的螺紋可以實現與螺桿的連接。其可以分為不銹鋼、銅材、合金和鋅銅合金螺母等不同材質。

1.1 傳力螺旋傳動

基于傳遞為主要內容，可以通過較小的轉矩轉動，產生一定的軸向運動以及軸向力。一般情況下主要在低轉速的環境中工作。

1.2 傳導螺旋傳動

以傳遞運動為主要模式，可以長時間地實現連續作業，傳動精度較高。

1.3 調整螺旋傳動

調整螺旋傳動主要的作用就是調整或者固定相關零部件，使其處于對應的位置中。

2 螺桿與螺母傳動類型

2.1 滑動螺旋傳動

滑動螺旋傳動通常稱為普通滑動螺旋傳動。滑動螺桿一般采用梯形、鋸齒螺紋。多數狀況之下應用梯形螺紋，鋸齒螺紋在單邊受力狀態中應用。而由于加工強度相對較低，很少應用此種類型的螺紋。三角螺紋具有調節應力小的特征，具有機構精度較低的螺旋線。在一般情況下，螺紋的升程與摩擦系數之間沒有嚴格的區別，軸向力雖然較大，但是其扭矩力度相對較小，螺旋力利用此原理可以達到增益機械的效果。

2.2 靜液壓傳動

螺紋工作面中形成了一種液體靜壓油膜類型的螺旋傳動模式。靜壓螺旋傳動摩擦系數相對較小。

2.3 滾動螺旋傳動

用滾動體在螺紋工作面間實現滾動摩擦的螺旋傳動，又稱滾珠絲杠傳動。滾動體通常為滾珠，也有用滾子的。

3 螺桿螺母傳動機構的設計方式與手段

在螺桿螺母傳動機構的設計過程中，要根據規范要求合理開展，明確設計原理，系統評估分析，重視結構設計、螺桿材料選定以及結構設計、軸向間隙的調整與預緊支承方式與制動、潤滑等相關內容，其具體如下：

3.1 設計原理評估階段

螺桿材料要符合標準，根據要求應用標準金屬螺桿，加工兩頭，螺母則要應用塑料的POM材質，進行快速成型加工處理。在螺桿與螺母之間放入潤滑脂，再進行測試驗證，合格之后方可運行。

3.2 結構設計階段

在螺桿材料應用塑料件開模成型之后，在結構設計過程中要綜合應用功能、要求以及環境等因素，對其系統分析，了解工程塑料是否可以滿足強度要求，模具成型能否滿足直線度以及螺紋精度的各項要求，解決存在的尺寸縮小問題，分析螺母與螺桿配合精密度以及耐磨性等因素。綜合各種因素，對其進行結構設計，其具體如下：

3.3 螺桿材料選定以及結構設計分析

在應用中此組件有著較為嚴格的運動耐磨要求，但是由于其主要在內部裝飾中應用，在操作中日常潤滑維護相對較為復雜，基于成本角度分析不設計油槽。在設計中要選擇具有良好耐磨性能且又可以承受一定徑向壓力的材質，對此可以應用PET+GF作為螺桿的材料。

在進行模具結構設計過程中，要綜合其結構特征，分析強度以及成型直線度等因素。在設計過程中要利用新技術手段，通過一體成型等技術進行處理，在操作中為了避免成型而誘發的毛邊問題，就要及時處理，避免螺紋被切除過多，要避免其出現表面縮水等問題。

3.4 軸向間隙的調整與預緊

螺桿螺母屬于一種螺旋傳動機構。其主要的作用就是通過利用旋轉運動變換為直線運動，也可以將直線運動變換為一種旋轉運動模式。可以分為基于傳遞能量為主要內容的形式，也有基于傳遞運動為主要內容的形式，還有可以調整零件相對位置的螺旋傳動類型等。螺母機構有可以分為滑動摩擦以及滾動摩擦不同類型。整體上來說，螺桿的機構結構簡單，加工也較為方便，成本低廉。

螺桿螺母單一方向的傳動精度具有嚴格的要求，其對于軸向間隙要求也較為嚴格，這樣才可以保證其反向傳動精度。軸向間隙的主要作用就是承載滾珠與滾道型面接觸點之間產生的彈性變形而造成的螺母位移量以及螺母間隙之和。

在一般狀況之下主要就是通過雙螺母預緊的方式進行處理，將彈性變形控制在合理的范圍中，達到減小以及消除軸向間隙的作用，也可以提升整體的剛度。應用此種方式消除軸向間隙要注意以下幾點：

預緊力大小適宜，避免過小或者過大，如果其過小則無法保證達到無隙傳動，而如果整體過大則就會導致驅動力矩限值增大，這樣就會降低其整體的效率，縮短應用期限。同時，要重視減小絲杠安裝位置以及驅動位置的間隙，避免其影響整體的精度。

現階段，較為常見的消除軸向間隙的結構主要可以分為3種：

（1）墊片調隙式。通過螺釘連接到螺母凸緣位置，在凸緣位置添加墊片。適當調整墊片厚度，達到螺母微量軸向位移的效果，消除軸向間隙在運行中產生的預緊力。此種方式結構整體緊湊，穩定可靠，調整也較為便捷，在實踐中應用廣泛，在管道磨損的時候不能對其進行隨意調整，要及時更換墊圈，主要就是在精密的傳動機構中應用。

（2）螺紋調隙式。 在螺母中的一個外端中含有凸緣；而在另一個外端中制有螺紋，通過2個圓螺母固定，表面2個螺母相對轉動。旋轉圓螺母可以達到調整消除間隙的作用，也可以產生一些預緊力的效果。此種方式結構緊湊，調整便捷，但是缺乏精確性。

（3）齒差調隙式。螺母的凸緣位置上含有圓柱外齒輪，這些齒輪與內齒圈嚙合，將內齒圈通過螺釘等固定。在進行調整的時候要處理內齒圈，螺母相對角位移，進而產生軸向相對位移，固定內齒圈，達到消除間隙的效果。此種方式工作可靠，結構相對較為復雜。

3.5 支承方式與制動

（1）支承方式。支承主要的作用就是為了保證其整體的剛度與精度，在實際中要選擇合適的方式與手段。應用剛度較高、摩擦力較小、高運轉精度的軸承，可以保證其剛度符合要求。

（2）制動裝置。安裝制動裝置達到傳動要求，在垂直傳動中更是如此。

3.6 潤滑

合理地應用潤滑劑可以增強整體的耐磨性，體恒傳動效率。潤滑劑主要包括潤滑油、潤滑脂。潤滑油就是一般機油，可以利用螺母的油孔注入螺紋滾道之中；潤滑脂主要就是鋰基油脂，用在螺紋滾道以及安裝螺母殼體空間范圍中。

4 結語

螺桿螺母是重要的零部件，了解螺桿螺母的傳動機構，對其合理設計，可以提升整體的性能指標，增強耐磨性，增強傳動效率。在實踐中，要綜合具體狀況合理開展，明確設計原理，系統評估分析，重視結構設計、螺桿材料選定以及結構設計、軸向間隙的調整與預緊支承方式與制動、潤滑等相關內容，合理規范螺桿螺母的各項性能指標，進而從根本上保證螺桿螺母傳動機構的合理性。

參考文獻

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