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机械机构创新设计及应用 课程论文 （2015年春季学期） 题目： 螺旋传动误差分析 姓名： 韩威 1120810613 班级： 1208106 专业： 机械设计制造及其自动化 哈尔滨工业大学机电工程学院 要求 按撰写规范独立完成课程论文撰写，拒绝雷同 除课程论文外，最好包含自己的学习心得体会 大作业需同时提交打印稿和电子文档予以存档，电子文档由班长收齐（缺电子文档得零分），统一发送至：jkliu@hit.edu.cn 成 绩： 评阅人： 正文 1 螺旋传动模型 螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式，由于机电一体化系统的机械结构要求有较小的摩擦、较高的精度和刚性，因此，需要精密设计来保证螺旋传动的精度。螺旋传动是利用螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动变为直线运动，其运动关系为 式中： L为螺杆(或螺母)的位移 为导程 为螺杆和螺母间的相对转角 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。影响滑动螺旋传动精度的因素主要有螺纹参数误差、螺杆轴向窜动误差、偏斜误差、温度误差等。螺杆轴向窜动误差，如图1所示，若螺杆轴肩的端面与轴承的止推面不垂直于螺杆轴线而分别有和 和 图1 螺杆轴向窜动误差 螺杆轴向窜动误差是周期性变化的，以螺杆转动一周为一个循环，最大的轴向窜动误差计算公式为 式中D为螺杆轴肩的直径 取 和 其中，为螺杆轴肩的端面与螺杆轴线的垂直面的夹角，为轴承的止推面与螺杆轴线的垂直面的夹角取 和2轴向窜动 根据 和2.1 状态一： 设理想状态为螺杆轴肩的端面与轴承的止推面都垂直于螺杆轴线，实际它们并不垂直而是有的偏差，如图2所示。螺旋传动工作时，设螺杆轴肩端面的起始位置为 。此时与轴承的止推面在一个平面上，相互吻合，螺杆转动一周为一个循环，则当螺杆轴肩端面位于位置时，轴向窜动误差将最大，如图2所示，为 通过分析几何关系，可知=或 2.2 状态二： 当时，如图3所示，螺杆轴肩的端面不垂直于螺杆轴线而是有偏差，轴承的止推面也不垂直于螺杆轴线而有的偏差。传动系统运行时，设螺杆轴肩端面的起始位置为AB，螺杆转动一周为一个循环，则当螺杆轴肩端面位于位置时，轴向窜动误差最大，如图3所示，为 由几何关系，可知。即，取和 图 状态二： 2.3 状态三： 当时，如图4所示，螺杆轴肩的端面和轴承的止推面不处于理想状态，而是分别有 和 ，则 位置时，轴向窜动误差值最大，如图4所示， 为 通过几何关系，即可知。即，取和 图4状态三： 2.4 初步结论 因此，螺旋传动的最大轴向窜动误差计算公式中的参数取和中较小者。通过上述分析，可知螺旋传动中螺杆轴肩的端面、轴承的止推面存在的形位误差是引起螺杆轴向窜动误 差的重要因素。因此，在机械设计时，螺旋传动中的螺杆轴肩端面、轴承止推面的形状公差、位置公差需根据传动精度要求进行设计。 3螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响 3.1螺纹大、小径误差对互换性的影响 从加工工艺上和使用强度上考虑，实际加工出的内螺纹大径和外螺纹小径的牙底处均略呈圆弧状，为了防止旋合时在该处发生干涉，螺纹结合规定在大径和小径上不准接触，因此，规定内螺纹的大、小径的实际尺寸分别大于外螺纹的大、小径的实际尺寸。但是内螺纹的小径过大或外螺纹的大径过小，会减小螺纹的接触高度，从而影响螺纹的连接可靠性，所以也必须加以限制。为此，螺纹的顶径，即内螺纹的小径和外螺纹的大径设有公差。 从互换性角度来看，对内螺纹大径只要求与外螺纹大径之间不发生干涉，因此内螺纹只需限制其最小的大径，而外螺纹小径不仅要与内螺纹小径保持间隙，还应考虑牙底对外螺纹强度的影响，所以外螺纹除需限制其最大的小径外，还要考虑牙底的形状，限制其最小的圆弧半径。 3.2螺距误差对互换性的影响 螺距的精度主要是由加工设备的精度来保证的。螺距误差使内、外螺纹的结合发生干涉，影响旋合性，并且在螺纹旋合长度内使实际接触的牙数减少，影响螺纹连接的可靠性。 旋合长度有关的累积误差和与旋合长度无关的局部误差。从互换性角度看，螺距的累积误差是主要的。 国家标准对普通螺纹不采用规定螺距公差的办法，而是采取将外螺纹中径减小或内螺纹中径增大的方法，抵消螺距误差的影响，以保证达到旋合的目的。由螺距误差换算的中径的补偿值，称为螺距误差的中径当量，用fp 或Fp表示。 3.3 牙侧角误差对互换性的影响 螺纹的牙侧角误差是由于刀具刃磨不正确而引起牙型角存在误差（即a实际≠a），或由于刀具安装位置不正确而造成左、右牙侧角不相等（即a1≠a2）形成的，也可能是由于上述两个因素共同形成的。牙侧