螺杆螺母传动机构设计方式探究

徐振振

摘 要：在产品设计中需要转动、移动，螺旋传动是实现此种方式的有效模式。螺旋传动主要就是通过螺杆以及螺母构成，论述螺杆螺母传动机构的设计模式与手段，可以提升二者的配精密度，降低运行过程中产生的噪声问题。基于此，该文主要分析了螺杆螺母传动机构的作用，了解了螺杆与螺母传动类型，探究了螺杆螺母传动机构的设计方式与手段，仅供参考。

关键词：螺杆螺母传动；机构设计；支承方式

中图分类号：TB47 文献标志码：A

螺旋传动主要就是利用旋转运动变换为直线运动或者将直线运动转变为旋转运动的方式。螺旋传动根据在机械中的作用力可以划分为传力螺旋传动模式、传到螺旋传动以及调整螺旋传动集中类型。按其在机械中的作用可分为：传力螺旋传动、传导螺旋传动以及调整螺旋传动，该文主要介绍了滚珠丝杠螺母机构。

1 螺杆螺母传动机构作用

螺杆就是在外表面上切有螺旋槽圆柱体会在切有锥面的螺旋槽圆锥。螺杆有着不同类型的头。而螺母就是螺帽，配合螺杆应用，具有紧固作用。在生产制造中根据元件材质的不同可以划分为不同的类型。螺母利用内侧的螺纹可以实现与螺杆的连接。其可以分为不锈钢、铜材、合金和锌铜合金螺母等不同材质。

1.1 传力螺旋传动

基于传递为主要内容，可以通过较小的转矩转动，产生一定的轴向运动以及轴向力。一般情况下主要在低转速的环境中工作。

1.2 传导螺旋传动

以传递运动为主要模式，可以长时间地实现连续作业，传动精度较高。

1.3 调整螺旋传动

调整螺旋传动主要的作用就是调整或者固定相关零部件，使其处于对应的位置中。

2 螺杆与螺母传动类型

2.1 滑动螺旋传动

滑动螺旋传动通常称为普通滑动螺旋传动。滑动螺杆一般采用梯形、锯齿螺纹。多数状况之下应用梯形螺纹，锯齿螺纹在单边受力状态中应用。而由于加工强度相对较低，很少应用此种类型的螺纹。三角螺纹具有调节应力小的特征，具有机构精度较低的螺旋线。在一般情况下，螺纹的升程与摩擦系数之间没有严格的区别，轴向力虽然较大，但是其扭矩力度相对较小，螺旋力利用此原理可以达到增益机械的效果。

2.2 静液压传动

螺纹工作面中形成了一种液体静压油膜类型的螺旋传动模式。静压螺旋传动摩擦系数相对较小。

2.3 滚动螺旋传动

用滚动体在螺纹工作面间实现滚动摩擦的螺旋传动，又称滚珠丝杠传动。滚动体通常为滚珠，也有用滚子的。

3 螺杆螺母传动机构的设计方式与手段

在螺杆螺母传动机构的设计过程中，要根据规范要求合理开展，明确设计原理，系统评估分析，重视结构设计、螺杆材料选定以及结构设计、轴向间隙的调整与预紧支承方式与制动、润滑等相关内容，其具体如下：

3.1 设计原理评估阶段

螺杆材料要符合标准，根据要求应用标准金属螺杆，加工两头，螺母则要应用塑料的POM材质，进行快速成型加工处理。在螺杆与螺母之间放入润滑脂，再进行测试验证，合格之后方可运行。

3.2 结构设计阶段

在螺杆材料应用塑料件开模成型之后，在结构设计过程中要综合应用功能、要求以及环境等因素，对其系统分析，了解工程塑料是否可以满足强度要求，模具成型能否满足直线度以及螺纹精度的各项要求，解决存在的尺寸缩小问题，分析螺母与螺杆配合精密度以及耐磨性等因素。综合各种因素，对其进行结构设计，其具体如下：

3.3 螺杆材料选定以及结构设计分析

在应用中此组件有着较为严格的运动耐磨要求，但是由于其主要在内部装饰中应用，在操作中日常润滑维护相对较为复杂，基于成本角度分析不设计油槽。在设计中要选择具有良好耐磨性能且又可以承受一定径向压力的材质，对此可以应用PET+GF作为螺杆的材料。

在进行模具结构设计过程中，要综合其结构特征，分析强度以及成型直线度等因素。在设计过程中要利用新技术手段，通过一体成型等技术进行处理，在操作中为了避免成型而诱发的毛边问题，就要及时处理，避免螺纹被切除过多，要避免其出现表面缩水等问题。

3.4 轴向间隙的调整与预紧

螺杆螺母属于一种螺旋传动机构。其主要的作用就是通过利用旋转运动变换为直线运动，也可以将直线运动变换为一种旋转运动模式。可以分为基于传递能量为主要内容的形式，也有基于传递运动为主要内容的形式，还有可以调整零件相对位置的螺旋传动类型等。螺母机构有可以分为滑动摩擦以及滚动摩擦不同类型。整体上来说，螺杆的机构结构简单，加工也较为方便，成本低廉。

螺杆螺母单一方向的传动精度具有严格的要求，其对于轴向间隙要求也较为严格，这样才可以保证其反向传动精度。轴向间隙的主要作用就是承载滚珠与滚道型面接触点之间产生的弹性变形而造成的螺母位移量以及螺母间隙之和。

在一般状况之下主要就是通过双螺母预紧的方式进行处理，将弹性变形控制在合理的范围中，达到减小以及消除轴向间隙的作用，也可以提升整体的刚度。应用此种方式消除轴向间隙要注意以下几点：

预紧力大小适宜，避免过小或者过大，如果其过小则无法保证达到无隙传动，而如果整体过大则就会导致驱动力矩限值增大，这样就会降低其整体的效率，缩短应用期限。同时，要重视减小丝杠安装位置以及驱动位置的间隙，避免其影响整体的精度。

现阶段，较为常见的消除轴向间隙的结构主要可以分为3种：

（1）墊片调隙式。通过螺钉连接到螺母凸缘位置，在凸缘位置添加垫片。适当调整垫片厚度，达到螺母微量轴向位移的效果，消除轴向间隙在运行中产生的预紧力。此种方式结构整体紧凑，稳定可靠，调整也较为便捷，在实践中应用广泛，在管道磨损的时候不能对其进行随意调整，要及时更换垫圈，主要就是在精密的传动机构中应用。

（2）螺纹调隙式。 在螺母中的一个外端中含有凸缘；而在另一个外端中制有螺纹，通过2个圆螺母固定，表面2个螺母相对转动。旋转圆螺母可以达到调整消除间隙的作用，也可以产生一些预紧力的效果。此种方式结构紧凑，调整便捷，但是缺乏精确性。

（3）齿差调隙式。螺母的凸缘位置上含有圆柱外齿轮，这些齿轮与内齿圈啮合，将内齿圈通过螺钉等固定。在进行调整的时候要处理内齿圈，螺母相对角位移，进而产生轴向相对位移，固定内齿圈，达到消除间隙的效果。此种方式工作可靠，结构相对较为复杂。

3.5 支承方式与制动

（1）支承方式。支承主要的作用就是为了保证其整体的刚度与精度，在实际中要选择合适的方式与手段。应用刚度较高、摩擦力较小、高运转精度的轴承，可以保证其刚度符合要求。

（2）制动装置。安装制动装置达到传动要求，在垂直传动中更是如此。

3.6 润滑

合理地应用润滑剂可以增强整体的耐磨性，体恒传动效率。润滑剂主要包括润滑油、润滑脂。润滑油就是一般机油，可以利用螺母的油孔注入螺纹滚道之中；润滑脂主要就是锂基油脂，用在螺纹滚道以及安装螺母壳体空间范围中。

4 结语

螺杆螺母是重要的零部件，了解螺杆螺母的传动机构，对其合理设计，可以提升整体的性能指标，增强耐磨性，增强传动效率。在实践中，要综合具体状况合理开展，明确设计原理，系统评估分析，重视结构设计、螺杆材料选定以及结构设计、轴向间隙的调整与预紧支承方式与制动、润滑等相关内容，合理规范螺杆螺母的各项性能指标，进而从根本上保证螺杆螺母传动机构的合理性。

参考文献

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