一、导程与螺距的定义及关系
螺距(Pitch, P):相邻两螺纹牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
导程(Lead, L):丝杆旋转一周时,螺母沿轴向移动的距离。
单头螺纹:导程 = 螺距()。
多头螺纹:导程 = 螺距 × 头数()。
示例:若丝杆为 3 头螺纹,螺距为 5mm,则导程为 15mm。
二、对升降速度的影响
导程与速度的关系:
线性正相关:导程越大,相同转速下速度越快。例如,导程 10mm 的丝杆比 5mm 的速度快 1 倍。
应用场景:
快速升降:选择大导程(如 20mm),适用于自动化分拣设备。
准确定位:选择小导程(如 2mm),适用于数控机床进给系统。
螺距的间接影响:
螺距增 大(单头螺纹)时,导程同步增 大,速度提升。
多头螺纹通过增加头数提高导程,同时保持螺距较小,平衡速度与螺纹强度。
三、对负载能力的影响
导程与负载的关系:
反比例关系:导程增 大时,相同扭矩下负载能力下降。例如,导程翻倍,负载减半。
自锁临界值:导程角(为丝杆中径)超过当量摩擦角时,自锁失效,需额外制动。
螺距的影响:
螺距增 大(单头)时,螺纹接触面积减小,易导致丝杆磨损或变形,降低负载能力。
多头螺纹通过分散负载到多个螺纹牙,可提升承载能力,但需平衡导程与螺距的关系。
四、效率与自锁的平衡
导程角与效率:
导程角增 大,传动效率提高(如导程角 10° 时效率约 70%,5° 时约 50%),但自锁能力下降。
应用选择:
需自锁:导程角 ≤ 当量摩擦角(通常 3°~5°),牺牲部分效率。
需有效:导程角 > 当量摩擦角,搭配制动器实现安全制动。
螺距与螺纹强度:
螺距过大时,螺纹根部易产生应力集中,需通过材料升级(如高强度合金钢)或增 大丝杆直径补偿。
五、选型建议与工程实践
快速场景:
选择大导程(10~20mm)、多头螺纹(3~5 头),匹配高转速电机。
注意丝杆刚性校核,避免高速振动。
重载场景:
选择小导程(2~5mm)、单头螺纹,优先保证自锁与负载能力。
配合蜗轮蜗杆的低传动比(如 1:50),通过减速器放大扭矩。
恶劣环境优化:
高温环境:导程设计需预留热膨胀余量,避免卡死。
粉尘环境:大导程配合防尘罩,减少颗粒堆积影响。