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1、第六章 螺紋連接及螺旋傳動(dòng),概述,螺紋聯(lián)接的類型及螺紋聯(lián)接件,螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松,螺旋傳動(dòng)的基本形式,螺旋傳動(dòng),螺旋副中的摩擦與效率,6.1概述,功能通過螺桿與螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)測(cè)量、調(diào)整以及傳遞運(yùn)動(dòng)。 分類根據(jù)使用的目的分為 (1)示數(shù)螺旋傳動(dòng) (2)傳力螺旋傳動(dòng) (3)一般傳動(dòng)螺旋,示數(shù)螺旋傳動(dòng),傳力螺旋傳動(dòng),一般傳動(dòng)螺旋,62 螺旋傳動(dòng)的主要形式,如用一個(gè)三角形K沿螺旋線運(yùn)動(dòng)并使K平面始終通過圓柱體軸線YY-這樣就構(gòu)成了三角形螺紋。同樣改變平面圖形K，可得到矩形、梯形、鋸齒形、管螺紋 也可以設(shè)想底邊為,一、螺紋的形成,按牙型: 三角形螺紋、管螺紋 聯(lián)接螺

2、紋 矩形、梯形、鋸齒形螺紋傳動(dòng)螺紋 按位置： 內(nèi)螺紋在圓柱孔的內(nèi)表面形成的螺紋 外螺紋在圓柱孔的外表面形成的螺紋 三角形螺紋： 粗牙螺紋用于緊固件 細(xì)牙螺紋同樣的公稱直徑下，螺距最小，自鎖性好，適于薄壁細(xì)小零件和沖擊變載等 根據(jù)螺旋線繞行方向： 左旋如圖 右旋常用 根據(jù)螺旋線頭數(shù)： 單頭螺紋（n=1）用于聯(lián)接 雙頭螺紋（n=2）如圖 多線螺紋（n2）用于傳動(dòng),二、螺紋的類型,鋸齒形螺紋,三角形螺紋,矩形螺紋,梯形螺紋,,1）外徑（大徑）d（D）與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱 面直徑，亦稱公稱直徑 2）內(nèi)徑（小徑）d1(D1) 與外螺紋牙底相重

3、合的假想圓柱 面直徑 3）中徑d2 在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱 面的直徑，d20.5(d+d1),三、螺紋的主要參數(shù),4）螺 距 P 相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間 的軸向距離 5）導(dǎo)程（S）同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線 上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離 6）線 數(shù) n 螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n4 螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：L=nP,7）螺旋升角中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋 線軸線的平面的夾角 8）牙型角 螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角 9）牙型斜角螺紋牙的側(cè)

4、邊與螺紋軸線垂直平面的夾角,,二、螺紋的運(yùn)動(dòng)形式及特點(diǎn),l螺桿(或螺母)的位移； t螺距； n螺旋線頭數(shù)； 螺桿和螺母間的相對(duì)轉(zhuǎn)角。,,,二、螺紋的運(yùn)動(dòng)形式及特點(diǎn),螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)(a)。 螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)(b)。 螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿移動(dòng)(c) 螺桿固定，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)(d)。,螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng),螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng),差動(dòng)螺旋傳動(dòng),當(dāng) 、 相差很小時(shí)，L很小。差動(dòng)螺旋可用于各種測(cè)微及微動(dòng)裝置中。,,,,差動(dòng)螺旋微位移機(jī)構(gòu),差動(dòng)螺旋傳動(dòng),當(dāng)左、右兩段螺紋的旋向相反，若螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)K轉(zhuǎn)時(shí)，可動(dòng)螺母2的移動(dòng)距離為： 差動(dòng)螺旋變成快速移動(dòng)螺旋，即螺母2相對(duì)于螺母1快速靠近或離開。螺旋

5、裝置用于要求夾緊的夾具或鎖緊裝置中。,,螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn),降速傳動(dòng)比大。 傳動(dòng)精度高。 具有自鎖性能。 軸向牽引力(或壓力)大。 效率低、磨損快。,,三、螺紋基本參數(shù)確定,1.螺紋牙形及半角 矩形螺紋牙形半角 三角形螺紋牙形半角 梯形螺紋牙形半角,,,,,三、螺紋基本參數(shù)確定,2.螺距,三、螺紋基本參數(shù)確定,3.螺紋線數(shù)、螺紋升角及旋向 螺桿上螺紋部分的長(zhǎng)度l應(yīng)保證必需的工作行程 H螺母長(zhǎng)度 行程長(zhǎng)度,,63 螺紋聯(lián)接的類型及螺紋聯(lián)接件,一、螺紋聯(lián)接主要類型,1、螺栓聯(lián)接,a) 普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許

6、消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。,b) 精密螺栓聯(lián)接裝配后無間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接,2、雙頭螺栓聯(lián)接螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。折裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。,3、螺釘聯(lián)接適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況,特殊聯(lián)接：地腳螺栓聯(lián)接 , 吊環(huán)螺釘聯(lián)接,4、緊定螺釘聯(lián)接擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩。,二、螺紋聯(lián)接件,,

7、,2）雙頭螺柱兩端帶螺紋 A型有退刀槽 B型無退刀槽,,1）螺栓 普通螺栓 六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭, 內(nèi)六角 鉸制孔螺栓螺紋部分直徑較小螺母,4）緊定螺釘 錐 端適于零件表面硬度較低不常拆卸常合 平 端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸 圓柱端壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板,3）螺釘 與螺栓區(qū)別要求螺紋部分直徑較粗;要求全螺紋,6）螺母 六角螺母：標(biāo)準(zhǔn)，扁，厚,5）自攻螺釘由螺釘攻出螺紋,圓螺母+止退墊圈帶有缺口，應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊,7）墊圈,6

8、4 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松,一、預(yù)緊,預(yù)緊目的保持正常工作。如汽缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求，防漏氣，接觸面積要大，靠摩擦力工作，增大剛性等。 增大剛性增加聯(lián)接剛度、緊密性和提高防松能力 預(yù)緊力QP預(yù)先軸向作用力（拉力）,螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接在裝配時(shí)不擰緊，只存受外載時(shí)才受到力的作用 緊聯(lián)接在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，已預(yù)先受力，預(yù)緊力QP,預(yù)緊過緊擰緊力QP過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強(qiáng)度 過松擰緊力QP過小，工作不可靠,扳手?jǐn)Q緊力矩T=FHL,,擰緊時(shí)螺母：T=T1+T2 T擰緊力矩 T1螺紋摩擦阻力矩 T2螺母端環(huán)形面與被聯(lián)接件間的摩擦力矩,FH作用于手柄上的力，L力臂,,一般 K=

9、0.10.3,擰緊力矩系數(shù),由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時(shí)過載拉斷，所以對(duì)于重要的聯(lián)接不宜小于M10M14,,預(yù)緊力QP的控制： 測(cè)力矩板手測(cè)出預(yù)緊力矩，如左圖 定力矩板手達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑，如右圖 測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量精度較高,二、螺紋防松,1、防松目的 實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故,2、防松原理 消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。 3、防松辦法及措施,1）摩

10、擦防松,雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等,彈簧墊圈,自鎖螺母螺母一端做成非圓形收口或開峰后徑面收口，螺母擰緊后收口漲開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊,2）機(jī)械防松： 開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動(dòng)墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等,3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊 4）化學(xué)防松粘合,開槽螺母 與開口銷,圓螺母 與止動(dòng)墊圈,串聯(lián)鋼絲,1、矩形螺紋 （1） 上升時(shí) 載荷為FQ，驅(qū)動(dòng)力矩為T,FQ+ F + FR = 0, 6-5 螺旋副中的摩擦與效率,,,,,（2）下滑時(shí) v 反向,F = FQ tg ( -), < F <0 下滑需加反向力，否則無 論FQ 有多大都不會(huì)

11、使螺母自動(dòng)下滑螺旋的自鎖,自鎖條件： ,FQ+ F + FR = 0,1、矩形螺紋,,2、非矩形螺紋,矩形 FN= FQ Ff =FN f = FQ f,非矩形, 當(dāng)量摩擦系數(shù), 當(dāng)量摩擦角,各計(jì)算公式, = 0 矩形螺紋,,2、非矩形螺紋, f （ ） 便于自鎖 三角形 聯(lián)接 矩形、梯形、鋸齒形螺紋 傳動(dòng) 便于自鎖 單線螺紋聯(lián)接，多線螺紋 傳動(dòng),,66 螺旋傳動(dòng),一、螺旋傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用,1、應(yīng)用,螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。,2、傳動(dòng)形式： a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移

12、b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺平固定）用得多 c) 螺母轉(zhuǎn)螺桿移 d) 螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定）用得少,按用途分三類： 1）傳力螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋 特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖 2）傳導(dǎo)螺旋機(jī)床進(jìn)給匯杠傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高 3）調(diào)整螺旋機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)螺旋。 特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng),3、螺旋傳動(dòng)類型,螺旋傳動(dòng)按摩擦副的性質(zhì)分：,1、滑動(dòng)螺旋：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖,缺 點(diǎn) ：磨損快、壽命短，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（3

13、040%）傳動(dòng)精度低,2、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動(dòng)體（多用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成循環(huán)。按循環(huán)方式有：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)兩種,特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)90%），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運(yùn)動(dòng)效率相同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?dòng)。 缺點(diǎn)：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，成本較高。,3、靜壓螺旋液體摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力油，壓力油進(jìn)入螺桿與螺母螺紋間的油缸，促使螺桿、螺母、螺紋牙間產(chǎn)生壓力油膜而分隔開,特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，效率高，工作穩(wěn)定，無爬行現(xiàn)象，

14、定位精度高，磨損小，壽命長(zhǎng)。但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜（需密封），需一穩(wěn)壓供油系統(tǒng)、成本較高。適用于精密機(jī)床中進(jìn)給和分度機(jī)構(gòu),二、滑動(dòng)螺旋的設(shè)計(jì)計(jì)算,1、結(jié)構(gòu)與材料,千斤頂?shù)湫徒Y(jié)構(gòu),2、耐磨性計(jì)算,滑動(dòng)螺旋中磨損是最主要的一種失效形式，它會(huì)引起傳動(dòng)精度下降，空間大，并使強(qiáng)度下降。 磨損的影響因素：工作面的比壓，螺紋表面質(zhì)量，滑動(dòng)速度和潤(rùn)滑狀態(tài) 所以耐磨性計(jì)算主要限制螺紋工作面上比壓P要求小于材料的許用比壓,當(dāng)速度相同時(shí)，比壓大，磨損量大 潤(rùn)滑油不被擠出，易形成油膜潤(rùn)滑,耐磨性條件：,設(shè)計(jì)公式：,2、自鎖性驗(yàn)算,3、螺桿的強(qiáng)度計(jì)算,螺桿工作時(shí)同時(shí)受軸面壓力（拉力）Q與扭矩T的作用，截面受拉（壓）應(yīng)力與扭剪應(yīng)力的復(fù)合作用 按彎扭復(fù)合強(qiáng)度條件計(jì)算第四強(qiáng)度理論,4、螺母的螺紋牙強(qiáng)度計(jì)算,由于螺母材料的強(qiáng)度通常低于螺桿材料的強(qiáng)度，因此螺紋牙受剪和彎曲均在螺母上。將螺母一圈螺紋沿螺紋大徑處展開，即可視為一懸壁梁，每圈螺紋承受的平均壓力Q/u作用在中徑d2的圓周上。,螺紋牙根部危險(xiǎn)剖面的變曲強(qiáng)度條件為：,剖面 -的剪切強(qiáng)度條件為：,5、螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算,當(dāng)螺桿較細(xì)長(zhǎng)且受較大軸向壓力時(shí)，可能會(huì)雙向彎曲而失效，螺桿相當(dāng)于細(xì)桿，螺桿所承受的軸向壓力Q小于其臨界壓力Qca,nS螺桿穩(wěn)定許用安全系數(shù) 傳導(dǎo)螺旋nS =2.54.0；傳力螺旋 nS =3.55.0； 精密螺桿或水平螺桿 nS 4,