第6章6-2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖

1、一、一、矩形螺紋矩形螺紋二、二、非矩形螺紋非矩形螺紋6.2 螺旋副的受力分析、螺旋副的受力分析、效率和自鎖效率和自鎖三、三、螺旋副螺旋副效率效率（1）把螺旋副在）把螺旋副在力矩力矩和和軸向載荷軸向載荷作用下的運動，看作用下的運動，看 成作用在中徑的水平力推動滑塊沿螺紋勻速運動。成作用在中徑的水平力推動滑塊沿螺紋勻速運動。（2）將矩形螺紋沿中徑）將矩形螺紋沿中徑d2展開得一斜面。展開得一斜面。一、矩形螺紋一、矩形螺紋（=0=0) )F= FQ tan ( + )（3）其受力狀況可以理解為：）其受力狀況可以理解為：作用在滑塊上作用在滑塊上F為一驅(qū)動力，軸向載荷為一驅(qū)動力，軸向載荷 FQ為為一阻力，

2、總反力為一阻力，總反力為Fr 。FQFFnFrf v + FQFFrF +FQ +Fr=0擰緊時：擰緊時： =tg-1 f -摩擦角摩擦角 驅(qū)動力矩：驅(qū)動力矩：22dFT )(22tgFda分析得分析得 :（螺紋力矩）（螺紋力矩）對于螺紋連接，對于螺紋連接，T為擰緊螺紋時的螺紋力矩為擰緊螺紋時的螺紋力矩F= FQ tan ( - )松開時：松開時：相當于使滑塊等速沿斜面相當于使滑塊等速沿斜面下滑下滑，軸向載荷軸向載荷 FQFQ變?yōu)轵?qū)變?yōu)轵?qū)動力，動力， F F變?yōu)榫S持變?yōu)榫S持滑塊等滑塊等速運動所需的平衡力。速運動所需的平衡力。FQFFrf Fnv Fn FFrFQ- 可得：分析：)(22tgFd

3、Ta滑塊滑塊不能不能在重力作用下下滑。這一現(xiàn)象稱為在重力作用下下滑。這一現(xiàn)象稱為自鎖自鎖現(xiàn)現(xiàn)象象。螺旋千斤頂就是利用這一原理工作的。螺旋千斤頂就是利用這一原理工作的。2、螺紋、螺紋自鎖自鎖：FQFrf Fnv Fn 螺紋擰緊后螺紋擰緊后,滑塊不下滑滑塊不下滑,必必須滿足須滿足:FQ sin Ff=f FQ cos即tan f= tan滑塊滑塊不能不能在重力作用下下滑。這一現(xiàn)象稱為在重力作用下下滑。這一現(xiàn)象稱為自鎖自鎖現(xiàn)現(xiàn)象象。螺旋千斤頂就是利用這一原理工作的。螺旋千斤頂就是利用這一原理工作的。當 時，無論FQ多大，二、非矩形螺紋二、非矩形螺紋（ =0=0) )三角形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋三

4、角形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋1、螺紋受力分析：、螺紋受力分析：軸線軸線螺桿螺桿螺母螺母FnFQFn=FQ =0這時這時螺紋的螺紋的摩擦阻力為：摩擦阻力為：fFf FQfF這時這時螺紋的螺紋的摩擦阻力為：摩擦阻力為：vfnfFQFfcosfFQcosf v稱為當量摩擦系數(shù)稱為當量摩擦系數(shù)v稱為當量摩擦角稱為當量摩擦角vftancos這時把法向力的增加看成摩擦系數(shù)的增加。這時把法向力的增加看成摩擦系數(shù)的增加。QVFf 為牙型斜角為牙型斜角螺母螺母螺桿螺桿軸軸線線FaFnFQ當當 0 時，摩擦力為：時，摩擦力為：fFnfF 用用f v取代取代f，用，用v取代取代，就可像矩形螺紋那樣對，就可像矩形螺

5、紋那樣對非矩形螺紋進行受力分析非矩形螺紋進行受力分析上升：上升：F= FQ tan (+ v)下滑：下滑：F= FQ tan ( - v)2、螺紋、螺紋自鎖自鎖條件為：條件為：v三、螺旋副效率為：螺旋副的效率問題是由于摩擦引起的：螺旋副的效率問題是由于摩擦引起的：上升：上升： 在同樣的載荷在同樣的載荷FQ，同樣的牽引速度同樣的牽引速度V，走過同，走過同樣的距離樣的距離S情況下：情況下：F= FQ tan ()若不考慮摩擦時：若不考慮摩擦時：若考慮摩擦時：若考慮摩擦時： F= Fa tan ( + v)沒有摩擦時，需要的輸入功沒有摩擦時，需要的輸入功=FS= FQ S tan ()考慮摩擦時，需

6、要的輸入功考慮摩擦時，需要的輸入功=FS= FQ Stan ( + V)理論上理論上實際上實際上 FQFFr +V FQFFr0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% 定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：TSFa22)(dStgFFaa當一定時，效率只是螺紋升角的函數(shù)，由此可以繪出效率曲線.當當一定時，在一定時，在=45=45- -/2 /2 處效率曲線有極大值。處效率曲線有極大值。對于傳動螺旋，一般?。簩τ趥鲃勇菪话闳。簩τ诼?lián)接螺紋，必須?。簩τ诼?lián)接螺紋，必須?。荷沁^大, 制造困難，且效率增高也不明顯。 = = 5.75.7 f = =tgtg =0.1 =0.1自鎖極限自鎖極限2525緊固螺紋區(qū)緊固螺紋區(qū))(tgtg各種螺紋的受力、當量摩擦系數(shù)關(guān)系各種螺紋的受力、當量摩擦系數(shù)關(guān)系 :由此可知由此可知三角形螺紋的當量摩擦角最大三角形螺紋的當量摩擦角最大,其自鎖性最好其自鎖性最好,用用于聯(lián)接于聯(lián)接,其它螺紋多用于傳動其它螺紋多用于傳動. 復(fù)習復(fù)習: : 1.1.螺紋的參數(shù)：螺紋的參數(shù)： 2.2.常用螺紋：常用螺紋：三角形螺紋：自鎖性好，廣泛用于連接三角形螺紋：自鎖性好，廣泛用于連