第6章 螺旋傳動(dòng)傳動(dòng)

1、第第6章章 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)6.1 螺旋傳動(dòng)類型及特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)類型及特點(diǎn) 6.2 螺旋傳動(dòng)的材料及許用應(yīng)力螺旋傳動(dòng)的材料及許用應(yīng)力6.3 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)6.4 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介（b）壓力機(jī)壓力機(jī)6.1 螺旋傳動(dòng)類型及特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)類型及特點(diǎn) 螺旋傳動(dòng)的功用：螺旋傳動(dòng)的功用：根據(jù)用途的螺旋傳動(dòng)分類根據(jù)用途的螺旋傳動(dòng)分類利用螺桿和螺母實(shí)現(xiàn)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。利用螺桿和螺母實(shí)現(xiàn)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。傳力螺旋傳力螺旋 傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋 調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋 FNTFNT它既能將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，又能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗饶軐⒒剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，又能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

2、 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（a）千斤頂千斤頂（c）進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)給機(jī)構(gòu)F以傳遞動(dòng)力為主，能承受較大的軸向力。一般為間歇性工作，以傳遞動(dòng)力為主，能承受較大的軸向力。一般為間歇性工作，每次工作時(shí)間較短，且工作速度不高。通常要求有自鎖功能。每次工作時(shí)間較短，且工作速度不高。通常要求有自鎖功能。6.1.1 傳力螺旋傳力螺旋以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，有時(shí)也能承受以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，有時(shí)也能承受較大的軸向力。傳導(dǎo)螺旋一般在較大的軸向力。傳導(dǎo)螺旋一般在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度較高，因此要求較高的傳動(dòng)精度。較高，因此要求較高的傳動(dòng)精度。6.1.2 傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋用于調(diào)整并固定零件或部件之間用于調(diào)整

3、并固定零件或部件之間的相對(duì)位置，如機(jī)床卡盤、壓力的相對(duì)位置，如機(jī)床卡盤、壓力機(jī)的調(diào)整螺旋等。調(diào)整螺旋不經(jīng)常機(jī)的調(diào)整螺旋等。調(diào)整螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，一般在空載下調(diào)整。轉(zhuǎn)動(dòng)，一般在空載下調(diào)整。6.1.3 調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋托杯托杯手柄手柄螺母螺母螺桿螺桿底座底座按照螺紋副的摩擦性質(zhì)分類按照螺紋副的摩擦性質(zhì)分類滑動(dòng)螺旋滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋（b）滾動(dòng)螺旋）滾動(dòng)螺旋（a）滑動(dòng)螺旋）滑動(dòng)螺旋1螺桿螺桿 2回程通道回程通道 3滾珠滾珠 4螺母螺母滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，傳力大，易于自鎖，所以應(yīng)用滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，傳力大，易于自鎖，所以應(yīng)用最廣泛，但其缺點(diǎn)是摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（一般為最廣泛，但

4、其缺點(diǎn)是摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（一般為30%40%）；）；滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋的摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高（一般為滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋的摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高（一般為90%以上），但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高，多用于高精度、高效率的以上），但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高，多用于高精度、高效率的機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。 6.2 螺旋傳動(dòng)的材料及許用應(yīng)力螺旋傳動(dòng)的材料及許用應(yīng)力6.2.1 螺桿和螺母的材料螺桿和螺母的材料足夠的強(qiáng)度，良好的耐磨性，螺桿和螺母材料配合時(shí)摩擦足夠的強(qiáng)度，良好的耐磨性，螺桿和螺母材料配合時(shí)摩擦系數(shù)要小。系數(shù)要小。對(duì)螺桿和螺母材料的要求：對(duì)螺桿和螺母材料的要求：螺桿和螺母常用材料：螺桿和螺母常用材料：用途用

5、途螺桿螺桿螺母螺母材料材料是否熱處理是否熱處理一般常用一般常用Q235、Q275、45和和50鋼鋼重載、高速的重要傳動(dòng)重載、高速的重要傳動(dòng) 是是T12、40Cr、65Mn等等 是是精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng)中精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng)中9Mn2V、38CrMoAl等等 否否 ZCuSn10Pb1、 ZCuAl9Fe4Ni4Mn2等，等，一般常用一般常用低速輕載低速輕載可選用耐磨鑄鐵可選用耐磨鑄鐵 否否 否否名稱名稱6.2.2 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的許用壓強(qiáng)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的許用壓強(qiáng)配配 對(duì)對(duì) 材材 料料鋼對(duì)鑄鐵鋼對(duì)鑄鐵鋼對(duì)青銅鋼對(duì)青銅淬火鋼對(duì)青銅淬火鋼對(duì)青銅許用壓強(qiáng)許用壓強(qiáng)p p速度速度V12m/min4 47 77 710

6、1010101313低速，如人力低速，如人力驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)等1010181815152525 表表6.1螺旋副的許用壓強(qiáng)螺旋副的許用壓強(qiáng)p/MPa 滑動(dòng)螺旋主要承載：滑動(dòng)螺旋主要承載：轉(zhuǎn)矩、軸向力轉(zhuǎn)矩、軸向力主要失效形式：主要失效形式： 磨損磨損工作能力驗(yàn)算的內(nèi)容：工作能力驗(yàn)算的內(nèi)容：螺桿危險(xiǎn)截面、螺紋牙的強(qiáng)度驗(yàn)算螺桿危險(xiǎn)截面、螺紋牙的強(qiáng)度驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算耐磨性計(jì)算耐磨性計(jì)算 6.3 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)耐磨性計(jì)算耐磨性計(jì)算主要是限制螺紋工作面間的壓力；主要是限制螺紋工作面間的壓力；6.3.1 耐磨性計(jì)算耐磨性計(jì)算耐磨性的校核公式為耐磨性的校核公式為AFp p2

7、Fd hzhHdFP2hzd2FF螺桿受的軸向力，螺桿受的軸向力，N；2d螺紋中徑，螺紋中徑，mm；h螺紋工作高度，螺紋工作高度，mm； z參加旋合的圈數(shù)；參加旋合的圈數(shù)； H螺母旋合段的長(zhǎng)度，螺母旋合段的長(zhǎng)度，mm；P螺矩，螺矩，mm； p許用壓強(qiáng)；許用壓強(qiáng)； 以上參數(shù)選取見(jiàn)教材相關(guān)內(nèi)容。以上參數(shù)選取見(jiàn)教材相關(guān)內(nèi)容。2phFPd耐磨性的設(shè)計(jì)公式為耐磨性的設(shè)計(jì)公式為主要針對(duì)螺紋牙的塑性變形和斷裂主要針對(duì)螺紋牙的塑性變形和斷裂6.3.2 螺桿牙的強(qiáng)度計(jì)算螺桿牙的強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙的主要失效形式：螺紋牙的主要失效形式： 剪切、擠壓破壞剪切、擠壓破壞 計(jì)算一般只針對(duì)螺母的螺紋牙計(jì)算一般只針對(duì)螺母的螺紋牙

8、 計(jì)算的力學(xué)模型的建立：計(jì)算的力學(xué)模型的建立： 將螺母的螺紋牙看作寬度為將螺母的螺紋牙看作寬度為D的懸臂梁。的懸臂梁。 假設(shè)螺母每圈所承受的平均壓力為假設(shè)螺母每圈所承受的平均壓力為F/Z，并作用在螺紋中徑為直徑的圓周上并作用在螺紋中徑為直徑的圓周上螺母螺紋圈的受力螺母螺紋圈的受力DD2F/Z62bbZDbFlDbZF螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度條件螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度條件螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件Z相旋合的螺紋圈數(shù)相旋合的螺紋圈數(shù)；b 螺紋牙根部的厚度，螺紋牙根部的厚度，mm ；l彎曲力臂，彎曲力臂，mm； 螺母材料的許用剪應(yīng)力，螺母材料的許用剪應(yīng)力，Mpa ；

9、螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，Mpa。 b22DDlaab 6.3.3 螺桿強(qiáng)度計(jì)算螺桿強(qiáng)度計(jì)算螺桿強(qiáng)度計(jì)算適應(yīng)的對(duì)象：螺桿強(qiáng)度計(jì)算適應(yīng)的對(duì)象：工作時(shí)螺桿危險(xiǎn)截面的應(yīng)力：工作時(shí)螺桿危險(xiǎn)截面的應(yīng)力：轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力軸向力產(chǎn)生的拉（或壓）應(yīng)力。軸向力產(chǎn)生的拉（或壓）應(yīng)力。受力很大的螺桿受力很大的螺桿其強(qiáng)度條件為：其強(qiáng)度條件為：322TcaWTAF431212dTFAca也可表示為：也可表示為：公式中各參數(shù)（見(jiàn)下頁(yè)）公式中各參數(shù)（見(jiàn)下頁(yè)） 螺桿螺紋端的危險(xiǎn)截面面積，螺桿螺紋端的危險(xiǎn)截面面積，mm;A214dA螺桿螺紋段的抗扭截面模量，螺桿螺紋段的抗扭截面模量，mm3

10、，TW 螺桿所受的扭矩，螺桿所受的扭矩，Nmm ，T螺桿材料的許用應(yīng)力，螺桿材料的許用應(yīng)力，Mpa 。見(jiàn)表。見(jiàn)表6.2。1d 螺桿螺紋小徑，螺桿螺紋小徑，mm； 螺桿所受的軸向拉力（或壓力），螺桿所受的軸向拉力（或壓力），N；F416131dAdWT)(22VtgdFT6.3.4 螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算須作穩(wěn)定性計(jì)算的情況：須作穩(wěn)定性計(jì)算的情況：長(zhǎng)徑比大的受壓螺桿，長(zhǎng)徑比大的受壓螺桿，所受的軸向力所受的軸向力F大于某一臨界值大于某一臨界值Fc螺桿失穩(wěn)：螺桿失穩(wěn)：在過(guò)大壓力作用下，細(xì)長(zhǎng)螺桿突然發(fā)生側(cè)向彎曲的現(xiàn)象。在過(guò)大壓力作用下，細(xì)長(zhǎng)螺桿突然發(fā)生側(cè)向彎曲的現(xiàn)象。穩(wěn)定性校核公式：穩(wěn)定性校

11、核公式：SFFScccS螺桿穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù)；螺桿穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù)；S螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù);S=3.55.0，傳力螺桿；傳力螺桿；2.54.0，傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋;4,，精密或水平螺桿。，精密或水平螺桿。螺桿的臨界載荷，螺桿的臨界載荷，N。 cFSFFSccFc可根據(jù)柔度可根據(jù)柔度求得：求得：（1）當(dāng)）當(dāng)8590，22lEIFac（2）當(dāng)）當(dāng)8590，400013.01340212dilFc（3）當(dāng)當(dāng)85，40002. 01490212dilFc（4）當(dāng)）當(dāng)40，可不作穩(wěn)定性計(jì)算?？刹蛔鞣€(wěn)定性計(jì)算。6.3.5 螺旋副的自鎖條件螺旋副的自鎖條件ill 螺桿的最大工作長(zhǎng)度，螺桿的最大工作長(zhǎng)度，mm； i 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，mm， 螺