螺旋机构

§5—9螺旋传动一、螺旋传动的类型和应用1、应用螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变变为直线运动，同时传递运动或动力。2、螺杆与螺母相对运动形式：a)螺杆转动螺母移动多用于螺旋起重器或螺旋压力机中多用于机床的进给机构中b)螺杆转动并移动（螺母固定)c）调整螺旋——调整、固定零件的相对位置，如机床、仪器及测试装置中的微调机构的螺旋。3、螺旋传动类型1)按用途分三类：a）传力螺旋——传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，如举重器、千斤顶、加压螺旋b）传导螺旋——传递运动为主，有时也承受较大的轴向载荷，如机床进给机构的螺旋等特点：速度高、连续工作、精度高特点：不经常转动，一般在空载下调整特点：转矩小、低速、间歇工作，传递轴向力大、自锁2)螺旋传动按摩擦副的性质分：a)滑动螺旋：构造简单、承载能力高，便于制造、传动平稳、工作可靠、易于自锁缺点：磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），摩擦损耗大，传动效率低（30~40%）传动精度低b）滚动螺旋传动——摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按循环方式有：内循环、外循环两种特点：传动效率高（可达90%），起动力矩小，传动灵活平稳，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆运动效率相同，可实现逆传动。缺点：不自锁，需附加自锁装置，抗振性差，结构复杂，制造工艺要求高，成本较高。3）静压螺旋——液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开p1p2进油回油节流器h1h2Fa油腔螺旋面FrBCA特点：摩擦系数小，效率高，工作稳定，无爬行现象，定位精度高，磨损小，寿命长。但螺母结构复杂（需密封），需一稳压供油系统、成本较高。适用于精密机床中进给和分度机构二、滑动螺旋的结构和材料滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系，当螺杆短而粗且垂直布置时，如起重及加压装置的传力螺旋，可以利用螺母本身作为支承（右图所示）。当螺杆细长且水平布置时，如机床的传导螺旋（丝杠）等，应在螺杆两端或中间附加支承，以提高螺杆工作刚度。螺杆的支承结构与轴的支承结构基本相同，可参见第12、13和15章的内容。螺母的结构有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。整体螺母结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的螺旋中使用。对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙和补偿旋合螺纹的磨损，常采用组合螺母（左图）或剖分螺母螺杆的材料要有足够的强度和耐磨性。螺母的材料除了要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料相配合时摩擦系数小和耐磨。螺旋传动常用的材料见下表。三、滑动螺旋的设计计算失效形式螺纹磨损耐磨性计算基本尺寸自锁性校核螺杆的强度计算螺母的螺纹牙强度计算螺杆的刚度校核螺杆的稳定性计算1.耐磨性条件：设计公式：2.自锁性校核vdnparctgdLarctg223.螺杆的强度计算螺杆工作时同时承受轴向压力（拉力）F与扭矩T的作用，截面受拉（压）应力与扭剪应力的复合作用∴按弯扭复合强度条件计算——第四强度理论][22phHdFPhudFAFp][2phFPd][)(3)(32222TcaWTAF4、螺母的螺纹牙强度计算由于螺母材料的强度通常低于螺杆材料的强度，因此螺纹牙受剪和弯曲均在螺母上。将螺母一圈螺纹沿螺纹大径处展开，即可视为一悬壁梁，每圈螺纹承受的平均压力F/u作用在中径d2的圆周上。baaQ/uDD2螺纹牙根部危险剖面的变曲强度条件为：剖面α-α的剪切强度条件为：F/u][DbuF][62bbuDbFl5、螺杆的稳定性计算当螺杆较细长且受较大轴向压力时，可能会双向弯曲而失效，螺杆相当于细杆，螺杆所承受的轴向压力F小于其临界压力FcaSsc——螺杆稳定许用安全系数①传导螺旋Ss=2.5~4.0；②传力螺旋SS=3.5~5.0；③精密螺杆或水平螺杆SS4scrscSFFS本章小结1.螺纹的主要类型和主要参数，螺纹联接基本类型及设计。2.螺纹联接的预紧和防松的目的及方法。3.螺栓联接组的受力分析和强度计算螺栓联接紧螺栓联接松螺栓联接→轴向载荷F→σ=F／A铰制孔用螺栓联接→横向载荷、转矩→剪切和挤压普通螺栓联接预紧力F0→横向载荷、转矩→σ=1.3F0／A预紧力+轴向力F→轴向载荷、倾覆力矩→σ=1.3F2／A、F2=F1+F螺栓联接的受力分析指出图中受力最大的螺栓