(13.4.1)--认识螺旋传动认识螺旋传动.ppt

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1、一、螺旋传动的类型和应用一、螺旋传动的类型和应用调整螺旋调整螺旋静压螺旋静压螺旋类类型型运动形式有：运动形式有：螺母固定，螺杆转动并移动螺母固定，螺杆转动并移动 作用：作用：回转运动回转运动 直线运动，同时传递动力。直线运动，同时传递动力。螺杆转动，螺母移动螺杆转动，螺母移动 按用按用途分途分传力螺旋传力螺旋传导螺旋传导螺旋滑动螺旋滑动螺旋滚动螺旋滚动螺旋按摩擦按摩擦性质分性质分传递动力传递动力 传递运动传递运动,要求精度高要求精度高调整相对位置调整相对位置螺螺旋传动旋传动（b）压力机FNTFNT（a）千斤顶（c）进给机构F螺螺旋传动旋传动应用应用:机床的进给机构、起重设备（机床的进给机构、起

2、重设备（千斤顶千斤顶）、锻压机械、锻压机械(压力机压力机)、测量仪、测量仪器（千分尺）、工具（老虎钳）、夹具、玩具、器（千分尺）、工具（老虎钳）、夹具、玩具、机器人机器人及其他工业装备及其他工业装备中。中。按照螺纹副的摩擦性质分类按照螺纹副的摩擦性质分类滑动螺旋滑动螺旋滚动螺旋滚动螺旋（b b）滚动螺旋）滚动螺旋（a a）滑动螺旋）滑动螺旋1 1螺杆螺杆 2 2回程通道回程通道 3 3滚珠滚珠 4 4螺母螺母滑动螺旋滑动螺旋结构简单，易于制造，传力大，易于自锁，所以应用最广泛，结构简单，易于制造，传力大，易于自锁，所以应用最广泛，但其缺点是摩擦阻力大，传动效率低（一般为但其缺点是摩擦阻力大，传

3、动效率低（一般为30%40%30%40%）；）；滚动螺旋和静压螺旋滚动螺旋和静压螺旋的摩擦阻力小，传动效率高（一般为的摩擦阻力小，传动效率高（一般为90%90%以上），以上），但结构复杂，制造要求高，多用于高精度、高效率的机构。但结构复杂，制造要求高，多用于高精度、高效率的机构。螺螺旋传动旋传动螺螺旋传动旋传动二、滑动螺旋的结构和材料二、滑动螺旋的结构和材料1、结构、结构 螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。整体螺母整体螺母组合螺母组合螺母剖分螺母剖分螺母螺母结构螺母结构组合螺母组合螺母调整楔快调整楔快固定螺钉固定螺钉调整螺钉调整螺钉剖分螺母剖分螺母二、二、滑动

4、螺旋传动的结构与材料滑动螺旋传动的结构与材料2.螺杆和螺母的材料螺杆和螺母的材料足够的强度，良好的耐磨性，螺杆和螺母材料配合时摩擦系数要小。对螺杆和螺母材料的要求：螺杆和螺母常用材料：用途螺杆螺母材料是否热处理一般常用Q235、Q275、45和50钢重载、高速的重要传动 是T12、40Cr、65Mn等 是精密传导螺旋传动中9Mn2V、38CrMoAl等 否 ZCuSn10Pb1、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2等，一般常用低速轻载可选用耐磨铸铁 否 否名称螺螺旋传动旋传动3.滑动螺旋传动的许用压强滑动螺旋传动的许用压强 螺螺旋传动旋传动二、滑动螺旋的结构和材料二、滑动螺旋的结构和材料表表5-15

5、 滑动螺旋副材料的许用应力滑动螺旋副材料的许用应力许用应力许用应力/MPa螺旋副材料螺旋副材料螺杆螺杆 钢钢 s/(35)螺母螺母青铜青铜 4060 3040铸铁铸铁 4555 40钢钢 (0.10.2)0.6 b 注：注：1)s 为材料的屈服极限；为材料的屈服极限；2)载荷稳定时，许用应力取大值。载荷稳定时，许用应力取大值。滑动螺旋滑动螺旋主要承载主要承载：转矩、轴向力转矩、轴向力主要失效形式主要失效形式：磨损磨损工作能力验算的内容：工作能力验算的内容：螺杆危险截面、螺纹牙的强度验算螺杆危险截面、螺纹牙的强度验算螺杆的稳定性计算螺杆的稳定性计算耐磨性计算耐磨性计算 三、滑动螺旋传动的设计计算

6、三、滑动螺旋传动的设计计算螺螺旋传动旋传动耐磨性计算耐磨性计算主要是限制螺纹工作面间的压力；主要是限制螺纹工作面间的压力；（一）（一）耐磨性计算耐磨性计算耐磨性的校核公式为耐磨性的校核公式为hzd2F螺螺旋传动旋传动Fa为轴向力；为轴向力；z为参加接触的螺纹圈数；为参加接触的螺纹圈数；d2为螺纹中径；为螺纹中径；h为螺纹的工作高度；为螺纹的工作高度；p为许用压强。为许用压强。螺杆许用压强许用压强螺母设计方法和步骤：设计方法和步骤：1 1耐磨性计算耐磨性计算令令=H/d2，又又 h=0.5P-矩形梯形螺纹的工作高度矩形梯形螺纹的工作高度 h=0.75P-锯齿形螺纹的工作高度。锯齿形螺纹的工作高度

7、。校核公式：校核公式：p=d2 huFF-轴向力；轴向力；=p MPa MPa d2 hHFP显然有：显然有：z=H/Pz-螺纹工作圈数；螺纹工作圈数；d2-螺纹中径；螺纹中径；h-螺纹的工作高度螺纹的工作高度;H-螺母高度螺母高度;hPHD2d2P-螺距螺距;F/uF螺螺旋传动旋传动锯齿形螺纹：锯齿形螺纹：pFad2 0.65 mm=1.22.5 整体式螺母整体式螺母2.53.5 剖分式螺母剖分式螺母一般取：一般取：z10梯形螺纹梯形螺纹:pFd2 0.8 mm值越大，螺母越厚，螺纹工作圈数越多。值越大，螺母越厚，螺纹工作圈数越多。验算：验算：若不满足要求，则增大螺距。若不满足要求，则增大螺

8、距。对有自锁性要求的螺旋传动，对有自锁性要求的螺旋传动，应校核自锁条件：应校核自锁条件：螺纹中径的计算公式：螺纹中径的计算公式：螺螺旋传动旋传动2螺杆的强度计算螺杆的强度计算 对于受力比较大的螺杆，需根据第四强度理论求出危险截面的计算应力：对于受力比较大的螺杆，需根据第四强度理论求出危险截面的计算应力：螺杆的强度条件：螺杆的强度条件：式中，式中，F为螺杆所受的轴向压力（或拉力），为螺杆所受的轴向压力（或拉力），T为螺杆所受的扭矩：为螺杆所受的扭矩：对碳素钢对碳素钢,=5080 MPa螺螺旋传动旋传动3螺母螺牙的强度计算螺母螺牙的强度计算螺牙上的平均压力为：螺牙上的平均压力为：F/z剪切强度条件

9、剪切强度条件:DD2aaF/zDaaDD2aaF/u1）考虑螺旋副摩擦力矩的作用，螺母悬）考虑螺旋副摩擦力矩的作用，螺母悬置部分危险截面置部分危险截面bb的拉伸强度条件：的拉伸强度条件：弯曲强度条件：弯曲强度条件：4螺母外径与凸缘的强度计算螺母外径与凸缘的强度计算D3DFbbD3Dbb1）考虑螺旋副摩擦力矩的作用，螺母悬）考虑螺旋副摩擦力矩的作用，螺母悬置部分危险截面置部分危险截面bb的拉伸强度条件：的拉伸强度条件：螺螺旋传动旋传动2）凸缘与底座接触表面挤压强度条件：）凸缘与底座接触表面挤压强度条件：3）凸缘根部弯曲强度条件：）凸缘根部弯曲强度条件：5螺杆的稳定性计算螺杆的稳定性计算 对于长径

10、比较大的受压螺杆，需要校核压杆的稳定性，要求对于长径比较大的受压螺杆，需要校核压杆的稳定性，要求螺杆的工作压力螺杆的工作压力F要小于临界载荷要小于临界载荷FcrD3D4Ha 螺螺旋传动旋传动Ss=3.55 传力螺旋传力螺旋2.54 传导螺旋传导螺旋 4 精密螺杆或水平安装精密螺杆或水平安装螺杆的稳定性条件为：螺杆的稳定性条件为：-螺杆长度系数，由下表确定。螺杆长度系数，由下表确定。lb)当螺杆一端以螺母支承时，当螺杆一端以螺母支承时，l 取从螺母中部取从螺母中部到另一支点上的距离。到另一支点上的距离。l 为螺杆的工作长度为螺杆的工作长度:a)当螺杆两端支承时，当螺杆两端支承时，l 取两支点间的

11、距离；取两支点间的距离；l螺螺旋传动旋传动 螺螺旋传动旋传动1)若采用滑动支承时，则以轴承长度若采用滑动支承时，则以轴承长度l0与直径与直径d0的比值来确定：的比值来确定：l0/d0 1.5 为铰支；为铰支；l0/d0 3 为固定支承。为固定支承。3)若以剖分螺母作为支承时，可作为不完全固定支承。若以剖分螺母作为支承时，可作为不完全固定支承。2)若以整体螺母作为支承时，仍按上述方法确定。但取若以整体螺母作为支承时，仍按上述方法确定。但取 l/H 判断螺杆端部支承情况的方法：判断螺杆端部支承情况的方法：4)若采用滚动轴承支承，且有径向约束时，可作为铰支；若采用滚动轴承支承，且有径向约束时，可作为

12、铰支；有径向和轴向约束时，可作为固定支承。有径向和轴向约束时，可作为固定支承。螺杆长度系数螺杆长度系数两端支承情况两端支承情况 长度系数长度系数 两端固定两端固定 0.50一端固定，一端不完全固定一端固定，一端不完全固定 0.60一端铰支，一端不完全固定一端铰支，一端不完全固定 0.70两端不完全固定两端不完全固定 0.75两端铰支两端铰支 1.00一端固定，一端自由一端固定，一端自由 2.0临界载荷临界载荷Fcr与材料、螺杆长细比与材料、螺杆长细比=l/i 有关。有关。（1）当）当100时：临界载荷为：时：临界载荷为：Fcr=N(l)22EIi 螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积螺杆危险

13、截面的惯性半径，若危险截面面积 A=d12/4则则 i=I/A=d1/4E-螺杆的弹性模量螺杆的弹性模量,对于钢对于钢 E=2.06105 MPaI-危险截面惯性距危险截面惯性距,I=d14/64 螺螺旋传动旋传动螺螺旋传动旋传动（2）当）当40100时：时：Fc=(304-1.12)N4d12对对B 370 Mpa的碳素钢，取的碳素钢，取:Fc=(461-2.57)N4d12对对B 470 Mpa的优质碳素钢（如的优质碳素钢（如35、40号钢），取号钢），取:（3）当）当40时，不必进行稳定性校核。时，不必进行稳定性校核。稳定性校核的条件：稳定性校核的条件：Fa SFc为稳定性校核的安全系数

14、，取为稳定性校核的安全系数，取：S=2.54当不满足条件时，应增大螺纹小径当不满足条件时，应增大螺纹小径 d1。外循环外循环内循环内循环螺旋螺旋四、四、滚动螺旋简介滚动螺旋简介滑动摩擦滑动摩擦 滚动摩擦滚动摩擦组成：组成：螺杆、螺母、滚珠螺杆、螺母、滚珠返回通道返回通道类型：类型：外循环、内循环外循环、内循环反向器（返回通道）反向器（返回通道）返回通道返回通道返回通道返回通道螺螺旋传动旋传动优点：优点：1)摩擦损失小、效率在摩擦损失小、效率在90%以上；以上；缺点：缺点：1)结构复杂、制造困难；结构复杂、制造困难；应用实例：应用实例：飞机机翼和起落架的控制、水闸的升降、飞机机翼和起落架的控制、水闸的升降、数控机床、机器人。数控机床、机器人。2)磨损很小，传动精度高；磨损很小，传动精度高；3)不自锁，可实现直线不自锁，可实现直线 旋转运动转换；旋转运动转换；2)有些机构为防止逆转需要另加自锁机构。有些机构为防止逆转需要另加自锁机构。螺螺旋传动旋传动