第6章 螺旋傳動傳動

1、第第6章章 螺旋傳動設(shè)計螺旋傳動設(shè)計6.1 螺旋傳動類型及特點螺旋傳動類型及特點 6.2 螺旋傳動的材料及許用應(yīng)力螺旋傳動的材料及許用應(yīng)力6.3 滑動螺旋傳動的設(shè)計滑動螺旋傳動的設(shè)計6.4 滾動螺旋傳動簡介滾動螺旋傳動簡介（b）壓力機壓力機6.1 螺旋傳動類型及特點螺旋傳動類型及特點 螺旋傳動的功用：螺旋傳動的功用：根據(jù)用途的螺旋傳動分類根據(jù)用途的螺旋傳動分類利用螺桿和螺母實現(xiàn)傳遞運動和動力。利用螺桿和螺母實現(xiàn)傳遞運動和動力。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)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，又能將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樗饶軐⒒剞D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，又能將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

2、 回轉(zhuǎn)運動?；剞D(zhuǎn)運動。（a）千斤頂千斤頂（c）進給機構(gòu)進給機構(gòu)F以傳遞動力為主，能承受較大的軸向力。一般為間歇性工作，以傳遞動力為主，能承受較大的軸向力。一般為間歇性工作，每次工作時間較短，且工作速度不高。通常要求有自鎖功能。每次工作時間較短，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動為主，有時也能承受以傳遞運動為主，有時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)螺旋一般在一段時間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度一段時間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度較高，因此要求較高的傳動精度。較高，因此要求較高的傳動精度。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位置，如機床卡盤、壓力的相對位置，如機床卡盤、壓力機的調(diào)整螺旋等。調(diào)整螺旋不經(jīng)常機的調(diào)整螺旋等。調(diào)整螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動，一般在空載下調(diào)整。轉(zhuǎn)動，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)分類滑動螺旋滑動螺旋滾動螺旋滾動螺旋（b）滾動螺旋）滾動螺旋（a）滑動螺旋）滑動螺旋1螺桿螺桿 2回程通道回程通道 3滾珠滾珠 4螺母螺母滑動螺旋結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，傳力大，易于自鎖，所以應(yīng)用滑動螺旋結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，傳力大，易于自鎖，所以應(yīng)用最廣泛，但其缺點是摩擦阻力大，傳動效率低（一般為最廣泛，但

4、其缺點是摩擦阻力大，傳動效率低（一般為30%40%）；）；滾動螺旋和靜壓螺旋的摩擦阻力小，傳動效率高（一般為滾動螺旋和靜壓螺旋的摩擦阻力小，傳動效率高（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、高效率的機構(gòu)。機構(gòu)。 6.2 螺旋傳動的材料及許用應(yīng)力螺旋傳動的材料及許用應(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度，良好的耐磨性，螺桿和螺母材料配合時摩擦足夠的強度，良好的耐磨性，螺桿和螺母材料配合時摩擦系數(shù)要小。系數(shù)要小。對螺桿和螺母材料的要求：對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、高速的重要傳動重載、高速的重要傳動 是是T12、40Cr、65Mn等等 是是精密傳導(dǎo)螺旋傳動中精密傳導(dǎo)螺旋傳動中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 滑動螺旋傳動的許用壓強滑動螺旋傳動的許用壓強配配 對對 材材 料料鋼對鑄鐵鋼對鑄鐵鋼對青銅鋼對青銅淬火鋼對青銅淬火鋼對青銅許用壓強許用壓強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)動等驅(qū)動等1010181815152525 表表6.1螺旋副的許用壓強螺旋副的許用壓強p/MPa 滑動螺旋主要承載：滑動螺旋主要承載：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算的內(nèi)容：工作能力驗算的內(nèi)容：螺桿危險截面、螺紋牙的強度驗算螺桿危險截面、螺紋牙的強度驗算螺桿的穩(wěn)定性計算螺桿的穩(wěn)定性計算耐磨性計算耐磨性計算 6.3 滑動螺旋傳動的設(shè)計滑動螺旋傳動的設(shè)計耐磨性計算耐磨性計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 耐磨性計算耐磨性計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螺母旋合段的長度，螺母旋合段的長度，mm；P螺矩，螺矩，mm； p許用壓強；許用壓強； 以上參數(shù)選取見教材相關(guān)內(nèi)容。以上參數(shù)選取見教材相關(guān)內(nèi)容。2phFPd耐磨性的設(shè)計公式為耐磨性的設(shè)計公式為主要針對螺紋牙的塑性變形和斷裂主要針對螺紋牙的塑性變形和斷裂6.3.2 螺桿牙的強度計算螺桿牙的強度計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 計算一般只針對螺母的螺紋牙計算一般只針對螺母的螺紋牙

8、 計算的力學模型的建立：計算的力學模型的建立： 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螺紋牙危險截面的剪切強度條件螺紋牙危險截面的剪切強度條件螺紋牙危險截面的彎曲強度條件螺紋牙危險截面的彎曲強度條件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 螺桿強度計算螺桿強度計算螺桿強度計算適應(yīng)的對象：螺桿強度計算適應(yīng)的對象：工作時螺桿危險截面的應(yīng)力：工作時螺桿危險截面的應(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度條件為：其強度條件為：322TcaWTAF431212dTFAca也可表示為：也可表示為：公式中各參數(shù)（見下頁）公式中各參數(shù)（見下頁） 螺桿螺紋端的危險截面面積，螺桿螺紋端的危險截面面積，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 。見表。見表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)定性計算螺桿的穩(wěn)定性計算須作穩(wěn)定性計算的情況：須作穩(wěn)定性計算的情況：長徑比大的受壓螺桿，長徑比大的受壓螺桿，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)：在過大壓力作用下，細長螺桿突然發(fā)生側(cè)向彎曲的現(xiàn)象。在過大壓力作用下，細長螺桿突然發(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)定性的計算安全系數(shù)；螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數(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）當8590，22lEIFac（2）當）當8590，400013.01340212dilFc（3）當當85，40002. 01490212dilFc（4）當）當40，可不作穩(wěn)定性計算?？刹蛔鞣€(wěn)定性計算。6.3.5 螺旋副的自鎖條件螺旋副的自鎖條件ill 螺桿的最大工作長度，螺桿的最大工作長度，mm； i 螺桿危險截面的慣性半徑，螺桿危險截面的慣性半徑，mm， 螺