《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)項(xiàng)目教程》課件項(xiàng)目3

模塊一設(shè)計(jì)臺(tái)式鉆床中立柱的螺紋連接模塊二設(shè)計(jì)減速器中齒輪與軸的鍵連接

模塊三機(jī)床刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺旋傳動(dòng)項(xiàng)目三常用連接模塊一設(shè)計(jì)臺(tái)式鉆床中立柱的螺紋連接

任務(wù)情境

鉆床指用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度相對(duì)較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴(kuò)、

锪孔，鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。

鉆床由頭部、主軸、工作臺(tái)、立柱和底座等組成，如圖

3-1-1所示。電動(dòng)機(jī)用螺栓固定在頭部，并用三角皮帶驅(qū)動(dòng)主軸，通過(guò)三角皮帶從皮帶輪的一階傳到另一階的方法使主軸

獲得3~5個(gè)不同的速率。主軸為轉(zhuǎn)動(dòng)部分，在套筒中轉(zhuǎn)動(dòng)及上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)麻花鉆頭進(jìn)刀或從工件中拉出。圖3-1-1臺(tái)式鉆床任務(wù)提出與任務(wù)分析

1.任務(wù)提出

如圖3-1-1所示，臺(tái)式鉆床立柱用四個(gè)螺栓與底座連接，已知載荷FQ=25kN，試分析其受力情況并設(shè)計(jì)螺栓的直徑尺寸。

2.任務(wù)分析

螺栓連接實(shí)際上是螺紋連接的一種常見(jiàn)形式，本任務(wù)首先要明確螺紋的類(lèi)型、螺紋的主要參數(shù)、螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力，其次要明確螺栓連接的受力情況及強(qiáng)度計(jì)算要求，最后進(jìn)行螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。掌握以上知識(shí)后，才能設(shè)計(jì)出符合要求螺栓的直徑尺寸。相關(guān)知識(shí)

3.1.1螺紋連接的基本知識(shí)

1.螺紋的形成及類(lèi)型

1)螺紋的形成

如圖3-1-2所示，將一底邊長(zhǎng)度CB等于pd2的直角三角形△ACB繞在一直徑為d2的圓柱體上，并使底邊CB繞在圓柱體的底邊上，則斜邊AB在圓柱體上便形成一條螺旋線。取一平面圖形(三角形、梯形或矩形)，使它的一邊靠在圓柱體的母線上并沿螺旋線移動(dòng)，移動(dòng)時(shí)始終保持該圖形位于圓柱體的軸截面內(nèi)，即可得到相應(yīng)的螺紋。圖3-1-2螺紋的形成

2)螺紋的類(lèi)型

(1)根據(jù)母體形狀，螺紋分為圓柱螺紋和圓錐螺紋。

(2)根據(jù)牙型不同(見(jiàn)圖3-1-3)，螺紋分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋和圓弧形螺紋。其中三角形螺紋主要用于連接，梯形、鋸齒形和矩形螺紋主要用于傳動(dòng)，圓

弧形螺紋多用于排污設(shè)備、水閘閘門(mén)等的傳動(dòng)螺旋及玻璃器皿的瓶口螺旋。圖3-1-3螺紋的牙型

(3)根據(jù)螺旋線的繞行方向(見(jiàn)圖3-1-4(a)、(b))，可分為左旋螺紋和右旋螺紋。螺紋的旋向判斷方法為：規(guī)定將螺紋直立時(shí)螺旋線向右上升為右旋螺紋，向左上升為左旋螺紋?；蛘卟捎米笥沂侄▌t：用左(右)手握住螺桿，將螺桿豎立，從螺桿前方向后看，若左(右)手大拇指?jìng)?cè)的螺紋線較高，則為左(右)旋螺紋。機(jī)械制造中一般采用右旋螺紋，有特殊要求時(shí)，才采用左旋螺紋，比如煤氣罐等危險(xiǎn)設(shè)備中使用的螺紋。圖3-1-4螺紋的旋向

(4)根據(jù)螺旋線的數(shù)目(見(jiàn)圖3-1-5(a)、(b))，可分為單線螺紋(n=1)和等距排列的多線螺紋(n≥2)。為了制造方便，螺紋

一般不超過(guò)4線。圖3-1-5螺紋的線數(shù)

(5)根據(jù)螺紋所處位置，可分為內(nèi)螺紋和外螺紋。在圓柱或圓錐外表面形成的螺紋稱(chēng)為外螺紋，在其內(nèi)表面上形成的螺紋為內(nèi)螺紋。

(6)根據(jù)用途不同，螺紋分為連接螺紋和傳動(dòng)螺紋。

2.螺紋的主要參數(shù)

下面以圖3-1-6所示的圓柱普通螺紋為例說(shuō)明螺紋的主要幾何參數(shù)。圖3-1-6螺紋的主要參數(shù)

3.常用螺紋的特點(diǎn)及應(yīng)用

常用螺紋的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用如表3-1-1所示。3.1.2螺栓連接

1.螺栓連接及連接件

1)螺栓連接

螺栓連接是將螺栓穿過(guò)被連接件上的光孔并用螺母鎖緊，這種連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、應(yīng)用廣泛。螺栓連接按螺栓受力情況可分為普通螺栓連接和鉸制孔用螺栓連接兩種。

普通螺栓連接用于被連接件厚度不大并開(kāi)有通孔，通孔和螺栓桿之間留有間隙的場(chǎng)合，如圖3-1-7(a)所示。

鉸制孔用螺栓連接的被連接件上為鉸制孔，螺栓桿和通孔之間為過(guò)渡配合，可對(duì)被連接件進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，主要用于傳遞橫向載荷，如圖3-1-7(b)所示。圖3-1-7螺栓連接

2)螺栓連接件

(1)六角螺栓。螺栓頭部多為六角形，螺栓桿部有部分螺紋和全螺紋兩種，如圖3-1-8所示。螺紋有A、B、C三個(gè)精度等級(jí)，A級(jí)精度最高，常用C級(jí)。圖3-1-8六角螺栓

(2)六角螺母。螺母的形狀有六角形、圓形、方形等，其中六角螺母最常用，如圖3-1-9所示。按螺母的厚度不同又可分為普通螺母、薄螺母和厚螺母。螺母的制造精度同螺栓制造

精度對(duì)應(yīng)，有A、B、C三級(jí)，分別與同級(jí)螺栓配用。圖3-1-9六角螺母

(3)墊圈。墊圈放置在螺母和被連接件之間，起保護(hù)支

承表面等作用，常用的有平墊圈、彈簧墊圈和斜墊圈，如圖

3-1-10所示。平墊圈可增加被連接件的支承面積，減小接觸

處壓強(qiáng)，防止旋緊螺母時(shí)損傷被連接件表面；彈簧墊圈還兼

有防松的作用；斜墊圈用于傾斜面的支承。圖3-1-10墊圈

2.螺紋連接的預(yù)緊與防松

1)螺紋連接的預(yù)緊

如圖3-1-11所示，在擰緊螺母時(shí)，需要克服螺紋副相對(duì)扭轉(zhuǎn)的阻力矩T1和螺母與支承面之間的摩擦阻力矩T2，即擰緊力矩T=T1+T2。圖3-1-11螺紋連接的預(yù)緊對(duì)于M10~M64的粗牙普通螺栓，若螺紋連接的預(yù)緊力為Q0，螺栓直徑為d，則擰緊力矩T可以按以下近似公式計(jì)算：

T≈0.2Q0d

(N·mm)

(3-1-2)預(yù)緊力的控制方法有多種。對(duì)于一般的普通螺栓連接，

預(yù)緊力憑裝配經(jīng)驗(yàn)控制；對(duì)于較重要的普通螺栓連接，可用測(cè)力矩扳手(見(jiàn)圖3-1-12)或者定力矩扳手(見(jiàn)圖3-1-13)來(lái)控制預(yù)緊力的大?。粚?duì)于預(yù)緊力控制有精確要求的螺栓連接，可采用

測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)的變形量來(lái)控制預(yù)緊力的大??；而對(duì)于高強(qiáng)度螺栓連接，可以采用測(cè)量螺母轉(zhuǎn)角的方法來(lái)控制預(yù)緊力的大小。一般規(guī)定，擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊力不得超過(guò)其材料屈服極限δs的80％。圖3-1-12測(cè)力矩扳手圖3-1-13定力矩扳手

2)螺紋連接的防松

螺紋連接防松的實(shí)質(zhì)就是防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

(1)防松的原因。

①在沖擊、振動(dòng)和變載的作用下，螺紋之間的摩擦力可能突然消失而影響正常工作。

②在高溫或溫度變化較大時(shí)，螺栓與被連接件因溫度不同而存在變形差異或材料的蠕變，也可能導(dǎo)致連接的松脫。

(2)螺紋連接的防松措施及方法。螺紋連接后，可以根據(jù)具體情況，選用合理的防松措施和防松方法。常用的防松方法如下：

①摩擦防松。摩擦防松是采用各種結(jié)構(gòu)措施使螺旋副元素間的摩擦力不隨連接的外載荷波動(dòng)而變化，保持較大的摩擦力。

·雙螺母防松：如圖3-1-14(a)所示，利用兩個(gè)螺母對(duì)頂擰緊作用使螺栓始終受到附加拉力和附加摩擦力的作用，使螺紋副軸向張緊，從而達(dá)到防松的目的。這種防松方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

常用于平穩(wěn)、低速和重載的連接。其缺點(diǎn)是在載荷劇烈變化時(shí)不太可靠，而且螺桿加長(zhǎng)，增加一個(gè)螺母后使結(jié)構(gòu)尺寸變大，這樣既增加了重量也不經(jīng)濟(jì)。

·彈簧墊圈防松：如圖3-1-14(b)所示，擰緊螺母，彈簧墊圈被壓平后，其彈力使螺紋副沿軸向上張緊，而且墊圈斜口方向也可對(duì)螺母起到防松的作用。這種防松方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但墊圈彈力不均，因而防松也不太可靠，一般用于不太重要的連接。

·自鎖螺母防松：如圖3-1-14(c)所示，在螺母上端做成有槽的彈性結(jié)構(gòu)，在裝配前這一部分的內(nèi)螺紋尺寸略小于螺栓的外螺紋。裝配時(shí)利用彈性使螺母稍稍擴(kuò)張，螺紋之間得到緊

密的配合，保持經(jīng)常的表面摩擦力，從而達(dá)到防松的目的。這種防松方法簡(jiǎn)單、可靠，可多次裝拆而不降低防松能力，一般用于重要場(chǎng)合。圖3-1-14摩擦防松②機(jī)械防松。機(jī)械防松是利用便于更換的元件來(lái)約束螺旋副，使之不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

·槽形螺母與開(kāi)口銷(xiāo)防松：如圖3-1-15所示，將螺母擰緊后，把開(kāi)口銷(xiāo)插入螺母槽與螺栓尾部孔內(nèi)，并將開(kāi)口銷(xiāo)尾部扳開(kāi)，阻止螺母與螺栓的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。其特點(diǎn)是防松可靠，一般用

于受沖擊或載荷變化較大的連接。圖3-1-15槽形螺母與開(kāi)口銷(xiāo)防松

·止動(dòng)墊圈防松：如圖3-1-16所示為單耳止動(dòng)墊圈，將止動(dòng)片的一折邊彎起貼在螺母的側(cè)面上，另一折邊彎下貼在被連接件的側(cè)壁上，從而避免螺母轉(zhuǎn)動(dòng)而松脫。這種連接防松可靠，但只能用于連接部分可容納彎耳的場(chǎng)合。圖3-1-16止動(dòng)墊圈防松圖3-1-17所示為圓螺母用帶翅止動(dòng)墊圈，將墊片內(nèi)翅嵌入螺母軸的內(nèi)槽中，待螺母擰緊后，再將墊片的外翅之一嵌入圓螺母的缺口中，即可防止螺母松脫，常用于軸上螺紋的防松。圖3-1-17圓螺母止動(dòng)墊圈防松

·串聯(lián)鋼絲防松：如圖3-1-18所示，將鋼絲插入各螺釘頭

部的孔內(nèi)，使其相互制約，從而達(dá)到防松的目的。這種防松方法一般用于螺釘組的連接，連接可靠，但裝拆不便。圖3-1-18串聯(lián)鋼絲防松③破壞螺紋副的不可拆防松。

如圖3-1-19所示，在螺母擰緊后，采用焊接、黏合、沖點(diǎn)等方法防松。圖3-1-19不可拆防松3.1.3螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

1.螺栓連接失效形式及強(qiáng)度計(jì)算依據(jù)

螺栓連接通常是成組使用的，稱(chēng)為螺栓組。在進(jìn)行螺栓組的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首先要確定螺栓的數(shù)目和布置，再進(jìn)行螺栓受載分析，從螺栓組中找出受載最大的螺栓，計(jì)算該螺栓所受的載荷。

2.受拉螺栓連接

1)松螺栓連接

松螺栓連接在裝配時(shí)不擰緊螺母，螺栓不受預(yù)緊力的作用，工作時(shí)螺紋只受軸向工作載荷F的作用。這種連接在拉桿裝置、起重吊鉤、定滑輪等裝置中應(yīng)用。如圖3-1-20所示起重機(jī)吊鉤尾部的松螺栓連接，螺栓工作時(shí)受軸向力F的作用，其強(qiáng)度計(jì)算條件為

(3-1-3)

式中:［σ］——松螺栓連接的許用拉應(yīng)力(MPa)；

d1——螺紋危險(xiǎn)截面的直徑，即螺紋的小徑。圖3-1-20松螺栓連接由式(3-1-3)可得設(shè)計(jì)公式為

(3-1-4)

由上式求得滿足強(qiáng)度條件的螺紋小徑d1，再按螺紋標(biāo)準(zhǔn)從有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得螺紋的公稱(chēng)直徑d。

2)緊螺栓連接

(1)只受預(yù)緊力的緊螺栓連接。如圖3-1-21所示，在橫向工作載荷F的作用下，被連接件的結(jié)合面間有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)。為了防止滑動(dòng)，由預(yù)緊力FP所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于或等于橫向工作載荷F，即FPfm≥F。圖3-1-21橫向外載荷的普通螺栓連接引入可靠性系數(shù)Kf，整理得

(3-1-5)

式中:FP——螺栓所受軸向預(yù)緊力(N)；

F——螺栓連接所受橫向工作載荷(N)；

f——接合面摩擦因數(shù)，可查表3-1-2；

m——摩擦面數(shù)目；

Kf——可靠性因數(shù)，一般取Kf＝1.1～1.3。擰緊螺母時(shí)，螺母受到預(yù)緊力FP產(chǎn)生的拉應(yīng)力和螺紋副摩擦力矩產(chǎn)生的扭矩切應(yīng)力的同時(shí)作用，根據(jù)材料力學(xué)的第四強(qiáng)度理論，可知相當(dāng)應(yīng)力σca≈1.3σ，所以受橫向載荷作用的普通螺栓連接的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算公式分別為

(3-1-6)

(3-1-7)

式中:F0——螺栓所受預(yù)緊力(N)；

［σ］——緊螺栓連接的許用拉應(yīng)力(MPa)；

σca——相當(dāng)應(yīng)力(MPa)；

d1——螺栓小徑(mm)。

(2)承受軸向靜載荷的緊螺栓連接。這種承載形式在緊螺栓連接中比較常見(jiàn)，也是最重要的一種螺栓連接形式。汽缸

與汽缸蓋螺栓組連接就是這種連接的典型例子。在這種連接中，螺栓實(shí)際承受的總拉力FΣ并不等于預(yù)緊力F0和軸向工作載荷F之和。

圖3-1-22所示為汽缸端蓋的螺栓組，其每個(gè)螺栓承受的平均軸向工作載荷為

(3-1-8)

式中，p為缸內(nèi)氣壓，D為缸徑，z為螺栓數(shù)。圖3-1-22壓力容器的螺栓受力圖3-1-23為汽缸蓋螺栓組中一個(gè)螺栓連接的受力情況。

此時(shí)螺栓所受的軸向總拉力FΣ應(yīng)為其所受的工作載荷

F與殘余預(yù)緊力F0′之和，即

FΣ=F+F0′

(3-1-9)圖3-1-23螺栓受力與變形當(dāng)選定殘余預(yù)緊力F0′后，即可按式(3-1-9)求出螺栓所受的總拉力F，同時(shí)考慮到可能需要補(bǔ)充擰緊及扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的作用，將FΣ增加30％，則螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為

(3-1-10)

設(shè)計(jì)公式為

(3-1-11)

3.受剪螺栓連接

如圖3-1-24所示，這種連接在裝配時(shí)螺桿與孔壁間采用過(guò)渡配合，無(wú)間隙，螺母不必?cái)Q得很緊。工作時(shí)螺栓連接承受橫向載荷FR，螺栓在連接接合面處受剪切力的作用，螺栓桿與孔壁間相互擠壓。因此，應(yīng)分別按擠強(qiáng)度和壓剪切強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。圖3-1-24受橫向外載荷的鉸制孔用螺栓連接螺栓桿與孔壁之間的擠壓強(qiáng)度為

(3-1-12)

螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為

(3-1-13)一般條件下工作的螺紋連接件的常用材料為低碳鋼和

中碳鋼，其力學(xué)性能見(jiàn)表3-1-3。螺紋連接材料的許用應(yīng)力［s］、［t］、［sp］可查表3-1-4和表3-1-5。3.1.4螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力

1.螺紋連接件的材料

螺栓的常用材料有Q215、Q235、15、35和45鋼等，重

要和有特殊要求的場(chǎng)合可采用15Cr、40Cr、30CrMnSi和15MnVB等機(jī)械性能較高的合金鋼。有防蝕或?qū)щ娨髸r(shí)，也可采用銅及其合金以及其他有色金屬。常用螺栓材料的

機(jī)械性能見(jiàn)表3-1-3。

2.螺紋連接的許用應(yīng)力和安全系數(shù)

螺栓的許用應(yīng)力及安全系數(shù)見(jiàn)表3-1-4。不控制預(yù)緊力的緊螺栓連接中，安全系數(shù)S的選擇與螺栓直徑d有關(guān)，d越小，S越大，許用應(yīng)力［s］也就越低。這是因?yàn)椋绻豢刂祁A(yù)緊力，螺栓直徑越小，擰緊時(shí)螺桿因過(guò)載而損壞的可能性就越大。3.1.5螺紋連接設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

1.螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)形狀簡(jiǎn)單

連接接合面的幾何形狀通常設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀，同時(shí)應(yīng)和機(jī)器的結(jié)構(gòu)形狀相適應(yīng)，如圓形、環(huán)形、矩形、框形和三角形等，如圖3-1-25所示。這樣不但便于加工制造，而且便于對(duì)稱(chēng)布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心和連接接合面的形心重合，從而保證連接接合面受力比較均勻。圖3-1-25螺栓組連接接合面的形狀

2)使螺栓受力均勻

螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均。當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，盡量使螺栓布置在遠(yuǎn)離形心的地方，以減小螺栓的受力，如圖3-1-26所示。若螺栓組同時(shí)承受較大的橫向、軸向載荷，應(yīng)采用銷(xiāo)、套筒、鍵等零件來(lái)承受橫向載荷，以減小螺栓的尺寸結(jié)構(gòu)，如圖3-1-27所示。圖3-1-26接合面承彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)螺栓連接圖3-1-27承受橫向載荷的減載裝置

3)便于分度

分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4、6、8等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線。同一螺栓組中螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，如圖3-1-28(a)所示。圖3-1-28接面合的形狀

4)盡量減少加工面

接合面較大時(shí)應(yīng)采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如圖3-1-28(b)所示。采用圖3-1-28(c)所示的條狀結(jié)構(gòu)或凸臺(tái)結(jié)構(gòu)可以減少加工面，且能提高連接的平穩(wěn)性和連接剛度。

5)螺栓的排列應(yīng)有合理的間距和邊距

為了裝配方便和保證支承強(qiáng)度，螺栓的各軸線之間以及螺栓軸線和機(jī)體壁之間應(yīng)有合理的間距和邊距，間距和邊距的最小尺寸根據(jù)扳手空間確定，如圖3-1-29所示，其尺寸請(qǐng)查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的連接，螺栓間距t不得大于表3-1-6所推薦的數(shù)值。圖3-1-29扳手的空間尺寸

6)避免螺栓承受偏心載荷

避免螺栓承受偏心載荷，應(yīng)減小載荷相對(duì)于螺栓軸心線

的偏距，保證螺母與螺栓頭部支承面平整并與螺栓軸線相垂

直。對(duì)于鑄件、鐓件、焊件等零件的粗糙表面，應(yīng)加工成凸

臺(tái)(見(jiàn)圖3-1-30(a))或沉頭座(見(jiàn)圖3-1-30(b))；支承面傾斜時(shí)應(yīng)

采用斜面墊圈(見(jiàn)圖3-1-31(a))或球面墊圈(見(jiàn)圖3-1-31(b))。這

樣可使螺栓軸線垂直于支承面，避免承受偏心載荷。圖3-1-30凸臺(tái)與沉頭座的應(yīng)用圖3-1-31斜面與球面墊圈的應(yīng)用

2.提高螺栓連接強(qiáng)度的措施

1)改善螺紋牙間的載荷分配

(1)懸置螺母。懸置螺母的旋合部分全部受拉，其變形性質(zhì)與螺栓相同，從而可以減小兩者的螺距變化差，使螺紋牙上的載荷分布趨于均勻，如圖3-1-32(a)所示。

(2)內(nèi)斜螺母。內(nèi)斜螺母下端(螺栓旋入端)受力大的幾圈螺紋處制成10°～15°的斜角，使螺栓螺紋牙的受力面由上而下逐漸外移。這樣，螺栓旋合段下部的螺紋牙在載荷作用下容易變形，而載荷將向上轉(zhuǎn)移使載荷分布趨于均勻，如圖3-1-32(b)所示。

(3)環(huán)槽螺母。這種結(jié)構(gòu)可以使螺母內(nèi)緣下端(螺栓旋入端)局部受拉，其作用和懸置螺母相似，但載荷均布的效果不及懸置螺母，如圖3-1-32(c)所示。圖3-1-32改善螺紋牙間的載荷分配

2)減小螺栓的應(yīng)力變化幅度

對(duì)于受變載荷作用的螺栓，其應(yīng)力也在一定的幅度內(nèi)變動(dòng)，減小螺栓剛度或增大被連接件剛度等皆可使螺栓的應(yīng)力變化幅度減小。為減輕這種影響，可采用彈性元件和金屬墊片等，如圖3-1-33所示。圖3-1-33減小應(yīng)力幅度

3)減小應(yīng)力集中

螺紋的牙根、螺栓頭部與栓桿鉸接處，都有應(yīng)力集中，是產(chǎn)生斷裂的危險(xiǎn)部位。其中螺紋牙根的應(yīng)力集中對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度影響很大。適當(dāng)增大螺紋牙根過(guò)渡處圓角半徑、在螺紋結(jié)束部位采用退刀槽等，都能使截面變化均勻，減小應(yīng)力集中，提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，如圖3-1-34所示。圖3-1-34減少應(yīng)力集中

4)避免附加應(yīng)力

當(dāng)被連接件、螺母或螺栓頭部的支承面粗糙(見(jiàn)圖3-1-35(a))、被連接件因剛度不夠而彎曲(見(jiàn)圖3-1-35(b))、鉤頭螺栓(見(jiàn)圖

3-1-35(c))以及裝配不良等都會(huì)使螺母與支承面的接觸點(diǎn)偏離螺栓軸線，使螺栓承受偏心載荷，從而使螺栓產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力。這種情況應(yīng)盡量避免，具體措施如圖3-1-30、圖3-1-31及

圖3-1-34所示。圖3-1-35螺栓承受偏心載荷探索與實(shí)踐

1．受力分析

如圖3-1-1所示，立柱螺栓組受到切削力所形成的軸向力、立柱本身所受的重力以及切削時(shí)對(duì)立柱所形成的彎矩。計(jì)算時(shí)可按純軸向力計(jì)算，然后對(duì)直徑增大20%，對(duì)彎矩所形成的彎曲應(yīng)力進(jìn)行修正。

2．確定普通螺栓的直徑

(1)確定每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷F。

(2)計(jì)算每個(gè)螺栓總的軸向力FΣ。由式(3-1-9)得

FΣ=F+F0′

根據(jù)立柱螺栓連接的緊密性要求，取F0′=(0.2～0.6)F，即F0′=0.4F=2500N,因此

FΣ=F+F0′=6250+2500=8750N

3．確定螺栓的公稱(chēng)直徑d

(1)選擇螺栓材料，確定許用應(yīng)力。查表3-1-3，選用35鋼，其σb=530MPa，σs=315MPa。由表3-1-4和表3-1-5可見(jiàn)，當(dāng)不控制預(yù)緊力，對(duì)碳素鋼S=4(為了安全起見(jiàn)，安全系

數(shù)取大值)，則許用應(yīng)力

(2)計(jì)算螺栓的小徑d1。由式(3-1-11)得

對(duì)d1增大20%，則

d1≥13.56×(1+0.20)=16.28mm

查普通螺紋基本尺寸，取d=20mm，d1=17.294，

P=2.5mm。拓展知識(shí)——其他螺紋連接

1.其他類(lèi)型的螺紋連接

1)雙頭螺栓連接

如圖3-1-36所示，將螺栓一端旋入被連接件的螺紋孔中，另一端穿過(guò)另一被連接件的通孔后，再與螺母配合來(lái)完成連接。其特點(diǎn)是兩被連接件中，有一個(gè)被連接件上需切制螺紋孔，另一被連接件上切制通孔。它適用于一個(gè)被連接件很厚或一端無(wú)足夠的安裝操作空間又需經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。圖3-1-36雙頭螺栓連接

2)螺釘連接

如圖3-1-37所示，螺釘連接的特點(diǎn)與雙頭螺栓相似，只

是不需要螺母。螺釘直接穿過(guò)一個(gè)被連接件的通孔，旋入另

一個(gè)被連接件的螺紋孔中。這種連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外觀較整齊美觀，適用于被連接件之一較厚或另一端不能裝螺母的場(chǎng)合。但經(jīng)常拆裝會(huì)使螺紋孔磨損，導(dǎo)致被連接件過(guò)早失效，所以

不適用于經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。圖3-1-37螺釘連接

3)緊定螺釘連接

如圖3-1-38所示,利用緊定螺釘?shù)穆菁y部分旋入一個(gè)被連接件的螺紋孔中，以尾部頂在另外一個(gè)被連接件的表面上或凹坑中，來(lái)固定兩個(gè)被連接件之間的位置。這種連接的特點(diǎn)是可以傳遞較小的軸向或周向載荷。緊定螺釘?shù)亩瞬坑衅蕉恕㈠F端和柱端等。圖3-1-38緊定螺釘連接

2.其他螺紋連接件

1)雙頭螺柱

雙頭螺柱的兩端都制有螺紋，兩端螺紋可相同或不同，有A型和B型兩種結(jié)構(gòu)，如圖3-1-39所示。螺柱的一端旋入被連接件螺紋孔中，旋入后即不拆卸；另一端用于安裝螺母以固定其他零件。圖3-1-39雙頭螺柱

2)螺釘

頭部形狀有圓頭、扁圓頭、六角頭、圓柱頭和沉頭等，以適應(yīng)不同的裝配要求，頭部起字槽有一字槽、十字槽和內(nèi)六角孔等形式，如圖3-1-40所示。十字槽螺釘頭部強(qiáng)度高、對(duì)中性好，便于自動(dòng)裝配；內(nèi)六角孔螺釘能承受較大的扳手力矩，連接強(qiáng)度高，用于要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。圖3-1-40螺釘及其頭部各種結(jié)構(gòu)

3)圓螺母

圓螺母與止退墊圈(見(jiàn)圖3-1-41)配用，裝配時(shí)墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽內(nèi)，外舌嵌入螺母槽內(nèi)，螺母即被鎖緊，可防螺母松脫，常用于滾動(dòng)軸承軸向固定。圖3-1-41圓螺母與止退墊圈

4)緊定螺釘

用末端頂住被連接件，頭部為一字槽的緊定螺釘最常用。尾部的多種形狀中，平端用于高硬度表面或經(jīng)常拆卸處，圓柱端壓入空心軸上的凹坑以緊定零件位置，錐端用于低硬度表面或不經(jīng)常拆卸處，如圖3-1-42所示。圖3-1-42緊定螺釘及其尾部各種形式歸納總結(jié)

1．普通螺紋的公稱(chēng)直徑是指內(nèi)、外螺紋的大徑(D、d)。

2．螺紋的分類(lèi)見(jiàn)表3-1-7。

3．螺紋的應(yīng)用：主要起連接和傳動(dòng)的作用。

4．螺紋連接的類(lèi)型：螺栓連接(普通螺栓連接、鉸制孔用螺栓連接)、雙頭螺栓連接、螺釘連接、緊定螺釘連接。

5．螺紋連接件：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母和墊圈等。

6．螺紋連接的預(yù)緊與防松。

(1)預(yù)緊目的：增加連接的可靠性、緊密性和防松能力。

(2)防松的根本問(wèn)題：防止螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

(3)螺紋連接防松措施：摩擦防松、機(jī)械防松、不可拆防松等。

7．提高螺栓連接強(qiáng)度的措施：改善螺紋牙間載荷分布不均狀況；減小應(yīng)力集中的影響；降低螺栓應(yīng)力變化幅度；減小應(yīng)力集中的影響；(工藝方法)采用合理的制造工藝。

8．螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題：一是螺栓受力要小且均勻，二是布置要合理，三是不產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。模塊二設(shè)計(jì)減速器中齒輪與軸的鍵連接

任務(wù)提出與任務(wù)分析

1.任務(wù)提出

首先讓學(xué)生完成單級(jí)減速箱的拆裝實(shí)驗(yàn)，如圖3-2-1(a)所示，在拆裝過(guò)程中對(duì)齒輪減速箱的輸出軸(見(jiàn)圖3-2-1(b))進(jìn)行觀察并思考：該輸出軸上有哪些零部件？它們是怎樣安裝上去的，又是怎樣拆卸的？輸出軸、齒輪與鍵(見(jiàn)圖3-2-1(c))之間是怎樣定位及設(shè)計(jì)的？圖3-2-1單級(jí)減速箱的拆裝設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)選用圖3-2-2所示的減速器輸出軸與齒輪

的鍵連接形式。已知軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=600N·m，載荷有輕微沖擊，軸、鍵的材料均為鋼，齒輪材料為鑄鋼。圖3-2-2減速器輸出軸

2.任務(wù)分析

鍵連接是常用的軸轂連接方式，要正確選用鍵連接的類(lèi)型和尺寸，首先應(yīng)熟悉鍵連接的類(lèi)型及特點(diǎn)，還應(yīng)掌握有關(guān)鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算方法以便對(duì)鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核。相關(guān)知識(shí)

3.2.1鍵連接的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

1.平鍵連接

如圖3-2-3(a)所示，平鍵的上下兩面和兩個(gè)側(cè)面都互相平行，平鍵的下面與軸上鍵槽切緊，上面與輪轂鍵槽頂面留有間隙。工作時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，故平鍵的兩個(gè)側(cè)面是工作面。因此，平鍵連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、裝拆方便、對(duì)中性好。但它不能承受軸向力，對(duì)軸上零件不能起到軸向固定的作用，常用于傳動(dòng)精度要求較高的場(chǎng)合。

平鍵按用途不同分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。

(1)普通平鍵連接。普通平鍵連接用于靜連接，根據(jù)鍵頭部形狀不同，可分為圓頭A型、方頭B型和單圓頭C型鍵三種，如圖3-2-3(b)、(c)、(d)所示。圖3-2-3普通平鍵連接

(2)導(dǎo)向平鍵和滑鍵連接。導(dǎo)向平鍵和滑鍵連接用于動(dòng)連接。當(dāng)零件需要作軸向移動(dòng)時(shí)，可采用導(dǎo)向平鍵連接，如圖

3-2-4所示。導(dǎo)向平鍵較普通平鍵長(zhǎng)，為防止鍵體在軸中松動(dòng)，導(dǎo)向平鍵連接用兩個(gè)螺釘將其固定在軸上，其中部制有起鍵螺釘，常用于移動(dòng)距離不大的場(chǎng)合。圖3-2-4導(dǎo)向平鍵連接當(dāng)零件需要滑移的距離較大時(shí)，因所需的導(dǎo)向平鍵過(guò)長(zhǎng)，制造困難，可選用滑鍵連接?；I固定在輪轂上，隨輪轂一同沿著軸上鍵槽移動(dòng)，如圖3-2-5所示。圖3-2-5滑鍵連接

2.半圓鍵連接

圖3-2-6所示為半圓鍵連接，半圓鍵的工作面也是鍵的兩個(gè)側(cè)面。軸上鍵槽用與半圓鍵尺寸相同的鍵槽銑刀銑出，半圓鍵可在槽中繞其幾何中心擺動(dòng)以適應(yīng)轂槽底面的傾斜。這種鍵連接的特點(diǎn)是工藝性好、裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的連接；但鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，一般用于輕載靜連接。若用兩個(gè)半圓鍵，應(yīng)布置在軸的同一條母線上。圖3-2-6半圓鍵連接

3.楔鍵連接

圖3-2-7所示為楔鍵連接，楔鍵的上、下兩面為工作面。楔鍵的上表面和與它相配合的輪轂鍵槽底面均有1∶100的斜度。裝配時(shí)將楔鍵打入，使楔鍵楔緊在軸和輪轂的鍵槽中，楔鍵

的上、下表面受擠壓，工作時(shí)靠這個(gè)擠壓產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。如圖3-2-7所示，楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種。鉤頭楔鍵的鉤頭是為了便于拆卸的。普通楔鍵也分為A、B、C三種形式。圖3-2-7楔鍵連接

4.切向鍵連接

切向鍵由兩個(gè)斜度為1∶100的普通楔鍵組成，如圖3-2-8

所示，裝配時(shí)將切向鍵沿軸切線方向楔緊在軸與輪轂之間。

其上下面為工作面，壓力沿軸切線方向作用，能傳遞很大轉(zhuǎn)矩。

用一對(duì)切向鍵時(shí)，只能單向傳遞轉(zhuǎn)矩；要雙向傳遞轉(zhuǎn)矩須用兩對(duì)互成120°～135°分布的切向鍵。圖3-2-8切向鍵連接3.2.2平鍵連接的選用及強(qiáng)度計(jì)算

1.平鍵的選用及標(biāo)注

平鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體條件選擇鍵的類(lèi)型和尺寸。

(1)類(lèi)型選擇。鍵的類(lèi)型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)、使用特性及工作條件來(lái)選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下各方面的情況：①需要傳遞轉(zhuǎn)矩的大?。虎谶B接于軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)及滑動(dòng)距離的長(zhǎng)短；③對(duì)于連接的對(duì)中性要求；④鍵是否需要具有軸向固定的作用；⑤鍵在軸上的位置(在軸的中部還是端部)等。

(2)尺寸選擇。鍵的主要尺寸為其截面尺寸(鍵寬b×鍵高h(yuǎn))與長(zhǎng)度L。鍵的剖面尺寸b×h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定，見(jiàn)表3-2-1。鍵的長(zhǎng)度L一般由輪轂寬度來(lái)確定，要求鍵長(zhǎng)比輪轂略短5~10mm，且符合長(zhǎng)度系列值；導(dǎo)向平鍵的長(zhǎng)度則應(yīng)由零件所需滑動(dòng)的距離來(lái)確定。

(3)平鍵標(biāo)注記為：鍵類(lèi)型b×LGB/T1096—2003。對(duì)于圓頭普通平鍵(A型)，標(biāo)注字母A可以省略不標(biāo)。

例如，鍵截面尺寸b×h=16×10，鍵長(zhǎng)L=100mm的平頭普通平鍵標(biāo)記為

鍵B16×100GB/T1096—2003

2.平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算

如圖3-2-9所示，假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，則普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為

(3-2-1)圖3-2-9普通平鍵連接受力分析導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接的強(qiáng)度條件為

(3-2-2)探索與實(shí)踐

(1)選擇鍵連接的類(lèi)型。如圖3-2-2所示，為保證齒輪傳動(dòng)嚙合良好，要求對(duì)中性好，故選用A型普通平鍵連接。

(2)選擇鍵的主要尺寸。根據(jù)軸的直徑d=75mm及輪轂長(zhǎng)度80mm，按表3-2-1選擇A型普通平鍵，其鍵寬b=20mm，鍵高h(yuǎn)=12mm，鍵長(zhǎng)L=70mm，標(biāo)記為

GB/T1096—2003鍵20×12×70

(3)校核鍵連接強(qiáng)度。按連接結(jié)構(gòu)的材料(鋼)和工作的載荷有輕微沖擊，查表3-2-2得σp=100MPa。鍵的工作長(zhǎng)度為

l=L－b=70－20=50mm

由式(3-2-1)得

故此鍵連接的強(qiáng)度足夠。

(4)標(biāo)注鍵槽的尺寸和公差。由表3-2-1查得軸槽、轂槽的尺寸及公差如圖3-2-10所示。圖3-2-10鍵槽尺寸拓展知識(shí)——其他連接

1.花鍵連接

1)花鍵連接的組成

花鍵連接由軸上加工出的外花鍵(花鍵軸)和輪轂孔上加工出的內(nèi)花鍵(花鍵孔)組成(如圖3-2-11所示)，鍵齒對(duì)稱(chēng)分布，鍵槽較淺，工作時(shí)依靠?jī)?nèi)、外花鍵齒側(cè)面的相互擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。圖3-2-11外花鍵與內(nèi)花鍵

2)花鍵的類(lèi)型和特點(diǎn)

花鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，按齒形可分為矩形花鍵和漸開(kāi)線花鍵?；ㄦI的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用如表3-2-3所示。

2.銷(xiāo)連接

銷(xiāo)是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)銷(xiāo)連接的作用，銷(xiāo)可分為定位銷(xiāo)、連接銷(xiāo)和安全銷(xiāo)等。定位銷(xiāo)用于確定零件之間的相對(duì)位置，一般成對(duì)使用，如圖3-2-12所示；連接銷(xiāo)可以實(shí)現(xiàn)軸與軸向零件的固

定或零件之間的連接，只能承受較小的載荷，如圖3-2-13所示；安全銷(xiāo)可作為安全裝置中的被剪斷零件，起過(guò)載保護(hù)作用，如圖3-2-14所示。圖3-2-12定位銷(xiāo)圖3-2-13連接銷(xiāo)圖3-2-14安全銷(xiāo)歸納總結(jié)

1.常用的軸轂連接方式有鍵連接、花鍵連接和銷(xiāo)連接等，鍵、花鍵和銷(xiāo)都是標(biāo)準(zhǔn)件。

2.平鍵按用途不同分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。平通平鍵用于靜連接，導(dǎo)向平鍵和花鍵用于動(dòng)連接。通常按工作面上的最大擠壓壓力(對(duì)于靜連接)或最大壓強(qiáng)(對(duì)于動(dòng)連接)對(duì)平鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核。

3.花鍵按齒形可分為矩形花鍵和漸開(kāi)線花鍵。

4.銷(xiāo)有圓柱銷(xiāo)和圓錐銷(xiāo)兩種基本類(lèi)型，應(yīng)根據(jù)不同工作要求進(jìn)行選用。

5.圓柱面過(guò)盈連接的裝配方法有壓入法和溫差法兩種。模塊三機(jī)床刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺旋傳動(dòng)

任務(wù)情境

如圖3-3-1所示，機(jī)床刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺旋傳動(dòng)主要由螺桿和螺母組成，屬于螺旋低副，其工作原理是螺桿1與機(jī)架4組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，螺母2與螺桿以左旋螺紋配合并與工作臺(tái)3連接。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，螺母帶動(dòng)工作臺(tái)沿機(jī)架的導(dǎo)軌向左作直線移動(dòng)。圖3-3-1機(jī)床刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)任務(wù)提出與任務(wù)分析

1.任務(wù)提出

在如圖3-3-1所示的機(jī)床刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，螺桿為雙線螺紋，螺距為5mm，當(dāng)螺母回轉(zhuǎn)3周時(shí)，刀架移動(dòng)的距離是多少？若螺桿轉(zhuǎn)速為25r/min時(shí)，則刀架移動(dòng)速度是多少？

2.任務(wù)分析

什么是螺旋傳動(dòng)，其類(lèi)型有哪些？它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)組成上有什么特點(diǎn)，又是如何傳遞和運(yùn)動(dòng)的呢？通過(guò)對(duì)以上知識(shí)的學(xué)習(xí)解決螺旋傳動(dòng)中的一些相關(guān)計(jì)算。相關(guān)知識(shí)

3.3.1螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)及類(lèi)型

螺旋運(yùn)動(dòng)是構(gòu)件的一種空間運(yùn)動(dòng)，它由具有一定制約關(guān)系的轉(zhuǎn)動(dòng)及沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向的移動(dòng)兩部分組成。組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿軸線作相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為螺旋副。螺旋副是面接觸的低副。3.3.2滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)

1.普通螺旋傳動(dòng)

由螺桿和螺母組成的簡(jiǎn)單螺旋副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)稱(chēng)為普通螺旋傳動(dòng)。

1)普通螺旋傳動(dòng)的應(yīng)用形式

(1)螺母固定不動(dòng)，螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)。如圖3-3-2所示為螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)的臺(tái)虎鉗。圖3-3-2臺(tái)虎鉗

(2)螺桿固定不動(dòng)，螺母回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)。如圖3-3-3所示為螺旋千斤頂中的一種結(jié)構(gòu)形式，螺桿4連接于底座固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄3使螺母2回轉(zhuǎn)并作上升或下降的直線運(yùn)動(dòng)，從而舉起或放下托盤(pán)1。螺桿不動(dòng)，螺母回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)的形式常用于插齒機(jī)刀架傳動(dòng)等。圖3-3-3螺旋千斤頂

(3)螺桿回轉(zhuǎn)，螺母作直線運(yùn)動(dòng)。如圖3-3-4所示為螺桿回轉(zhuǎn)，螺母作直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖。螺桿2與機(jī)架組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，螺母4與螺桿以左旋螺紋嚙合并與工作臺(tái)連接。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使螺桿按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，螺母帶動(dòng)工作臺(tái)沿機(jī)架的導(dǎo)軌向右作直線運(yùn)動(dòng)。螺桿回轉(zhuǎn)，螺母作直線運(yùn)動(dòng)的形式應(yīng)用較廣，如機(jī)床的滑板移動(dòng)機(jī)構(gòu)等。圖3-3-4機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)

(4)螺母回轉(zhuǎn)，螺桿作直線運(yùn)動(dòng)。如圖3-3-5所示為應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)上的觀察鏡螺旋調(diào)整裝置。螺桿2、螺母3為左旋螺旋副。當(dāng)螺母按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿帶動(dòng)觀察鏡1向上移動(dòng)；螺母反向回轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿連同觀察鏡向下移動(dòng)。圖3-3-5觀察鏡螺旋調(diào)整裝置

2)直線運(yùn)動(dòng)方向的判定

普通螺旋傳動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件作直線運(yùn)動(dòng)的方向(移動(dòng)方向)不僅與螺紋的回轉(zhuǎn)方向有關(guān)，還與螺紋的旋向有關(guān)。正確判定螺桿或螺母的移動(dòng)方向十分重要。判定方法如下：

(1)右旋螺紋用右手，左旋螺紋用左手。手握空拳，四指指向與螺桿(或螺母)回轉(zhuǎn)方向相同，大拇指豎直。

(2)若螺桿(或螺母)回轉(zhuǎn)并移動(dòng)，螺母(或螺桿)不動(dòng)，則大拇指指向即為螺桿(或螺母)的移動(dòng)方向(如圖3-3-6所示)。圖3-3-6螺桿或螺母移動(dòng)方向的判斷

(3)若螺桿(或螺母)回轉(zhuǎn)，螺母(或螺桿)移動(dòng)，則大拇指指向的相反方向即為螺母(或螺桿)的移動(dòng)方向。圖3-3-7所示為臥式車(chē)床床鞍的絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，絲杠為右旋螺桿，當(dāng)絲杠如圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，開(kāi)合螺母帶動(dòng)床鞍向左移動(dòng)。圖3-3-7臥式車(chē)床床鞍的螺旋傳動(dòng)

3)直線運(yùn)動(dòng)距離

在普通螺旋傳動(dòng)中，螺桿(或螺母)的移動(dòng)距離與螺紋的導(dǎo)程有關(guān)。螺桿相對(duì)螺母每回轉(zhuǎn)一圈，螺桿(或螺母)移動(dòng)一個(gè)等于導(dǎo)程的距離。因此，移動(dòng)距離等于回轉(zhuǎn)圈數(shù)與導(dǎo)程的乘積，即

L=NPh

(3-3-1)

式中：L——螺桿(螺母)移動(dòng)距離(mm)；

N——回轉(zhuǎn)周數(shù)(r)；

Ph——螺紋導(dǎo)程(mm)。移動(dòng)速度可按下式計(jì)算：

v=nPh

(3-3-2)

式中:

v——螺桿(或螺母)的移動(dòng)速度(mm/min)；

n——轉(zhuǎn)速(r/min)；

Ph——螺紋導(dǎo)程(mm)。

例3-3-1如圖3-3-8所示的普通螺旋傳動(dòng)中，已知左旋雙線螺桿的螺距為8mm，若螺桿按圖示方向回轉(zhuǎn)兩周，則螺母移動(dòng)了多少距離？方向如何？圖3-3-8普通螺旋傳動(dòng)

解由式(3-3-1)可知，普通螺旋傳動(dòng)螺母的移動(dòng)距離為

L=NPh=NPZ=2×8×2=32mm

螺母的移動(dòng)方向判定：螺桿回轉(zhuǎn)，螺母移動(dòng)。左旋螺紋用左手確定方向，四指指向與螺桿回轉(zhuǎn)方向相同，大拇指指向的相反方向?yàn)槁菽傅囊苿?dòng)方向。因此，螺母移動(dòng)的方向向右。

2.差動(dòng)螺旋傳動(dòng)

1)差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的原理

如圖3-3-9所示為一差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)。圖3-3-9差動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

2)差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的移動(dòng)距離和方向的確定

由上面的分析可知，在圖3-3-9所示的差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)中：

(1)螺桿上兩螺紋旋向相同時(shí)，活動(dòng)螺母移動(dòng)距離減小。

(2)螺桿上兩螺紋旋向相反時(shí)，活動(dòng)螺母移動(dòng)距離增大。

(3)在判定差動(dòng)螺旋傳動(dòng)中活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向時(shí)，應(yīng)先確定螺桿的移動(dòng)方向。

差動(dòng)螺旋傳動(dòng)中活動(dòng)螺母的實(shí)際移動(dòng)距離和方向，可用公式表示如下：

L=N(Ph1±Ph2)

(3-3-3)

例3-3-2如圖3-3-9所示，固定螺母的導(dǎo)程Ph1=1.5mm，活動(dòng)螺母的導(dǎo)程Ph2=2mm，螺紋均為左旋。當(dāng)螺桿回轉(zhuǎn)0.5轉(zhuǎn)時(shí)，活動(dòng)螺母的移動(dòng)距離是多少?移動(dòng)方向如何?

解

(1)螺紋為左旋，用左手判定螺桿向右移動(dòng)。

(2)因?yàn)閮陕菁y旋向相同，由式(3-3-3)可知，活動(dòng)螺母移動(dòng)距離

L=N(Ph1－Ph2)=0.5×(1.5－2)=－0.25mm

(3)計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，活動(dòng)螺母移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相反，即向左移動(dòng)了0.25mm。

例3-3-3如圖3-3-10所示是應(yīng)用于微調(diào)鏜刀上的差動(dòng)螺旋傳動(dòng)。螺桿1在Ⅰ和Ⅱ兩處均為右旋螺紋，刀套3固定在鏜桿

2上，鏜刀4在刀套中不能回轉(zhuǎn)，只能移動(dòng)。當(dāng)螺桿回轉(zhuǎn)時(shí)，

可使鏜刀得到微量移動(dòng)，從而保證加工的準(zhǔn)確性。若固定螺母螺紋(刀套)的導(dǎo)程Ph1=1.5mm，活動(dòng)螺母(鏜刀)螺紋的導(dǎo)程Ph2=1.25mm，則螺桿按圖示方向回轉(zhuǎn)1周，鏜刀移動(dòng)的距離

是多少？移動(dòng)的方向如何？如果螺桿圓周按100等份刻線，螺桿每轉(zhuǎn)過(guò)1格，鏜刀的實(shí)際位移為多少？圖3-3-10差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的微調(diào)鏜刀

解由式(3-3-3)可知，螺桿按圖示方向回轉(zhuǎn)1周時(shí)鏜刀移動(dòng)距離

L=N(Ph1－