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1、8.2 螺旋传动螺旋传动 螺纹传动是由螺杆和螺母组成的用以传递运动螺纹传动是由螺杆和螺母组成的用以传递运动和动力的一种机械传动形式和动力的一种机械传动形式8.2.1螺旋传动的类型和应用螺旋传动的类型和应用1.螺旋传动按其用途可分为：螺旋传动按其用途可分为：1.）调整螺旋）调整螺旋：如机床进给的微调螺旋；如机床进给的微调螺旋；2.）传力螺旋：）传力螺旋：如千斤顶；如千斤顶；3.）传）传动螺旋：动螺旋：如机床丝杠。如机床丝杠。2.螺旋传动按其螺纹间摩擦性质的不同螺旋传动按其螺纹间摩擦性质的不同,可分为可分为:1.）滑动螺旋：滑动螺旋：滑动摩擦，结构简单，加工方便，滑动摩擦，结构简单，加工方便，应用
2、最广。应用最广。2.）滚动螺旋：）滚动螺旋：滚动摩擦，传动效率高。滚动摩擦，传动效率高。滑动螺旋牙形：滑动螺旋牙形：多用梯形螺纹多用梯形螺纹,重载起重螺旋也有用锯齿形螺纹重载起重螺旋也有用锯齿形螺纹,对对效率要求高时可用矩形螺纹。效率要求高时可用矩形螺纹。3.）静压螺旋：）静压螺旋：液体摩擦液体摩擦螺旋千斤顶螺旋千斤顶螺旋传动的应用螺旋传动的应用螺旋传动的应用螺旋传动的应用二维数控台原理图二维数控台原理图螺旋传动的应用螺旋传动的应用二维数控台二维数控台螺旋传动的应用螺旋传动的应用滚珠丝杠滚珠丝杠螺旋传动的应用螺旋传动的应用1.螺旋受力螺旋受力滑动螺旋工作时，螺杆承受轴向载荷和转矩；螺滑动螺旋工
3、作时，螺杆承受轴向载荷和转矩；螺杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲和剪切。杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲和剪切。2.滑动螺旋的失效形式：滑动螺旋的失效形式：螺纹磨损，螺纹磨损，螺杆断裂，螺杆断裂，螺纹牙根剪断和弯断，螺纹牙根剪断和弯断，受压螺杆很长时还可能失稳。受压螺杆很长时还可能失稳。8.2.2、滑动螺旋的失效形式、材料及许用应力、滑动螺旋的失效形式、材料及许用应力3.滑动螺旋的材料滑动螺旋的材料1.)螺杆的材料：螺杆的材料：要求有足够的强度，常用要求有足够的强度，常用45、50优质碳素钢优质碳素钢;需经热需经热处理以达到高硬度的重要螺杆，则常用处理以达到高硬度的重要螺杆，则常用65Mn、40C
4、r、T12、40CrMn、20CrMnTi及及9Mn2V、CrWMn等含等含量钢。量钢。2.)螺母材料：螺母材料：除要有足够的强度外，还要求在与螺杆配合时摩擦因数小和耐除要有足够的强度外，还要求在与螺杆配合时摩擦因数小和耐磨。磨。常用材料有铸造青铜，如常用材料有铸造青铜，如ZCuSn10P1,ZCuSn5Pb5Zn5重载低速使用强度较高的铸造铝铁青铜重载低速使用强度较高的铸造铝铁青铜ZCuAl10Fe3或铸造黄铜或铸造黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3。低速不重要的螺旋传动也可用耐磨铸铁或灰铸铁。低速不重要的螺旋传动也可用耐磨铸铁或灰铸铁。4.滑动螺旋副材料的许用压强滑动螺旋副材料的许用压强
5、及及许用应力许用应力8.2.3、滑动螺旋的设计计算、滑动螺旋的设计计算1、耐磨性计算、耐磨性计算 耐磨性计算主要是限制螺纹工作表面的压强，耐磨性计算主要是限制螺纹工作表面的压强，以防止过度磨损。以防止过度磨损。假想螺纹牙可以展成一长条，设螺旋的轴向载荷为假想螺纹牙可以展成一长条，设螺旋的轴向载荷为F，螺母旋合高度为螺母旋合高度为H、螺距为螺距为p，螺纹旋合圈数为螺纹旋合圈数为Z=H/p、螺纹工作高度为螺纹工作高度为h、承压面积为承压面积为A，螺纹工作面上的压强螺纹工作面上的压强为为 ps。则螺纹的耐磨性条件为：则螺纹的耐磨性条件为：若按耐磨性条件设计螺纹中若按耐磨性条件设计螺纹中径径d2时，可
6、引用系数时，可引用系数以消去以消去H对于矩形和梯形螺纹，对于矩形和梯形螺纹，h=0.5p,则则对于锯齿形螺纹，对于锯齿形螺纹，h=0.75p,则则系数系数 的值可根据螺母结构选定的值可根据螺母结构选定：整体式螺母，磨损后间隙不能调整，取整体式螺母，磨损后间隙不能调整，取=1.22.5;剖分式螺母剖分式螺母:=2.53.5;对于传动精度较高时对于传动精度较高时,允许允许=4由于旋合各圈受力不均由于旋合各圈受力不均,应使应使Z 10计算出计算出d2后后,应选为标准值应选为标准值,螺纹的其它参数根据螺纹的其它参数根据d2 按标准选取。按标准选取。2、螺杆强度计算螺杆强度计算螺杆危险截面的强度条件为螺
7、杆危险截面的强度条件为（第四强度理论）（第四强度理论）:起重螺旋起重螺旋:矩形和锯齿螺纹矩形和锯齿螺纹 梯形螺纹梯形螺纹式中式中:d1-螺杆螺纹小径螺杆螺纹小径,mm；-螺杆材料许用应力，螺杆材料许用应力，MPa；F-螺杆所受轴向力螺杆所受轴向力,N；T-螺杆所受转矩螺杆所受转矩,N.mm；。11螺纹牙根部的剪切强度计螺纹牙根部的剪切强度计算算:螺纹牙根部的弯曲强度螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为校核计算式为:3、螺纹牙强度计算、螺纹牙强度计算式中式中:d-螺母螺纹大径，螺母螺纹大径，mm；h -螺纹牙的工作高度，螺纹牙的工作高度，mm；b -螺纹牙根部厚度，螺纹牙根部厚度，mm；、b-螺母材
8、料的许用剪切应力螺母材料的许用剪切应力 和许用弯曲应力，和许用弯曲应力，MPa。4、螺纹副自锁条件校核、螺纹副自锁条件校核5、螺杆的稳定性计算、螺杆的稳定性计算受压螺杆的稳定性条件式为受压螺杆的稳定性条件式为:Fc-螺杆稳定的临界载荷螺杆稳定的临界载荷Fc与螺杆材料及长径比与螺杆材料及长径比(柔度柔度)有关有关对于不淬火钢螺杆对于不淬火钢螺杆:当当 90 时时当当 90 时时对于对于 40的螺杆不用校核的螺杆不用校核当当 85 时时 对于淬火钢螺杆对于淬火钢螺杆:当当 85时时 式中式中:l-螺杆的最大工作长度，螺杆的最大工作长度，mm；-螺杆长度系数；螺杆长度系数；I-螺杆危险截面的轴惯性矩
9、，螺杆危险截面的轴惯性矩，i-螺杆危险截面的惯性半径螺杆危险截面的惯性半径,E-螺杆材料的弹性模量，对称钢螺杆材料的弹性模量，对称钢E=2.07105 MPa。8.2.4 滚动螺旋传动滚动螺旋传动1.特点：特点：滚动摩擦、效率高滚动摩擦、效率高克服爬行现象。克服爬行现象。2.原理：原理：外循环：径向尺寸大外循环：径向尺寸大内循环：本圈内循环内循环：本圈内循环8.2.5 静压螺旋传动静压螺旋传动优点：优点：效率高、启动力矩小、减振、承载大、刚度大、效率高、启动力矩小、减振、承载大、刚度大、传动精度高。传动精度高。缺点：缺点：结构复杂、加工困难、安装困难。结构复杂、加工困难、安装困难。大作业题目：设计千斤顶大作业题目：设计千斤顶大作业注意事项：大作业注意事项：1、选择梯形螺纹，螺母用青铜；、选择梯形螺纹，螺母用青铜；2、螺杆长度，螺杆最底端不要顶地面；、螺杆长度，螺杆最底端不要顶地面；3、螺杆退刀槽尺寸；、螺杆退刀槽尺寸；4、人的推力、人的推力250500N，两处摩擦力矩；两处摩擦力矩；5、符合制图标准：图纸立放，标题栏及明细栏的、符合制图标准：图纸立放，标题栏及明细栏的尺寸、位置，编号顺序。尺寸、位置，编号顺序。要求：要求：1.认真阅读设计作业指导书；认真阅读设计作业指导书；2.认真观察千斤顶模型或实物。认真观察千斤顶模型或实物。