机械设计基础：第08章 螺旋传动

螺旋传动螺旋传动8-1 螺旋传动的分类及其应用螺旋传动的分类及其应用8-2 螺旋传动的效率螺旋传动的效率8-3 螺旋传动的失效及计算螺旋传动的失效及计算8-4 滚珠丝杠简介滚珠丝杠简介8-1 螺旋传动的分类及其应用螺旋传动的分类及其应用两类两类螺旋传动螺旋传动压力机压力机千斤顶千斤顶车床丝杠车床丝杠传力传力螺旋螺旋传导传导螺旋螺旋其中，其中，S、n、P分别为分别为:导程、头数与螺距导程、头数与螺距螺旋的运动方程螺旋的运动方程:NRv一、矩形螺纹一、矩形螺纹Fp p d2SF -水平推力水平推力N-法向反力法向反力Q-轴向载荷轴向载荷Ff -摩擦力摩擦力:fFnf -摩擦系数摩擦系数r r -摩擦角摩擦角d2FQFFfr r Q反反之之，相相当当于于滑滑块块在在Q的的作作用用下下，沿沿着着斜斜面面下下降降。在在实实际际传传动动中中很少见。很少见。旋旋转转为为输输入入运运动动时时（相相当当于于螺螺纹纹拧拧紧紧），相相当当于于滑滑块块在在F的的作作用下，沿着斜面上升。用下，沿着斜面上升。R -总反力总反力v8-2 螺旋传动的效率螺旋传动的效率l ll l -导程导程角角F为驱动力，为驱动力，Q为阻力，为阻力，Ff沿斜面朝下，有：沿斜面朝下，有：当当旋转为输入运动旋转为输入运动(相当于螺纹拧紧相当于螺纹拧紧)时：时：NRvFp p d2Sd2FQFFfr r Ql l这样，螺母旋转一圈，这样，螺母旋转一圈，F所作的总功为：所作的总功为：而克服阻力而克服阻力Q所作的有用功为：所作的有用功为：所以其传动效率为：所以其传动效率为：Q为驱动力，为驱动力，F为阻力，为阻力，Ff沿斜面朝下，有：沿斜面朝下，有：当轴向运动当轴向运动为输入运动为输入运动(相当于螺纹放松相当于螺纹放松)时：时：螺母运动一个导程，螺母运动一个导程，Q所作的总功为：所作的总功为：而克服阻力而克服阻力F所作的有用功为：所作的有用功为：所以其传动效率为：所以其传动效率为：螺母螺母a a螺杆螺杆轴轴线线轴轴线线螺杆螺杆螺母螺母Q=FnQ二、非矩形螺纹二、非矩形螺纹对矩形螺纹有：对矩形螺纹有：对非矩型螺纹，对非矩型螺纹，g g 0，因而：因而：，则称，则称r rv 为当量摩擦角。为当量摩擦角。Qg gg gFnQ称称 f v 为当量摩擦系数，若：为当量摩擦系数，若：此时的传动效率为：此时的传动效率为：1、螺纹副、螺纹副自锁自锁的充要条件：的充要条件：2、自锁时、自锁时拧紧螺纹拧紧螺纹的效率：的效率：三、螺纹副的自锁三、螺纹副的自锁一、常用材料与失效形式一、常用材料与失效形式螺母材料螺母材料:ZCuSn10Pb1、ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl9Mn2等。等。失效形式失效形式:磨损磨损二、耐磨性计算二、耐磨性计算校核压强校核压强 p=p (MPa)p p d2hzQQ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为螺纹的工作为螺纹的工作高度；高度；p为许用压强。为许用压强。速度速度v12 m/min 47 710 1013低速，如人力驱动等低速，如人力驱动等 1018 1525 -螺旋副的许用压强螺旋副的许用压强许用许用压强压强配配 对对 材材 料料 钢对铸铁钢对铸铁 钢对青铜钢对青铜 淬火钢对青淬火钢对青铜铜8-3 螺旋传动的失效及计算螺旋传动的失效及计算螺杆材料螺杆材料:45、50、T12、40Cr、65Mn等。等。令令系数系数y y=H/d2，H为螺母高度。为螺母高度。又又 z=H/P,h=0.5P-梯形螺纹的工作高度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。代入上式得螺纹中径的计算公式：代入上式得螺纹中径的计算公式：锯齿形螺纹：锯齿形螺纹：梯形螺纹梯形螺纹:d2 0.8 (mm)y y pQ y y pQd2 0.65 (mm)y y=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返回通道返回通道外循环外循环内循环内循环螺旋螺旋组成：螺杆、螺母、滚珠组成：螺杆、螺母、滚珠返回通道返回通道类型：外循环、内循环类型：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8-4 滚珠丝杠简介滚珠丝杠简介优点：优点：1)摩擦损失小、效率高；摩擦损失小、效率高；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：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。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。