机械设计之结构设计螺旋传动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 螺旋传动,螺旋的分类及应用,螺旋传动装置的工作原理,通过螺纹结构，将回转运动转化为轴向直线运动，同时传递能量和力。,螺旋传动的特点,优点,传动比大,精度较高,能够实现自锁,结构简单传动平稳无噪音,缺点,磨擦磨损大，效率较低,螺旋传动的特点,传动比大,传动比大，从而可用较小的转矩得到较大的轴向推力,常用于起重，夹紧等,螺旋传动的特点,精度较高,能够准确地调整直线运动的距离和位置。,常用于精密机械和测量仪器，特别适用于一些机构的微细调节。,螺旋传动的特点,能够实现自锁,适用于垂直举起重物的机构,自锁压纸机,螺旋传动的特点,能够实现自锁,对于水平推力的运动机构也能在任意位置得到精确定位,如水平运动的机床工作台进给机构,夹紧装置,螺旋传动的特点,能够实现自锁,螺纹升角是指，在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角,螺纹升角小，使得摩擦力的轴向分力大于正压力的轴向分力，发生自锁,螺旋传动的特点,结构简单传动平稳无噪音,摩擦磨损大，效率较低,螺纹失效,螺旋的特征,螺纹的类型,普通螺纹,牙型角,a,=60度,矩形螺纹,牙型角,a,=0度,梯形螺纹,牙型角,a,=30度,锯齿形螺纹,牙型角,a,=33度,螺旋的特征,螺旋的头数,螺距相同，螺纹头数多，导程就大,螺旋传动的分类,按运动方式,螺母固定，螺杆转动并移动,螺杆转动，螺母作直线运动,螺母旋转并沿直线运动，螺杆固定,螺母转动，螺杆直线移动,螺旋传动的分类,按用途,传力螺旋,传导螺旋,调整螺旋,传力螺旋,夹紧装置,千斤顶,压纸机,传力,千斤顶,传力螺旋,能以较小的转矩获得很大轴向力,滑动摩擦螺旋,螺母转动，螺杆直线移动,应用,千斤顶,传导螺旋,齿轮实验仪,小型车床,传递运动,调整螺旋,收音机的调整螺旋,微调螺旋,确定位置,螺旋测微器,螺旋传动的分类,按螺旋副的摩擦性质,滑动摩擦螺旋,滚动摩擦螺旋,静压螺旋,滑动摩擦,螺旋,滚动摩擦,螺旋,静压螺旋,优点：结构简单、容易制造、传力较大、能够实现自锁要求，应用广泛。,缺点：容易磨损、传动效率低,滚动摩擦,阻力小,传动效率高,90%,流体摩擦,传动效率高,90%,滚动螺旋的螺杆和螺母的螺纹滚道间置有适量的钢球，转动时钢球为中间滚动体，沿螺纹滚道滚动，使螺杆和螺母的相对运动成为滚动磨擦，提高螺旋副的传动效率高达,98%,滚珠螺旋,滑动螺旋：传动效率30%-40%！,滚珠螺旋,逆传动效率接近正传动，可用于把直线运动转换为旋转运动,磨擦阻力稳定，摩擦小，寿命长,不自锁，结构复杂,钢球经导路出而复入，分外循环和内循环,滚动螺旋的应用,静压螺旋,流体摩擦,谐波螺旋,原理类似谐波齿轮传动,波发生器H,柔轮1,有齿刚轮2,快速转动慢速转动,谐波螺旋,波发生器H,柔轮螺杆1,刚轮螺母2,波发生器H转动,柔轮螺杆1变形,螺母2与螺杆1有相对转动,螺杆1产生微量轴向位移,快速转动慢速移动,偏心螺旋,根本结构,1为普通标准螺杆,2为螺距相同而直径较大的螺母,3为滚动轴承,4为输出件，慢速输出,偏心螺旋,纯滚动观点,接触点k具有相同的速度,螺母的半径螺杆，所以其转速螺杆,螺杆转动一周，螺母轴向移动一个螺距比,偏心螺旋,计算机仿真结果,实际接触点偏离两轴偏移线,螺杆与螺母的速度方向不同,二者间既有滚动摩擦又有滑动摩擦,偏心螺旋,应用价值：,摩擦力滑动螺旋摩擦力,造价滚珠螺旋,结构简单，制造方便,偏心螺杆,由于螺杆与螺母间存在间隙，根据回转齿合容积式原理制成,G型单螺杆泵,。,转子,：偏心螺杆,定子,：固定的衬套,内部流速低，压力稳定,适于对高粘度流体的输送和含有硬质浮颗粒介质或含有纤维介质的输送,差动螺旋,导程不同或旋向不同的螺纹零件和其它螺纹零件形成的螺旋传动,螺纹导程不同,螺纹旋向相反,差动螺旋,导程不同,旋向相反,小结,能够产生微小位移的螺旋,小导程螺纹 加工难度大 精度无法保证,利用特殊大螺纹零件来产生微小位移 在生产上具有重要意义,行星螺杆和双螺杆,K2001上巴顿菲尔挤出技术大放异彩,提出行星螺杆挤出机和双螺杆挤出机，都能被用作计量单元,行星式成型机：冷却的可控性,双螺杆成型机供料恒定性具有压力建立可控性,行星式成型机和双螺杆成型机双剑合璧是直接挤出加工的最正确解决方案,行星螺杆和双螺杆,螺旋传动设计,滑动螺旋副材料,p274 表8-6,螺旋传动的设计计算,螺旋副强度计算模型的建立,初步确定螺旋尺寸的两种方法,螺母螺纹牙强度计算,螺纹牙受力分析模型的建立 图8-7,螺纹牙失效的主要形式,磨损、剪切、弯曲,强度计算公式,耐磨性计算-式8-1,剪切计算-式8-4,弯曲计算-式8-5,螺纹副的耐磨性计算：,MPa)式5-43,设计之初的四个未知数,处理方法-,取系数,来消除未知数的个数。令：,那么：,参照p94,经验数值选取,又,：,h与P之间存在几何关系,参见p94,可得到 设计公式：,矩形和梯形螺纹见式5-45,30度锯齿型螺纹见式5-46,A.按螺旋副螺母耐磨性计算,1.根据螺母耐磨性式8-2确定螺旋中径d2,2.求出d2 后，按照国标选取相应的公称直径d1,3.校核螺杆的强度式8-3,4.校核螺母螺纹牙的强度：,剪切强度-式8-4、弯曲强度 式8-5,5.螺母外径与凸缘的强度计算,螺母外径悬置局部的拉伸强度,凸缘与底座接触外表的挤压强度、凸缘根部的弯曲强度,6.校核螺杆的稳定性式8-6,7.其它：与地面接触强度；手柄长度、直径；自锁；螺母防松等,B.按螺杆的压扭强度计算,1.按照螺杆的压扭强度确定螺旋公称直径 式8-3,2.初步确定螺旋主要参数按照国标选取其它参数,螺纹牙形状、螺距、中径等,3.校核螺母强度,耐磨性式8-1、剪切强度式8-4、弯曲强度 式8-5,4.螺母外径与凸缘的强度计算,螺母外径悬置局部的拉伸强度、凸缘与底座接触外表的挤压强度、凸缘根部的弯曲强度,5.校核螺杆的稳定性式8-6,6.其它：与地面接触强度；手柄长度、直径；自锁；螺 母防松等,