精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章螺旋傳動(dòng)

第九章螺旋傳動(dòng)第一節(jié)概述第二節(jié)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)第三節(jié)滾珠螺旋傳動(dòng)第四節(jié)靜壓螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介第一節(jié)概述一、螺旋傳動(dòng)：利用螺桿與螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)

二、分類：1、按作用分：〔1〕示數(shù)螺旋傳動(dòng)〔2〕傳力螺旋傳動(dòng)〔3〕普通螺旋傳動(dòng)2、按摩擦的性質(zhì)分：〔1〕滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)〔2〕滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)〔3〕靜壓螺旋傳動(dòng)第二節(jié)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)一、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)特點(diǎn)：(1)降速傳動(dòng)比大(2)具有增力作用(3)能自鎖(4)效率低、磨損快二、型式及運(yùn)用:1、螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并挪動(dòng)(圖9－1a圖9－2)〔1〕優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)，能自動(dòng)消除竄動(dòng)，易獲高精度。〔2〕缺陷：軸向尺寸較大，剛性差。適用于行程短。圖9-1滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的根本型式圖9-2測(cè)微目鏡2、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母挪動(dòng)圖9－1b圖9－3〔1〕優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造緊湊，剛度較大，適用于行程較長(zhǎng)?！?〕缺陷：構(gòu)造較復(fù)雜圖9-3丈量顯微鏡縱向測(cè)微螺旋3、差動(dòng)螺旋傳動(dòng)：〔1〕原理圖9－4l=φ/2π〔Ph1-Ph2)〔2〕特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)微動(dòng)或快速挪動(dòng)圖9-4差動(dòng)螺旋原理三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的計(jì)算：1、主要失效方式：1〕磨損2〕螺桿的變形3〕螺桿或螺紋牙的斷裂等2、耐磨性計(jì)算式中：p——螺紋任務(wù)外表實(shí)踐平均壓強(qiáng)；［p］——許用壓強(qiáng)，見(jiàn)表9-1——軸向載荷；——螺紋中徑；Ｈ——螺母高度；h——螺紋任務(wù)高度令H=，那么上式可寫成表9-1螺旋副資料的許用壓強(qiáng)3、剛度計(jì)算〔1〕軸向載荷作用〔2〕轉(zhuǎn)矩作用〔圖9－5〕逆螺旋方向作用時(shí)“+〞號(hào)，反之取“-〞號(hào)表9-5螺距改動(dòng)變形圖〔3〕總變形量式中：Fa——軸向載荷；T——轉(zhuǎn)矩；P——螺距E、G——分別為螺桿資料的彈性模量和剪切彈性模量；A、Ip——分別為螺桿螺紋段截面面積和極慣性距，梯形螺紋剛度計(jì)算中，按螺紋中徑d2計(jì)算，即表9-2螺桿每米長(zhǎng)的螺距累積變化量的允許值。表9-2螺桿每米長(zhǎng)允許螺距變化量4、穩(wěn)定性驗(yàn)算式中Ｌ——螺桿最大任務(wù)長(zhǎng)度；Ia——螺桿的截面慣性矩，梯形螺紋螺紋按中徑計(jì)算Ｅ——螺桿資料的彈性模量；Ｅ——螺桿資料的彈性模量；u——長(zhǎng)度系數(shù)，與螺桿的支承情況有關(guān)。式中m——螺桿支承系數(shù)，

式中——最大軸向載荷；——平安系數(shù)，=2.5~4。表9-3支承系數(shù)m5、強(qiáng)度計(jì)算〔1〕螺桿的強(qiáng)度計(jì)算螺桿的強(qiáng)度可按第四強(qiáng)度實(shí)際進(jìn)展驗(yàn)算。其計(jì)算公式為式中——螺桿資料的許用應(yīng)力，〔為資料的屈服極限〕；d1——螺桿螺紋小徑；Fa——軸向載荷；T——轉(zhuǎn)矩?！?〕螺紋強(qiáng)度計(jì)算〔螺母〕1〕剪切強(qiáng)度2〕彎曲強(qiáng)度式中：d——螺紋大徑〔mm〕；b——螺紋根部寬度〔mm〕，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65P；n——H/P；——分別為螺紋資料的許用剪切應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力表9－4表9-4螺母資料的許用應(yīng)力6、驅(qū)動(dòng)力矩、效率和自鎖的計(jì)算〔1〕驅(qū)動(dòng)力矩式中——導(dǎo)程角；——誘導(dǎo)摩擦角，；——螺紋外表滑動(dòng)摩擦系數(shù)；表〔9－5〕——螺紋牙型半角；——螺紋中徑。表9-5摩擦系數(shù)f〔2〕效率當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺母〔或螺桿〕一轉(zhuǎn)時(shí)，所需輸人功為

式中——導(dǎo)程〔3〕自鎖當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩T去除后，軸向力Fa變?yōu)轵?qū)動(dòng)力。假設(shè)螺旋不自鎖，那么在Fa的作用下將反向加速運(yùn)動(dòng)〔與Fa同向〕，此時(shí)，其傳動(dòng)效率和轉(zhuǎn)矩分別為：當(dāng)η'≤0，那么螺旋自鎖，此時(shí)γ≤ρv，即六、消除螺旋傳動(dòng)的空回的方法1、空回：當(dāng)螺旋機(jī)構(gòu)中存在間隙，假設(shè)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改動(dòng)，螺母不能立刻產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng)，只需螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度后才干使螺母開(kāi)場(chǎng)反向運(yùn)動(dòng)，這種景象稱為空回。2、消除空回的方法〔1〕利用單向作用力圖9－2〔2〕利用調(diào)整螺母1〕徑向調(diào)整法利用不同的構(gòu)造，使螺母產(chǎn)生徑向收縮，減小空回。圖9-132〕軸向調(diào)整法，圖9－14〔3〕利用塑料螺母消除空回圖9－15圖9-13螺紋間隙徑向調(diào)整構(gòu)造圖9-14螺紋間隙軸向調(diào)整構(gòu)造圖9-15塑料螺母構(gòu)造

第三節(jié)滾珠螺旋傳動(dòng)

一、組成螺桿、螺母、滾珠和滾珠循環(huán)前往安裝四部分。圖9－16二、滾珠螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)：圖9-16滾珠螺旋傳開(kāi)任務(wù)原理圖1〕傳動(dòng)效率高，約為滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)效率的三倍。2〕啟動(dòng)力矩小、顫抖及滯后時(shí)間。3〕傳動(dòng)精度高。4〕具有傳動(dòng)的可逆性，不能自鎖。5〕制造工藝復(fù)雜，本錢較高，但運(yùn)用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單。三、滾珠螺旋傳動(dòng)的構(gòu)外型式與類型1、螺紋滾道法向截形〔1〕接觸角滾珠與滾道外表在接觸點(diǎn)處的公法線與過(guò)滾珠中心的螺桿直徑線間的夾角?！?〕型式常用的截形有兩種，單圓弧形〔圖9－17a〕和雙圓弧形〔圖9－17b〕。圖9-17滾道法向截形表示圖〔3〕單圓弧形特點(diǎn)1〕優(yōu)點(diǎn)：加工簡(jiǎn)單，易獲高精度。2〕缺陷接觸角易變化，效率、承載才干、剛度均不穩(wěn)?！?〕雙圓弧形特點(diǎn)1〕優(yōu)點(diǎn)：效率、承載才干和軸向剛度較穩(wěn)定，光滑油易存。2〕缺陷：加工困難。2、滾珠循環(huán)方式〔1〕分類：內(nèi)循環(huán)外循環(huán)〔2〕內(nèi)循環(huán)滾珠在循環(huán)過(guò)程中一直與螺桿堅(jiān)持接觸的循環(huán)叫內(nèi)循環(huán)〔圖9－18〕。列數(shù)通常有二～四列〔即一個(gè)螺母上裝有2－4個(gè)反向器〕，一列只需一圈。圖9-18內(nèi)循環(huán)1〕優(yōu)點(diǎn)：滾珠少，滾珠的流暢性好，效率高。徑向尺寸小，裝配簡(jiǎn)單。2〕缺陷：反向器的回珠槽具有空間曲面，加工較復(fù)雜?！?〕外循環(huán)滾珠在前往時(shí)與螺桿脫離接觸的循環(huán)稱為外循環(huán)。1〕分類：外循環(huán)可分為：1.螺旋槽式2.插管式3.端蓋式

2〕螺旋槽式〔圖9－19〕＜1＞優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造工藝簡(jiǎn)單，易于制造，螺母徑向尺寸小。＜2＞缺陷擋珠器剛度較差，容易磨損。圖9-19螺旋槽式外循環(huán)3〕插管式〔圖9-20〕＜1＞優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，工藝性好，適于批量消費(fèi)＜2＞缺陷：徑向尺寸較大，用彎管時(shí)端部作擋珠器，那么耐磨性較差。圖9-20圖9-214〕端蓋式〔圖9－21〕＜1＞優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造緊湊，工藝性好＜2＞缺陷：滾珠經(jīng)過(guò)短槽時(shí)容易卡住3、消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法圖9－22〔1〕墊片調(diào)隙式〔圖9－23〕優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，可靠性高，剛性好。缺陷準(zhǔn)確調(diào)整比較困難，且當(dāng)滾道磨損時(shí)不能隨意調(diào)整，除非改換墊圈。圖9-22圖9-23〔2〕螺紋調(diào)隙式〔圖9－24〕優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造緊湊，任務(wù)可靠，調(diào)整方便。缺陷：不很準(zhǔn)確。圖9-24螺紋調(diào)整式〔3〕齒差調(diào)隙式〔圖9－25〕優(yōu)點(diǎn)：調(diào)整精度很高，任務(wù)可靠。缺陷：構(gòu)造復(fù)雜，加工工藝和裝配性能較差。圖9-25齒差調(diào)隙式三、滾珠螺旋副的精度、代號(hào)和標(biāo)志方法1、類型P類定位滾珠螺旋副和T類傳動(dòng)滾珠螺旋副。2、精度等級(jí)，即l、2、3、4、5、7和10級(jí)。l級(jí)精度最高，依次遞減。3、滾珠螺旋副的代號(hào)和標(biāo)志方法表9-9一表9-11。圖9-9——圖9-11

第四節(jié)靜壓螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介

一、靜壓螺旋傳動(dòng)的任務(wù)原理