機械設(shè)計基礎(chǔ)課件 螺旋機構(gòu)設(shè)計

項目二執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計任務(wù)2.3螺旋機構(gòu)設(shè)計知識目標掌握螺紋連接的基本知識

掌握螺旋傳動的基本知識任務(wù)2.3螺旋機構(gòu)設(shè)計實例導(dǎo)入：（一）螺紋連接實物飛機上用的各種液壓控制閥實例導(dǎo)入：（二）內(nèi)螺紋加工實例導(dǎo)入：（三）螺紋連接演示實例導(dǎo)入：（四）螺旋傳動教學內(nèi)容對于螺紋連接部分，要了解螺紋的主要參數(shù)，、應(yīng)用場合及有關(guān)防松的辦法、單個螺栓連接的強度計算及提高螺栓連接強度的措施。對于螺旋傳動部分，應(yīng)掌握螺旋傳動的類型、特點及應(yīng)用。重點及難點：常用螺紋及螺紋連接的特點、螺旋傳動的類型及應(yīng)用。差動螺旋傳動是難點。

一、螺紋連接的基本知識

為了便于機器的制造、裝配、運輸?shù)仍颍瑱C器中有相當多的零件需要彼此連接。連接分為可拆連接和不可拆連接?？刹疬B接就是拆卸時不損壞連接中的任何一個零件。如：螺紋連接、鍵連接和銷連接。不可拆連接的實質(zhì)是指至少必須毀壞連接中的某一部分才能拆開的連接，如焊接、鉚釘連接等。

螺紋分為外螺紋和內(nèi)螺紋，兩者共同構(gòu)成螺紋副用于連接和傳動。例如：螺栓的螺紋為外螺紋；螺母的螺紋為內(nèi)螺紋。

1.螺紋的類型一、螺紋連接的基本知識按螺紋的牙型分：常用的有三角形、梯形、矩形和鋸齒形；按螺旋線的繞行方向分：螺紋可分為右旋螺紋和左旋螺紋。判斷方法／①順時針旋轉(zhuǎn)時旋入的螺紋→右旋＼②右手定則：以軸線為基準按螺旋線的數(shù)目分：單線螺紋和多線螺紋。單線螺紋多用于連接，多線螺紋多用于傳動。

1.螺紋的類型（1)大徑（d,D):是螺紋的最大直徑。與外螺紋的牙頂或內(nèi)螺紋的牙底相切的假想圓柱體的直徑。外螺紋的大徑用d表示，內(nèi)螺紋的大徑用D表示。螺紋的公稱直徑是指代表螺紋尺寸的直徑。普通螺紋的公稱直徑是指大徑。（2)小徑（d1,D1):是螺紋的最小直徑，與外螺紋的牙底或內(nèi)螺紋的牙頂相切的假想圓柱體的直徑。常作為強度計算直徑用。（3)中徑（d2,D2):在螺紋的軸向剖面內(nèi)，牙厚和牙槽寬相等處的假想圓柱體的直徑。（4)螺距（P):相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。（5)導(dǎo)程（S）：同一條螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。S=nP，n為螺旋線數(shù)。

2.螺紋的主要參數(shù)以牙型為三角形的螺紋為例2.螺紋的主要參數(shù)tanΨ=S/πｄ2=

np/πｄ2（6)

升角Ψ：在中徑ｄ2的圓柱面上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。

2.螺紋的主要參數(shù)7)牙型角α：在螺紋的軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型斜角β：螺紋牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。2.螺紋的主要參數(shù)3、螺旋副的受力分析

螺旋副在力矩和軸向載荷作用下的相對運動，可看成作用在中徑的水平力推動滑塊（重物）沿螺紋運動。如上圖所示。將矩形螺紋中徑展開可得一斜面，圖中為螺紋升角，為軸向載荷，F(xiàn)為作用于中徑處的水平推力，為法向反力；為摩擦力，為摩擦系數(shù)，為摩擦角。

連接螺紋:普通螺紋管螺紋

傳動螺紋:

矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋4.常用螺紋的特點和應(yīng)用普通螺紋：

牙型為三角形，牙型角α=60°、β=30°.螺紋的大徑為公稱直徑，單位：mm；為米制螺紋。在同一公稱直徑上有許多的螺距，其中螺距最大的螺紋叫粗牙螺紋。標記為：M24注：粗牙螺紋不標螺距。其余的稱為細牙螺紋，標記為：M24×1.5LH。注：左旋螺紋標記:LH。粗牙普通螺紋當量摩擦系數(shù)較大，牙根的強度高，用于各種緊固連接；細牙普通螺紋：螺距小、升角小，自鎖性能好，多用于細小零件、薄壁零件或承受振動﹑沖擊﹑變載荷的連接。4.常用螺紋的特點和應(yīng)用管螺紋：牙型為三角形，牙型角α＝55°，公稱直徑為管子的內(nèi)徑，單位：英寸，因此為英制螺紋。按照螺紋制作在圓柱面還是圓錐面上，可將管螺紋分為圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。前者用于低壓場合，后者適用于高溫、高壓或者密封性能要求高的場合。標記為：管螺紋的符號和管子的公稱直徑。左旋用-LH標出。例：內(nèi)螺紋—G1

A級外螺紋—G1A

左旋B級外螺紋：G1B—LH。4.常用螺紋的特點和應(yīng)用矩形螺紋：牙型為正方形,牙型角α＝0°.傳動的效率最高,但精加工較困難,牙根強度低,螺旋副磨損后間隙難以補償。常用于傳力或傳導(dǎo)螺旋。矩形螺紋未標準化,已逐漸被梯形螺紋替代了。梯形螺紋：牙型為梯形,牙型角α＝30°、β＝15°,傳動效率略低于矩形螺紋，牙根強度高，螺旋副對中性好,可以調(diào)整間隙,廣泛用于傳力或傳導(dǎo)螺旋。鋸齒形螺紋：

α＝33°、工作面的牙型斜角β工＝3°、非工作面的牙型斜角β非＝30°，它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的特點，僅能傳遞單向力。4.常用螺紋的特點和應(yīng)用5.螺紋連接的基本類型(1)螺栓連接(2)雙頭螺柱連接5.螺紋連接的基本類型(3)螺釘連接5.螺紋連接的基本類型(4)緊定螺釘連接5.螺紋連接的基本類型各種螺紋連接的動態(tài)演示5.螺紋連接的基本類型6.標準螺紋連接件

標準的螺紋連接件有：六角頭螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、六角螺母、圓螺母和墊圈等。設(shè)計時可根據(jù)有關(guān)標準選用。雙頭螺柱六角頭螺栓6.標準螺紋連接件螺釘緊定螺釘6.標準螺紋連接件圓螺母帶翅墊片六角螺母墊圈6.標準螺紋連接件

螺紋連接的預(yù)緊的目的：

(1)提高連接的緊密性

(2)防止連接松動

(3)提高連接件強度

擰緊力矩T=0.2Fa·dN.mm

7.螺紋連接的預(yù)緊和防松：預(yù)緊測力矩扳手定力矩扳手7.螺紋連接的預(yù)緊和防松:擰緊工具(1)利用附加摩擦力防松：防松不可靠

(2)直接鎖?。悍浪煽煽?/p>

(3)破壞螺紋副關(guān)系：不可拆卸防松依據(jù)的原理:常用的防松方法:摩擦防松、機械防松、不可拆卸防松7.螺紋連接的預(yù)緊和防松：防松對頂螺母防松彈簧墊圈防松自鎖螺母防松7.螺紋連接的預(yù)緊和防松：摩擦防松止動墊片防松7.螺紋連接的預(yù)緊和防松：機械防松串聯(lián)鋼絲防松焊接沖點法7.螺紋連接的預(yù)緊和防松：不可拆卸防松各種螺紋連接的防松演示7.螺紋連接的預(yù)緊和防松8.螺紋連接的強度計算：松螺栓連接8.螺紋連接的強度計算：緊螺栓連接承受軸向靜載荷的緊螺栓連接受剪切螺栓連接

8.螺紋連接的強度計算：緊螺栓連接螺紋連接件的材料螺栓連接的許用應(yīng)力拉伸擠壓9.螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力

一般條件下的螺紋連接件的常用材料為低碳鋼和中碳鋼。如Q215、Q235、15#、35#和45#

鋼；重要的、承受沖擊振動變載荷螺紋連接可用合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnSi、2CrMo

。10.提高螺栓連接強度的措施

改善螺紋牙間的載荷分布懸置（受拉）螺母

加厚螺母

環(huán)槽螺母

減小螺栓的應(yīng)力變化幅度減小螺栓剛度的方法增大被聯(lián)接件剛度的方法10.提高螺栓連接強度的措施減小應(yīng)力集中10.提高螺栓連接強度的措施螺栓的附加應(yīng)力產(chǎn)生的原因支承面不平螺母孔不正被連接件剛度小鉤頭螺栓連接10.提高螺栓連接強度的措施

凸臺

沉頭座

斜墊圈

球面墊圈避免螺栓承受附加的彎曲應(yīng)力：解決措施

10.提高螺栓連接強度的措施

組成：

螺桿螺母組成螺旋副

工作原理：主要用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動,同時傳遞運動和動力。二、螺旋傳動的基本知識1.螺旋傳動的組成及工作原理按摩擦副的性質(zhì)分：滑動螺旋傳動、滾動螺旋傳動按用途分：傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋、調(diào)整螺旋按工作原理分：螺旋機構(gòu)可以分為普通螺旋，差動螺旋和滾珠絲杠。2.螺旋傳動的類型優(yōu)點：構(gòu)造簡單、傳動比大，承載能力高，加工方便、傳動平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖。缺點：磨損快、壽命短，低速時有爬行現(xiàn)象（滑移），傳動效率低，傳動精度低。3.螺旋傳動的特點

1）傳力螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋。特點：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖。4.螺旋傳動的應(yīng)用夾具4.螺旋傳動的應(yīng)用

2）傳動螺旋機床進給絲杠—傳遞運動和動力。特點：速度高、連續(xù)工作、精度高。4.螺旋傳動的應(yīng)用3）調(diào)整螺旋機床、儀器及測試裝置中的微調(diào)螺旋。其特點是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動。4.螺旋傳動的應(yīng)用普通螺旋差動螺旋滾珠絲杠4）普通螺旋，差動螺旋和滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu)1）整體式——結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后精度較差。5.

滑動螺旋的結(jié)構(gòu)與材料螺母結(jié)構(gòu)2）組合式——磨損后可補償間隙、精度較高。5.

滑動螺旋的結(jié)構(gòu)與材料螺母結(jié)構(gòu)3）對開螺母——適合于雙向傳動，可提高傳動精度，消除空回誤差。通常采用牙形為矩形、梯形、鋸齒形的右旋螺紋。螺桿結(jié)構(gòu)5.

滑動螺旋的結(jié)構(gòu)與材料一般螺桿材料的選用原則如下：（1）高精度傳動時多選用碳素工具鋼。（2）需要較高硬度，如50~56HRC時，可采用鉻錳合金鋼；當需要硬度為35~45HRC時可采用65Mn鋼。（3）一般情況可采用45、50鋼。螺母材料可用鑄造錫青銅，重載低速的場合可選用強度高的鑄造鋁鐵青銅，而輕載低速時也可選用耐磨鑄鐵5.

滑動螺旋的結(jié)構(gòu)與材料：材料6.判定機床螺旋傳動的移動方向原理簡圖

螺旋傳動時，從動件作直線運動的方向（移動方向）不僅與螺紋的回轉(zhuǎn)方向有關(guān)，還與螺紋的旋向有關(guān)。如何正確判定螺桿或螺母的移動方向？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。大拇指所指方向即螺桿的移動方向，反方向即為螺母的移動方向。7.計算機床螺旋傳動直線移動距離在螺旋傳動中，螺桿（或螺母）的移動距離與螺紋的導(dǎo)程有關(guān)。導(dǎo)程：螺桿相對螺母每回轉(zhuǎn)一圈，螺桿（或螺母）移動一個等于導(dǎo)程的距離。因此，移動距離等于回轉(zhuǎn)圈數(shù)與導(dǎo)程的乘積，即式中L為螺桿或螺母的移動距離,N為回轉(zhuǎn)圈數(shù)；S為螺紋導(dǎo)程。8.計算機床螺旋傳動直線移動速度移動速度可按下式計算：式中v為螺桿或螺母的移動速度；n為轉(zhuǎn)速；S為螺紋導(dǎo)程。做一做運動簡圖1.如圖車床螺旋傳動中，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，螺母移動多少距離？方向如何？（1）摩擦性質(zhì)：滾動摩擦。（2）原理：是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動體（多用鋼球），當傳動工作時，滾動體沿螺紋滾道滾動并形成循環(huán)。（3）循環(huán)方式有：