第6章 6-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁解析.ppt

一、矩形螺纹 二、非矩形螺纹 §6.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 三、螺旋副效率 （1）把螺旋副在力矩和轴向载荷作用下的运动，看 成作用在中径的水平力推动滑块沿螺纹匀速运动。 （2）将矩形螺纹沿中径d2展开得一斜面。 一、矩形螺纹（α=0) F= FQ tan (ψ +?) （3）其受力状况可以理解为： 作用在滑块上F为一驱动力，轴向载荷 FQ为一阻力，总反力为Fr 。 FQ F Fn Fr f ρ v ψ +ρ FQ F Fr F +FQ +Fr=0 拧紧时： ψ ρ =tg-1 f ----摩擦角 驱动力矩： 分析得 : （螺纹力矩） 对于螺纹连接，T为拧紧螺纹时的螺纹力矩 F= FQ tan (ψ -?) 松开时： 相当于使滑块等速沿斜面下滑，轴向载荷 FQ变为驱动力， F变为维持滑块等速运动所需的平衡力。 FQ F Fr f Fn v ψ Fn ρ ψ F Fr FQ φ-ρ 可得： 分析： 滑块不能在重力作用下下滑。这一现象称为自锁现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。 2、螺纹自锁： FQ Fr f Fn v ψ Fn ρ ψ 螺纹拧紧后,滑块不下滑,必须满足: FQ sin ψ ≤Ff=f FQ cosψ 即tan ψ ≤f= tanρ 滑块不能在重力作用下下滑。这一现象称为自锁现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。 当ψ ≤ρ时，无论FQ多大， 二、非矩形螺纹（?=0) 三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹 1、螺纹受力分析： 轴线 螺杆 螺母 Fn FQ Fn=FQ ?=0 这时螺纹的摩擦阻力为： f FQ 这时螺纹的摩擦阻力为： f v称为当量摩擦系数 ρv称为当量摩擦角 这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。 ?为牙型斜角 螺母 α 螺杆 轴线 Fa β β Fn FQ 当β≠ 0o 时，摩擦力为： 用f v取代f，用ρv取代ρ，就可像矩形螺纹那样对 非矩形螺纹进行受力分析 上升： F= FQ tan (φ+?v) 下滑： F= FQ tan (φ - ?v) 2、螺纹自锁条件为： φ≤ρv 三、螺旋副效率为： 螺旋副的效率问题是由于摩擦引起的： 上升： 在同样的载荷FQ，同样的牵引速度V，走过同样的距离S情况下： F= FQ tan (φ) 若不考虑摩擦时： 若考虑摩擦时： F= Fa tan (φ +?v) 没有摩擦时，需要的输入功 =FS= FQ S tan (φ) 考虑摩擦时，需要的输入功 =FS= FQ Stan (φ +?V) 理论上 实际上 φ FQ F Fr φ +ρV FQ F Fr 0? 10? 20? 30? 40? 50? 20 40 60 80 100 效率 η% 定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比： 当ρ’一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线. 当ρ’一定时，在ψ=45?-ρ’/2 处效率曲线有极大值。 对于传动螺旋，一般取： 对于联接螺纹，必须取： 升角过大, 制造困难，且效率增高也不明显。 ψ≤ρ’ = 5.7? ρ’ ψ f ’ =tgρ’ =0.1 自锁极限 ≤25? 紧固螺纹区 各种螺纹的受力、当量摩擦系数关系 :由此可知三角形螺纹的当量摩擦角最大,其自锁性最好,用于联接,其它螺纹多用于传动. 复习: 1.螺纹的参数： 2.常用螺纹： 三角形螺纹：自锁性好，广泛用于连接 管螺纹：主要用于紧密连接 梯形螺纹：用于双向传动 锯齿形螺纹：用于单向传动 3.螺纹自锁的条件：螺纹升角 ≤摩擦角