机械设计---第8章螺纹.ppt

2、滚动螺旋传动——摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按循环方式有：内循环、外循环两种 优点：传动效率高（可达90%），起动力矩小，传动灵活平稳，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆运动效率相同，可实现逆传动。 缺点：不自锁，需附加自锁装置，抗振性差，结构复杂，制造工艺要求高，成本较高。 3、静压螺旋——液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开 特点：摩擦系数小，效率高，工作稳定，无爬行现象，定位精度高，磨损小，寿命长。但螺母结构复杂（需密封），需一稳压供油系统、成本较高。适用于精密机床中进给和分度机构 二、滑动螺旋的设计计算 1、结构与材料 千斤顶典型结构 螺杆：高强度，良好加工性材料 螺母：足够强度，低摩擦系数并有较高的耐摩性材料 螺杆：钢制造 螺母：青铜等耐摩性材料 选择螺旋传动的材料参考书p272表8－4 2、耐磨性计算 滑动螺旋中磨损是最主要的一种失效形式，它会引起传动精度下降，空间大，并使强度下降。 磨损的影响因素：工作面的比压，螺纹表面质量，滑动速度和润滑状态 所以耐磨性计算主要限制螺纹工作面上比压P要求小于材料的许用比压 设轴向载荷为F，螺纹高度h,则每圈螺纹的承压面积为3.14d2h,如螺母的高度为H ，螺距为P，对于单头螺纹，则螺纹的旋合圈数为z=H/P 耐磨性条件： 设计公式： 2、自锁性验算 3、螺杆的强度计算 螺杆工作时同时受轴面压力（拉力）F与扭矩T的作用，截面受拉（压）应力与扭剪应力的复合作用 ∴按弯扭复合强度条件计算——第四强度理论 式中：Ｆ：轴向工作载荷 Ｐ：螺距， d2:螺纹中径 Ｈ：螺母高度，h:螺纹高度 设计时Ｈ未知取Ｈ＝d2× 系数见书p273推荐值 对梯形螺纹可取牙型角a=30,摩擦系数见表8－5 上式中： 许用当量应力见表8－6 4、螺母的螺纹牙强度计算 由于螺母材料的强度通常低于螺杆材料的强度，因此螺纹牙受剪和弯曲均在螺母上。设F为螺杆轴向载荷，螺杆和螺母旋合圈数为z， 将螺母一圈螺纹沿螺纹大径处展开，即可视为一悬壁梁，每圈螺纹承受的平均压力Ｆ/z作用在中径d2的圆周上， 螺纹牙根部危险剖面的弯曲强度条件为： b螺纹牙根厚度，梯形b=0.65P;矩形b=0. 5P;锯齿形b=0.75P;P为螺距 2、轴向载荷紧螺栓联接强度计算 ①工作特点：工作前拧紧，有QP；工作后加上工作载荷F 工作前、工作中载荷变化，受力比较复杂 ②工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载F ③解决问题： a) 保证安全可靠的工作，QP=？ b) 工作时螺栓总载荷， Q=？ ④分析： 图1，螺母未拧紧　螺栓螺母松驰状态 比较常见的紧螺栓联接形式 分析方法：从分析螺栓的受力和变形 关系入手，求螺栓总载荷（总拉力）的大小 图２，拧紧—预紧状态QP 作用下 凸缘—压—λm ; 栓杆—拉—λb 图3，加载F后→工作状态 栓杆—继续拉— 凸缘— 放松 — ——残余预紧力 —总载荷 ⑤ 作图，为了更明确以简化计算（受力变形图） 设：材料变形在弹性极限内，力与变形成正比 单个紧螺栓联接受力变形图 左图——拧紧螺母时,螺栓与被联接件的力与变形 右图——将上两图合并，并施加工作载荷F 从图线可看出，螺栓受工作载荷F时，螺栓总载荷： ΔF ——部分工作载荷 变形协调条件： 凸缘→压力减量 变形缩小Δλm 栓杆→拉力增量 变形缩小Δλb 变形协调条件—— ∴由图可知，螺栓刚度： 被联接件刚度： ——称螺栓相对于联接的刚度，称螺栓的相对刚度 ΔF ——部分工作载荷 Q:总拉力；Qp′:残余预紧力；Ｆ－工作拉力， ΔF——部分工作载荷 ——称螺栓相对于联接的刚度，称螺栓的相对刚度，表11-5 如螺栓刚度用Cb表示， 被联接件刚度用Cm表示 对残余预紧力的要求，为保证受载后接合面联接的紧密性应使 QP′的取法: 可参考p369 QP′ =（1.5－1.8）F——有密封要求 一般联接 QP′ =（0.2~0.6）F 载荷稳定 QP′ =（0.6~1.0）F 载荷不稳定 　　　　　QP′ =（1.0~1.5）F 载荷有冲击 QP′F 地脚螺栓联接 讨论： １） 最不利的情况