【正文】 。 主要失效形式 : 螺牙的磨損 滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力 許用應(yīng)力 /MPa 螺旋副材料 螺桿 鋼 [σs]/(3~5) 螺母 青銅 40~60 30~40 鑄鐵 45~55 40 鋼 (~)[σ] [σ] [σ] [σb] [τ] 注： 1) σs 為材料的屈服極限； 2)載荷穩(wěn)定時(shí)，許用應(yīng)力取大值。 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 對螺旋傳動(dòng)的要求 : 強(qiáng)度足夠 , 耐磨 , 摩擦系數(shù)小 . 螺桿材料 : Q25 4 50鋼，或 T1 40Cr、 65Mn 螺母材料 : ZCuSn10P ZCuSn5Pb5Zn ZCuAl10Fe3. 失效形式 : 磨損 通常先由耐磨性條件，計(jì)算螺桿直徑和螺母高度，再參照標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋各主要參數(shù)，而后對可能發(fā)生的其他失效一一校核。 一 )耐磨性計(jì)算 校核公式： 影響磨損的原因很多，目前還沒有完善的計(jì)算方法，通常是限制螺紋接觸處的壓強(qiáng)。 p = ≤[ p] MPa π d2 hz Fa Fa為軸向力； z為參加接觸的螺紋圈數(shù)； d2為螺紋中徑； h為螺紋的工作高度； [p]為許用壓強(qiáng)。 速度 v12 m/min 4~7 7~10 10~13 螺旋副的許用壓強(qiáng) 許用壓強(qiáng) 配 對 材 料 鋼對鑄鐵 鋼對青銅 淬火鋼對青銅 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 螺桿 α 許用壓強(qiáng) 螺母 設(shè)計(jì)方法和步驟： 1．耐磨性計(jì)算 滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力，其強(qiáng)度條件： 令 υ =H/ d2 ， 又 ∵ h= h=。 代入上式得螺紋中徑的計(jì)算公式： 校核公式： p = π d2 hu F F軸向力； = ≤ [p] MPa π d2 hH FP 顯然有： u =H / P u螺紋工作圈數(shù)； d2螺紋中徑； h螺紋的工作高度 。 H螺母高度 。 h P H D2 d2 P螺距 。 F/u F 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 鋸齒形螺紋： υ[p] Fa d2 ≥ mm υ= ~ 整體式螺母 ~ 剖分式螺母 一般取： u≤10 梯形螺紋 : υ[p] F d2 ≥ mm υ值越大，螺母越厚，螺紋工作圈數(shù)越多。 依據(jù)計(jì)算出的螺紋中徑，按螺紋標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的直徑和螺距。 驗(yàn)算： 10?? PHu 若不滿足要求，則增大螺距。 對有自鎖性要求的螺旋傳動(dòng)，應(yīng)校核自鎖條件： v?? ? vv ff a r c t a nc o sa r c t a n ?? ??螺紋中徑的計(jì)算公式： 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) ][ss ?ca2．螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 對于受力比較大的螺桿，需根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力： 螺桿的強(qiáng)度條件： 式中， F為螺桿所受的軸向壓力（或拉力）， T為螺桿所受的扭矩： 2tan (2dFTv）?? ??對碳素鋼 , [σ]=50~80 MPa 22 3?ss ??ca M P adTdF][16/34 221221s????????????????????? 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) ，][??? ?? D b uF][6 b2b s?s ?? uDbFl3．螺母螺牙的強(qiáng)度計(jì)算 螺牙上的平均壓力為： F/u 剪切強(qiáng)度條件 : πD πD2 a a F / u 2 1）考慮螺旋副摩擦力矩的作用，螺母懸置部分危險(xiǎn)截面 b—b的拉伸強(qiáng)度條件： 其危險(xiǎn)截面 a – a 的 彎曲強(qiáng)度條件： 在螺旋起重器螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算中，除了進(jìn)行耐磨性計(jì)算與螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算外，還要進(jìn)行螺母下段與螺母凸緣的強(qiáng)度計(jì)算工作時(shí)，螺母凸緣與底座的接觸面上產(chǎn)生擠壓應(yīng)力；凸緣根部受到彎曲和剪切作用；螺母下段承受拉力和螺旋副摩擦力矩的作用。 4．螺母外徑與凸緣的強(qiáng)度計(jì)算 D3 D F b b 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 2）凸緣與底座接觸表面擠壓強(qiáng)度條件： 3）凸緣根部彎曲強(qiáng)度條件： 5．螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算 對于長徑比較大的受壓螺桿，需要校核壓桿的穩(wěn)定性，要求螺桿的工作壓力 F要小于臨界載荷 Fcr scrsc SFFS ??D3 D4 H a ])[~(][ bp ss ?其中： 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) scrsc SFFS ?? Ss= ~5 傳力螺旋 ~4 傳導(dǎo)螺旋 4 精密螺桿或水平安裝 螺桿的穩(wěn)定性條件為： μ螺桿長度系數(shù)，由下表確定。 I 為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩 l b)當(dāng)螺桿一端以螺母支承時(shí)， l 取從螺母中部到另一支點(diǎn)上的距離。 l 為螺桿的工作長度 : a) 當(dāng)螺桿兩端支承時(shí)， l 取兩支點(diǎn)間的距離； l 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1)若采用滑動(dòng)支承時(shí)，則以軸承長度 l0與直徑 d0的比值來確定： l0 / d0 ? 為鉸支； l0 / d0 ~3 ? 為不完全固定； l0 / d0 3 ? 為固定支承。 3) 若以剖分螺母作為支承時(shí)，可作為不完全固定支承。 2) 若以整體螺母作為支承時(shí)，仍按上述方法確定。但取 l /H 判斷螺桿端部支承情況的方法： H為螺母高度 4) 若采用滾動(dòng)軸承支承，且有徑向約束時(shí)，可作為鉸支； 有徑向和軸向約束時(shí)，可作為固定支承。 螺桿長度系數(shù) 兩端支承情況 長度系數(shù) μ 兩端固定 一端固定，一端不完全固定 一端鉸支，一端不完全固定 兩端不完全固定 兩端鉸支 一端固定，一端自由 臨界載荷 Fcr與材料、螺桿長細(xì)比 λ =μl / i 有關(guān)。 （ 1）當(dāng) λ ≥ 100時(shí)：臨界載荷為： Fcr = N (μl)2 π2EI i 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積 A=πd12/4 則 i = I/A =d1/4 E螺桿的彈性模量 ,對于鋼 E= 105 MPa 系數(shù)含義隨后解釋 I危險(xiǎn)截面慣性距 , I=πd14/64 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) （ 2）當(dāng) 40λ 100時(shí)： Fc = () λ N 4 πd12 對 σB≥ 370 Mpa的碳素鋼，取 : Fc = () λ N 4 πd12 對 σB≥ 470 Mpa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如 3 40號鋼），取 : （ 3）當(dāng) λ 40時(shí)，不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。 穩(wěn)定性校核的條件： Fa ≤ S Fc 為穩(wěn)定性校核的安全系數(shù)，取： S=~4 當(dāng)不滿足條件時(shí)，應(yīng)增大螺紋小徑 d1。 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 外循環(huán) 內(nèi)循環(huán) 螺旋 四、 滾動(dòng)螺旋簡介 在螺旋和螺母之間設(shè)有封閉的循環(huán)滾道，其間充以滾珠，這樣就使螺旋面的滑動(dòng)摩擦成為 滾動(dòng)摩擦。 滑動(dòng)摩擦 滾動(dòng)摩擦 組成：螺桿、 螺母、滾珠 返回通道 類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán) 反向器（返回通道） 返回通道 返回通道 不離開螺旋表面，每圈有一個(gè)反向器 優(yōu)點(diǎn)： 1)摩擦損失小、 效率在 90%以上； 缺點(diǎn)： 1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難； 應(yīng)用實(shí)例： 飛機(jī)機(jī)翼和起落架的控制、水閘的升降、 數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人。 2)磨損很小，傳動(dòng)精度高； 3)不自鎖，可實(shí)現(xiàn)直線 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換； 2)有些機(jī)構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機(jī)構(gòu)。 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)