【正文】 。 四、 滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介 滑動(dòng)摩擦 滾動(dòng)摩擦 組成：螺桿、螺母、滾珠 返回通道 類(lèi)型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán) 不離開(kāi)螺旋表面，每圈有一個(gè)反向器 內(nèi)循環(huán) 螺旋 返回通道 反向器（返回通道） 返回通道 機(jī)械設(shè)計(jì) 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。 i 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積 A=π d12/4 系數(shù)含義隨后解釋 2cr 2π()EIFl??則 i = I/A =d1/4 機(jī)械設(shè)計(jì) （ 1）當(dāng) λ≥ 100時(shí) , 臨界載荷為 Fcr = N (μl )2 π2EI E—— 螺桿的彈性模量 ,對(duì)于鋼 E= 105 MPa I—— 危險(xiǎn)截面慣性距 , I=π d14/64 （ 2）當(dāng) 40λ 100時(shí) Fc = ()λ 4 π d12 對(duì) σ B≥ 370 MPa的碳素鋼，取 Fc = ()λ 4 π d12 對(duì) σ B≥ 470 MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如 3 40鋼），取 機(jī)械設(shè)計(jì) （ 3）當(dāng) λ40 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。但取 l /H (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。 判斷螺桿端部支承情況的方法： 螺桿長(zhǎng)度系數(shù) 兩端支承情況 長(zhǎng)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 機(jī)械設(shè)計(jì) (3) 若以剖分螺母作為支承時(shí)，可作為不完全固定支承。 I 為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩 l (2)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。 對(duì)有自鎖性要求的螺旋傳動(dòng)，應(yīng)校核自鎖條件： v??≤ vvff a r c t a nc o sa r c t a n ?? ??螺紋中徑的計(jì)算公式 螺紋升角、當(dāng)量摩擦角、當(dāng)量摩擦系數(shù) φ =H/d2 機(jī)械設(shè)計(jì) ca []??≤2．螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)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 2vta n (2dTF ???? ）對(duì)碳素鋼 , [σ ]=50～ 80MPa 22 3 ??? ??ca2222114 3 [ ]π π / 1 6F Tdd?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?≤機(jī)械設(shè)計(jì) []π FD b u??? ≤ ，3．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 π D π D2 a a F / u πππF/u （ 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，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。 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。 h P H D2 d2 P —— 螺距 。 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 ≤ [p] 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 。 耐磨性計(jì)算 校核公式： p = ≤[ p] 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)。 1. 結(jié)構(gòu) 潘存云教授研制 剖分螺母 機(jī)械設(shè)計(jì) 螺旋副材料要求： 足夠的強(qiáng)度、耐磨性、摩擦因子小 2. 滑動(dòng)螺旋的材料 P95 表 511 螺桿材料 : Q25 4 50鋼，或 T1 40Cr、 65Mn 螺桿 螺母材料 滑動(dòng)速度 m/min 許用壓力 /MPa 摩擦因子 低速 18~25 ≤ 3 11~18 6~12 7~10 15 1~2 淬火鋼－青銅 鋼－青銅 鋼－鑄鐵 鋼－ 鋼 6~12 10~13 ~ 13~18 6~12 4~7 低速 ~13 ~ ~ ~ 滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力 [p]及摩擦因子 螺母材料 : ZCuSn10P ZCuSn5Pb5Zn ZCuAl10Fe3. 機(jī)械設(shè)計(jì) 三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 承受載荷 : 轉(zhuǎn)矩、軸向力 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 按耐磨損確定螺桿直徑螺母高度，選擇螺距，校核螺桿、螺母強(qiáng)度等（自鎖性；螺桿剛度穩(wěn)定性；臨界轉(zhuǎn)速） 主要失效形式 : 螺紋的磨損 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 [σ Ｓ ] /(3~5) 螺母 青銅 40~60 30~40 鑄鐵 45~55 40 鋼 (~)[σ ] [σ ] [σ ] [σ b] [τ ] 注： 1) σ s 為材料的屈服極限； 2)載荷穩(wěn)定時(shí)，許用應(yīng)力取大值。 潘存云教授研制 機(jī)械設(shè)計(jì) 應(yīng)用實(shí)例 起重設(shè)備（ 千斤頂 ） 鍛壓機(jī)械 (壓力機(jī) ) 機(jī)械設(shè)計(jì) 應(yīng)用實(shí)例 工件夾緊裝置 (鋸床 ) 潘存云教授研制 潘存云教授研制 機(jī)械設(shè)計(jì) 應(yīng)用實(shí)例 潘存云教授研制 鉗工虎鉗 潘存云教授研制 千分尺 機(jī)械設(shè)計(jì) 整體螺母 組合螺母 剖分螺母 螺母結(jié)構(gòu) 組合螺母 調(diào)整楔塊 固定螺釘 調(diào)整螺釘 二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。 作用 ： 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 腰環(huán)螺栓 潘存云教授研制 潘存云教授研制 機(jī)械設(shè)計(jì) 例題 P92 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 確定螺栓布置方式及螺栓個(gè)數(shù) Z； 螺栓受力分析： 軸向力、橫向力、傾覆力矩，求出受力最大的螺栓，且通過(guò)在橫向力作用下底板接合面不滑移計(jì)算出各螺栓所需的預(yù)緊力 F0，進(jìn)而得出各螺栓所受的總拉力 F2； 確定螺栓直徑： 由螺栓危險(xiǎn)截面拉伸強(qiáng)度條件計(jì)算出螺紋小徑，選用螺紋公稱(chēng)直徑； ４、校核螺栓組接合面的工作能力： 防止接合面壓碎，防止接合面產(chǎn)生間隙； ５、校核螺栓所需的預(yù)緊力是否合適 (小于預(yù)緊力的下限 ) 機(jī)械設(shè)計(jì) 一、螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型和應(yīng)用 調(diào)整螺旋 靜壓螺旋 （流體摩擦） 類(lèi) 型 P94 運(yùn)動(dòng)形式有 167。 支承面不平 切削加工支承面 潘存云教授研制 機(jī)械設(shè)計(jì) 五、采用特殊制造工藝 冷鐓頭部、滾壓螺紋 疲勞強(qiáng)度提高 30% 比車(chē)削 若熱處理后再滾壓可提高 70%100%； 表面處理氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。 均載 元件 懸置螺母 環(huán)槽螺母 內(nèi)斜螺母 內(nèi)斜與環(huán)槽螺母 都是改變螺母旋合部分的變形性質(zhì)，使之和螺栓變形性質(zhì)相同，均為拉伸變形，從而使螺紋牙上載荷分布趨于均勻； 鋼絲螺套 P90 ?加工復(fù)雜， 僅限于用在重要場(chǎng)合或大型連接。 10圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。 F0 θ m θb ?F F F1 F2 F’ F’1 ?F’ F0 θb ?F F F1 F2 機(jī)械設(shè)計(jì) d d 1. 采用柔性結(jié)構(gòu)：加彈性元件、 或采用柔性螺栓 （腰桿、空心螺栓） 。 65% 20% 15% 機(jī)械設(shè)計(jì) 一、降低影響螺栓總拉伸載荷 F2的變化范圍 軸向工作載