机械设计教程 第3版 第五章 螺旋传动设计

机械设计教程
第3版
第五章 螺旋传动设计
第一节 概述 第二节 螺旋传动设计计算 第三节 滚动螺旋传动简介
第一节 概述
一、圆柱螺纹Βιβλιοθήκη Baidu基本参数
第一节 概述
一、圆柱螺纹的基本参数
图5-1 圆柱螺纹基本参数 1—外螺纹 2—内螺纹 3—外螺纹牙顶 4—螺纹牙侧
5—外螺纹牙底 6—内螺纹牙顶 7—内螺纹牙底
二、螺纹的类型
第一节 概述
图5-2 螺纹牙型 a)三角形 b)梯形 c)锯齿形 d)圆弧形 e)矩形
图5-3 螺纹的旋向 a)右旋螺纹 b)左旋螺纹
二、螺纹的类型
第一节 概述
图5-4 螺纹的线数 a)右旋单线 b)左旋双线 c)右旋三线
第一节 概述
三、机械制造中常用的螺纹
螺纹种类很多,几种常用螺纹的特点和适用场合介绍如下。 1.普通螺纹 普通螺纹也称一般用途的螺纹,牙型为三角形,它是以原始三角形为60°的等边三角形 为基础,在其顶部和底部削去H/8和H/4构成的(图13-1),其中H为原始三角形高度。 基本牙型见标准代号GB/T 192—2003(等效ISO68),牙型角α=60°,牙侧角β=30°,当 量摩擦因数大,自锁性能好,主要用于连接。普通螺纹的基本尺寸见GB/T 196—2003, 同一公称直径d时,可按螺距大小将螺纹分为粗牙螺纹和细牙螺纹,其中螺距最大的为 粗牙螺纹,其余称为细牙螺纹。粗牙螺纹螺距大,直径和螺距的比例适中,螺纹牙强度 高,应用广泛;公称直径相同时,细牙螺纹的螺距小,因而小径较大,抗拉强度高,螺旋升角 和导程较小,自锁性强,但牙型细小易滑扣,多用于薄壁零件、切制粗牙对强度影响较 大的零件,也用于微调机构的调整螺纹。
第一节 概述
四、传动螺纹的选择
一般情况下,传动螺纹需要有较大的传动效率(牙侧角要小),有双向传力要求时宜 选用梯形螺纹;要求传力大、效率高、只有单向传力时宜选用锯齿形螺纹;在受 力不大的调整螺旋中有时也用三角形螺纹;清污设备、水闸阀门宜选用圆弧螺纹。 螺纹的旋向一般为右旋,有特殊要求时可采用左旋。螺纹的线数应根据螺旋传动 的运动要求、自锁性要求及效率要求予以确定。 普通螺纹的精度等级分为精密级、中等级和粗糙级三个级别,精密级用于要求配 合性质相对稳定的场合;中等级用于一般情况;粗糙级用于要求不高或加工困难 的场合。
第一节 概述
三、机械制造中常用的螺纹
2.梯形螺纹 牙型为梯形,基本牙型标准代号为GB/T 5796.1—2005,牙型角α=30°,牙根强度 高,加工工艺性好,形成的螺纹副对中性较好,有较高的传动效率,主要用于传动。 3.锯齿形螺纹 牙型为不等腰梯形,基本牙型标准代号为GB/T 13576.1—2008,牙型角α=33°,工 作强度和传动效率均高于梯形螺纹,螺纹副大径处无间隙,对中性好,两牙侧角分别 为β=3°和β'=30°,适合单向传力的传动螺旋。
第二节 螺旋传动设计计算
二、螺旋传动的运动方式
螺杆与螺母的相对运动是确定的,但通过固定不同的构件,可以得到四种不同的螺旋传 动运动方式,即螺杆转动螺母移动(图5-5a)、螺母静止螺杆转动并移动(图5-5b、c)、 螺母转动螺杆移动(图5-5d)及螺杆静止螺母转动并移动(图5-5e)等。通过附加其他装 置,即可得到不同用途的螺旋传动机械。螺旋传动在机床进给机构、起重机械、压力 机械、测量仪器、工具、玩具及其他工业装备中有着广泛的应用。
第二节 螺旋传动设计计算
一、螺旋传动的特点
1)传动比大。螺旋副中一个组成零件(如螺母)旋转一周,另一个组成零件(如螺杆)只 移动一个导程,而螺纹的导程通常可以很小。 2)增力作用。在主动件上施加较小的转矩,从动件可获得到较大的轴向推力,即用较 小的转矩可得到较大的轴向推力,因此常用于起重机械和夹紧机构(图5-5a、b)。 3)传动精度高。当螺纹导程很小时,可以很精确地调整机构的直线运动距离或位置。 高精度螺旋传动可用于精密机械和测量仪器(图5-5c),特别适用于一些机构的微调 节。 4)易实现自锁(滑动螺旋)。选择合适的螺旋升角,螺旋副就有较好的自锁性,用于垂 直举起重物的机械或需要在任意位置得到精确定位的水平推力运动机构(机床工作 台进给机构)。 5)传动平稳,结构简单,噪声小。 6)摩擦磨损较大(滑动螺旋),传动效率较低(滑动螺旋),尤其是自锁螺旋其效率通常低 于50%。
第一节 概述
二、螺纹的类型
螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。按螺纹牙型分为三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿 形螺纹、圆弧形螺纹和矩形螺纹,如图5-2所示。其中三角形螺纹牙型角α=60°, 摩擦因数大,强度高,主要用于连接;梯形、锯齿形、矩形螺纹主要用于传动。圆弧 螺纹用于排污设备、水闸闸门的传动螺旋及玻璃器皿的瓶口和起重吊钩的螺旋 等;矩形螺纹因牙根强度低,精确制造困难,对中性差,已逐渐被淘汰。根据螺旋线 的绕行方向,螺纹分为右旋螺纹和左旋螺纹,如图5-3所示。一般用右旋螺纹(图54a),有特殊要求时采用左旋螺纹(图5-4b)。根据螺纹线数,螺纹分为单线螺纹(图 5-4a)、双线螺纹(图5-4b)和多线螺纹,如三线螺纹(图5-4c)。此外,按照用途不同 还可分为连接螺纹和传动螺纹。连接多用单线螺纹。 螺纹标准参见机械设计手册。
第二节 螺旋传动设计计算
二、螺旋传动的运动方式
图5-5 螺旋传动的应用 a)桥式起重器 b)防风夹轨器 c)外径千分尺 d)压力机 e)铣刀心轴紧固机构
1—手轮 2—螺杆 3—螺母 4—防转装置 5—刀轴
第二节 螺旋传动设计计算
三、螺旋传动的类型
1.按用途分类 螺旋传动分为以下三种基本类型。 (1)传力螺旋 以传力为主,如起重螺旋(图5-5a)、夹紧机构螺旋(图5-5b)等。其主要特点 是以较小的转矩获得很大的轴向力,能承受较大的轴向载荷,间歇性工作,工作速度不高,通 常要求自锁。传力螺旋一般要求自锁,常采用单线螺纹。 (2)传导螺旋 以传递运动为主,有时也承受较大的轴向力,能够实现精确的直线移动,如金 属切削机床的螺旋进给机构(图5-6)、螺旋压力机等。其特点是:一般需在较长时间内连 续工作,工作速度较高,要求具有较高的传动精度或工作速度。对于传动精度要求高的传 导螺旋,常采用单线螺纹;对于传动效率高的传导螺旋,多采用多线螺纹,n=2~4。 (3)调整螺旋 主要用于调整或固定零部件之间的相对位置,如各种仪器仪表及测量装置 中的微调机构,如图5-5c所示。其特点是不经常转动,并在空载下进行。