第6章62 螺旋副的受力分析、效率和自锁

1、一、一、矩形螺纹矩形螺纹二、二、非矩形螺纹非矩形螺纹6.2 螺旋副的受力分析、螺旋副的受力分析、效率和自锁效率和自锁三、三、螺旋副螺旋副效率效率（1）把螺旋副在）把螺旋副在力矩力矩和和轴向载荷轴向载荷作用下的运动，看作用下的运动，看 成作用在中径的水平力推动滑块沿螺纹匀速运动。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）将矩形螺纹沿中径d2展开得一斜面。展开得一斜面。一、矩形螺纹一、矩形螺纹（=0=0) )F= FQ tan ( + )（3）其受力状况可以理解为：）其受力状况可以理解为：作用在滑块上作用在滑块上F为一驱动力，轴向载荷为一驱动力，轴向载荷 FQ为为一阻力，

2、总反力为一阻力，总反力为Fr 。FQFFnFrf v + FQFFrF +FQ +Fr=0拧紧时：拧紧时： =tg-1 f -摩擦角摩擦角 驱动力矩：驱动力矩：22dFT )(22tgFda分析得分析得 :（螺纹力矩）（螺纹力矩）对于螺纹连接，对于螺纹连接，T为拧紧螺纹时的螺纹力矩为拧紧螺纹时的螺纹力矩F= FQ tan ( - )松开时：松开时：相当于使滑块等速沿斜面相当于使滑块等速沿斜面下滑下滑，轴向载荷轴向载荷 FQFQ变为驱变为驱动力，动力， F F变为维持变为维持滑块等滑块等速运动所需的平衡力。速运动所需的平衡力。FQFFrf Fnv Fn FFrFQ- 可得：分析：)(22tgFd

3、Ta滑块滑块不能不能在重力作用下下滑。这一现象称为在重力作用下下滑。这一现象称为自锁自锁现现象象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。2、螺纹、螺纹自锁自锁：FQFrf Fnv Fn 螺纹拧紧后螺纹拧紧后,滑块不下滑滑块不下滑,必必须满足须满足:FQ sin Ff=f FQ cos即tan f= tan滑块滑块不能不能在重力作用下下滑。这一现象称为在重力作用下下滑。这一现象称为自锁自锁现现象象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。当 时，无论FQ多大，二、非矩形螺纹二、非矩形螺纹（ =0=0) )三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹三

4、角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹1、螺纹受力分析：、螺纹受力分析：轴线轴线螺杆螺杆螺母螺母FnFQFn=FQ =0这时这时螺纹的螺纹的摩擦阻力为：摩擦阻力为：fFf FQfF这时这时螺纹的螺纹的摩擦阻力为：摩擦阻力为：vfnfFQFfcosfFQcosf v称为当量摩擦系数称为当量摩擦系数v称为当量摩擦角称为当量摩擦角vftancos这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。QVFf 为牙型斜角为牙型斜角螺母螺母螺杆螺杆轴轴线线FaFnFQ当当 0 时，摩擦力为：时，摩擦力为：fFnfF 用用f v取代取代f，用，用v取代取代，就可像矩形螺纹那样对，就可像矩形螺

5、纹那样对非矩形螺纹进行受力分析非矩形螺纹进行受力分析上升：上升：F= FQ tan (+ v)下滑：下滑：F= FQ tan ( - v)2、螺纹、螺纹自锁自锁条件为：条件为：v三、螺旋副效率为：螺旋副的效率问题是由于摩擦引起的：螺旋副的效率问题是由于摩擦引起的：上升：上升： 在同样的载荷在同样的载荷FQ，同样的牵引速度同样的牵引速度V，走过同，走过同样的距离样的距离S情况下：情况下：F= FQ tan ()若不考虑摩擦时：若不考虑摩擦时：若考虑摩擦时：若考虑摩擦时： F= Fa tan ( + v)没有摩擦时，需要的输入功没有摩擦时，需要的输入功=FS= FQ S tan ()考虑摩擦时，需

6、要的输入功考虑摩擦时，需要的输入功=FS= FQ Stan ( + V)理论上理论上实际上实际上 FQFFr +V FQFFr0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% 定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：TSFa22)(dStgFFaa当一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线.当当一定时，在一定时，在=45=45- -/2 /2 处效率曲线有极大值。处效率曲线有极大值。对于传动螺旋，一般取：对于传动螺旋，一般取：对于联接螺纹，必须取：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。 = = 5.75.7 f =tg=tg =0.1 =0.1自锁极限自锁极限2525紧固螺纹区紧固螺纹区)(tgtg各种螺纹的受力、当量摩擦系数关系各种螺纹的受力、当量摩擦系数关系 :由此可知由此可知三角形螺纹的当量摩擦角最大三角形螺纹的当量摩擦角最大,其自锁性最好其自锁性最好,用用于联接于联接,其它螺纹多用于传动其它螺纹多用于传动. 复习复习: : 1.1.螺纹的参数：螺纹的参数： 2.2.常用螺纹：常用螺纹：三角形螺纹：自锁性好，广泛用于连接三角形螺纹：自锁性好，广泛用于连接