机械基础教案

1、 教 案 用 纸 第 136 页提 示教 学 内 容01 引 言机械是人类进行生产劳动的主要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。就已知利用杠杆、滚子、绞盘等简单机械从事建筑和运输。夏朝发明了车子；周朝有人利用卷筒原理制作辘轳；汉武帝时就能制造水利方面用的筒车（即翻车）；东汉科学家张衡发明了测定地震方位的地动仪和测定风向的候风仪；晋朝的记里鼓车已应有和了齿轮传动和轮系，机碓和水碾甚至应用了凸轮原理。在第一个五年计划期间，建立了一批大型机械制造厂，使机械工业由过去只能进行零星的修配，跨跃到能自行制造飞机、汽车和各种机床，并为我国机械工业今后的发展奠定了坚实的基础。1956年我国制造出第一架喷气

2、式歼击机“歼5”，同年制造出第一辆“解放牌”汽车。在以后的几个五年计划期限间，又从制造一般的机械设备发展到制造大型、精密、尖端的机械产品。1958年我国制造的第一个原子反应堆和回旋加速器投入运行；1962年制成第一架超音速歼击机“歼7”；1965年制成高精度万能外圆磨床。1970年成功地发射了第一颗人造地球卫星“东方红”；1971年制成第一台3105 kW双水内冷发电机。02 本课程的性质、任务和内容机械基础是中等职业技术学校机械类专业的一门专业基础课，为学习专业技术课程和今后在工作中合理使用、维护机械设备，以及进行技术革新提供必要的理论基础知识。通过学习，学生应熟悉和掌握机械传动、常用机构及

3、轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点；掌握分析机械工作原理的基本方法；能作简单的有关计算；会查阅有关技术资料和选用标准件。要理论联系实际，综合运用机械制图、工程力学、金属材料与热处理等课程的基础知识，联系日常生活、专业工种中的具体实例，培养和提高分析问题和解决问题的能力。本课程主要内容如下：1）常用机械传动：带传动、螺旋传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动和轮系。2）常用机构：平面连杆机构、凸轮机构及其他常用机构。3）轴系零件：常用连接、轴、轴承、联轴器、离合器和制动器。4）液压传动：液压传动的基本概念、常用液压元件、液压基本回路和液压系统。03 机械基础概述一、机器和机构1机器：（是

4、执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。）就是人为实体的组合，它的各部分之间具有确定的相对运动，并能代替或减轻人类的体力劳动，完成有用的机械功或实现能量的转换。2机器特征：1）任何机器都是由许多构件组合而成的。2）各运动实体之间具有确定的相对运动。3）能实现能量的转换、代替或减轻人类的劳动，完成有用的机械功。3机器的分类：1）发动机：是将非机械能转换成机械能的机器。2）工作机：是用来改变被加工物料的位置、形状、性能、尺寸和状态的机器。4机构：是用来传递运动和力的构件系统。1）与机器相同点：都是人为实体的组合，各实体间具有确定的相对运动。2）与机器相比不同点：机器可以做机械功，可以实

5、现能量转换，机构不能；但机构主要用于传递或转变运动的形式。5机器的组成：动力部分、工作部分和传动装置及自动控制部分。二、构件和零件1构件定义：是机构或机器中的运动单元体，即是相互之间能作相对运动的物体。例如内燃机的连杆构件。2构件的分类： 按运动状况分：固定构件和运动构件。 运动构件可分成主动件和从动件。3零件：每一个单独制造的单元体。三、运动副：1定义；两个构件之间按一定的方式相互接触，从而形成的可动连接。是两构件直接接触组成的可动连接。2分类：高副和低副。3低副：是指两构件以面接触的运动副。1）转动副：组成运动副的两构件只能作相对转动。2）移动副：组成运动副的两构件只能绕一轴线作相对移动。

6、3）螺旋副：组成运动副的两构件只能沿轴线作相对螺旋运动。4高副：是指两构件以点或线接触的运动副。5低副和高副特点：1）低副接触表面一般为平面或圆柱面；易制造和维修，单位面积承压低。但不能传递较复杂的运动。且效率低。2）高副是点或线接触，单位面积承压高，易磨损，寿命较短，制造和维修较困难。但能传递较复杂的运动。6低副机构和高副机构：机构中所有运动副均为低副的机构为低副机构；机构中至少有一个运动副是高副的机构。四、机械传动的分类：1机械传动装置：用来传递运动和动力的机械装置。2按传递运动和动力方式分：摩擦传动和啮合传动。3按运动副构件的接触方式分：直接接触传动和有中间挠性件传动。4机械的一般分类。

7、第一章 摩擦轮传动和带传动11 摩擦轮传动一、摩擦轮传动的工作原理和传动比1摩擦轮传动工作原理摩擦轮传动是利用两轮直接接触所产生的摩擦力来传递运动和动力的一种机械传动。图11a所示为最简单的摩擦轮传动，由两个相互压紧的圆柱形摩擦轮组成。在正常传动时，主动轮依靠摩擦力的作用带动从动轮转动，并保证两轮面的接触处有足够大的摩擦力，使主动轮产生的摩擦力矩足以克服从动轮上的阻力矩。如果摩擦力矩小于阻力矩，两面三刀轮面接触处在传动中会出现相对滑移现象，这种现象称为“打滑”。增大摩擦力的途径，一是增大正压力，二是增大摩擦因数。增大正压力可以在摩擦轮上安装弹簧或其他的施力装置。但这样会增加作用在轴与轴承上的载

8、荷，导致增大传动件的尺寸，使机构笨重。因此，正压力只能适当增加。增大摩擦因数的方法，通常是将戎其中一个摩擦轮用钢或铸铁材料制造。在另一个摩擦轮的工作表面，粘上一层石棉、皮革、橡胶布、塑料或纤维材料等；其中轮面较软的作为主动轮，以免打滑。2传动比：机构中瞬时输入速度与输出速度的比值。表达式为 in1/n2 （11）式中 n1主动轮转速，rmin； n2从动轮转速，rmin。如图1la所示，传动时如果两摩擦轮在接触点P点没有相对滑移,则两轮在P点处的线速度相等，即v1=v2。则有i=n1/n2=D1/D2（推导） 二、摩擦轮传动的特点 与其他传动相比较，摩擦轮传动具有下列特点： I结构简单，使用维

9、修方便，适用于两轴中心距较近的传动。 2传动时噪声小，并可在运转中变速、变向。 3过载时，两轮接触处会产生打滑，因而可防止薄弱零件的损坏，起到安全保护作用。 4在两轮接触处有产生打滑的可能，所以不能保持准确的传动比。 5，传动效率较低，不宜传递较大的转矩，主要适用于高速、小功率传动的场合。 三、摩擦轮传动的类型和应用场合 按两轮轴线相对位置摩擦轮传动可分为两轴平行和两轴相交两类。1两轴平行的摩擦轮传动 两轴平行的摩擦轮传动，有外接圆柱式摩擦轮传动（图l1a）和内接圆柱式摩擦轮传动（图llb）两种。前者两轴转动方向相反，后者两轴转动方向相同。 2两轴相交的摩擦轮传动 两轴相交的摩擦轮传动，其摩擦

10、轮多为圆锥形，并有外接圆锥式（图12a）和内接圆锥式（图l2b）两种。此外，还有圆柱圆盘式结构，如图13所示。圆锥形摩擦轮安装时，应使两轮的锥顶重合，以保证两轮锥面上各接触点处的线速度相等。图13所示为滚子平盘式机械无级变速机构的示意图。当动力源带动轴I上的滚子1以恒定的转速n1回转时，因滚子紧压在平盘2上，靠摩擦力的作用，使平盘转动并带动从动轴以转速n2回转，假定滚子与平盘接触线AB的中点C处无相对滑移，为纯滚动，则滚子与平盘在点C处的线速度相等，可得 v1C=v2C 即2r1n12r2n2 r1n1=r2n2听以从动轴的转速为n2=r1n1/r2传动比为i=n1/n2=r2/r1若将滚子1

11、沿平盘2表面作径向移动，改变r2，从动轴的转速n2随之改变。由于r2可在一定范围内任意改变，所以轴可以获得无级变速。 直接接触的摩擦轮传动一般应用于摩擦压力机、摩擦离合器、制动器、机械无级变速器及仪器的传动机构等场合。12带传动 一、带传动的工作原理和传动比 带传动是由带和带轮组成传递运动和（或）动力的传动，分摩擦传动和啮合传动两类。 属于摩擦传动类的带传动有平带传动、V带传动和圆带传动（图14a，b，c）；属于啮合传动类的带传动有同步带传动（图14d）。 带传动是一种常用的机械传动，广泛应用在金属切削机床、输送机械、农业机械、纺织机械、通风机械等。常用的带传动有V带传动和平带传动。 1带传动

12、的工作原理 带传动是利用带作为中间挠性件，依靠带与带轮之间的摩擦力或啮合来传递运动和(或)动力的。如图14所示。 2带传动的传动比 带传动的传动比i就是带轮角速度之比，或带轮的转速之比。用公式表示为： i=1/2=n1/n2式中1主动轮的角速度，radS； 2从动轮的角速度，radS。 二、平带传动 平带传动是由平带和带轮组成的摩擦传动，带的工作面与幸轮的轮缘表面接触。 1平带传动的形式 (1)开口传动：开口传动是带轮两轴线平行、两轮宽的对称平面重合、转向相同的带传动(图l一5)。这种形式在平带传动中应用最为广泛。 (2)交叉传动：交叉传动是带轮两轴线平行、两轮宽的对称平面重合、转向相反的带传

13、动(图16)。这种形式在平带传动中应用也较广泛。 (3)半交叉传动：半交叉传动是带轮两轴线在空间交错的带传动，交错角度通常为90度。(图17)。 (4)角度传动角度传动是带轮两轴线相交的带传动(图l一8)。 2平带传动的主要参数 (1)包角a：包角a是指带与带轮接触弧所对的圆心角，如图l-4所示。包角的大小，反应带与带轮轮缘表面间接触弧的长短。包角越小，接触弧长越短，接触面间所产生的摩擦力总和也就越小。为了提高平带传动的承载能力，包角就不能太小，一般要求包角150度。由于大带轮上的包角总是比小带轮上的包角大，因此只须验算小带轮上的包角是否满足要求即可，小带轮包角，的计算方法如下：开口传动：18

14、0-（D2-D1）/a）60交叉传动：180+（D2+D1）/a）60半叉传动：180+（D1/a）60Dl小带轮直径，mm；D2大带轮直径，mm；a中心距，mm。（2）带长L：平带的带长是指带的内周长度，其计算方法如下：开口传动：L=2a+(D2+D1)/2+(D2-D1)2/(4a) (17)交叉传动：L=2a+(D2+D1)/2+(D2+D1)2/(4a) (18)半交叉传动：L=2a+(D2+D1)/2+(D22+D12) /(2a) (19)在实际使用中，按上式计算所得带长还须考虑平带在带轮上的张紧量、悬垂量(中心距较大时)和平带的接头量。（3）传动比i：在不考虑传动中的弹性滑动时，

15、平带传动的传动比可用从动轮和主动轮直径之比计算，即： i=n1/n2=D2/D1 (110)受小带轮的包角和带传动外廓尺寸的限制，平带传动的传动比i5。 （4）平带传动主要参数计算举例 例1一l 在平带开口传动中，已知主动轮直径D1=200 mm，从动轮直径D2=600 mm，两传动轴中心距a=1200 mm。试计算其传动比、验算包角和求出带长。 3平带的类型和接头方式 (1)平带的主要类型有：皮革平带、帆布芯平带、编织平带和复合平带等。其中以帆布芯平带(以帆布为抗拉体的平带)使用最为广泛。 (2)平带的接头方式常用的有：胶合、缝合、铰链带扣等(图19)。经胶合或缝合的接头，传动时冲击小，传动

16、速度可以高一些。铰链带扣式接头传递的功率较大，但传动速度不能太高，以免引起强烈的冲击和振动。当传动速度高时(可25 mS)，可应用轻而薄的高速平带；传递功率较小时可用编织平带(编织平带是由纤维线编织成的无接头平带)；传递功率较大时可采用由锦纶片或涤纶绳作承载层、工作面贴铬鞣革或挂胶帆布的无接头复合平带。三、V带传动V带传动是由一条或数条V带和V带轮组成的摩擦传动。v带安装在相应的轮槽内，仅与轮槽的两侧接触，而不与槽底接触。 1V带的结构和类型 V带是横截面为等腰梯形或近似为等腰梯形的传动带，其工作面为两侧面。 V带的结构分为帘布结构和线绳结构两种(图l10)。两种结构均由伸张层、强力层、压缩层

17、和包布层组成。伸张层和压缩层在V带与带轮接触工作时因弯曲而分别被伸张和压缩，这两层材质一般为胶料。强力层是V带的主要承力层，两种结构分别使用胶帘布和胶线绳，常用V带主要采用帘布结构；线绳结构比较柔软，抗弯曲疲劳性能也较好，但拉伸强度低，仅适用于载荷不大、小直径带轮和转速较高的场合。包布层用胶帆布制成，对V带起保护作用。 常用的V带主要类型有：普通V带、窄v带、宽v带、半宽V带等，它们的楔角(V带两侧边的夹角)均为40度。其他还有楔角为60度的大楔角V带、专用于汽车和拖拉机内燃机的V带、具有均布横向齿的齿形V带、由几条相同的普通V带或窄V带在顶面联成一体的联组v带等。 2普通V带传动的主要参数

18、(1)普通V带的截面尺寸 普通v带分Y，z，A，B，C，D，E七种型号，其截面形状如图111所示。各型号普通V带的截面尺寸见表l一1。Y型v带的截面积最小，E型V带的截面积最大。V带的截面积愈大，其传递的功率也愈大。 当V带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的任意一条周线叫做v带的节线。由全部节线构成的面叫做节面。节宽6。就是带的节面宽度。当带垂直其底边弯曲时，该宽度保持不变。V带横截面中梯形轮廓的最大宽度叫做顶宽6，梯形轮廓的高度叫做带的高度h。带的高度与其节宽之比叫做带的相对高度hbp。对于普通V带，其相对高度约为07，窄V带、半宽V带、宽V带的相对高度分别约为09，05，03。 (2

19、)v带轮的轮槽截面V带轮的轮槽截面形状如图112所示。其主要参数如下： 1)基准宽度bd：通常基准宽度和所配用v带的节面处于同一位置，也就是基准宽度等于节宽，bd=bp。 2)基准直径dd：指轮槽基准宽度处带轮的直径。带轮的基准直径不能太小，基准直径越小，传动时带在带轮上弯曲变形越严重，弯曲应力越大。因此，对各型号的普通V带带轮都规定有最小基准直径dmin。 普通v带传动带轮的基准宽度bd和最小基准直径dmin见表l一2。 3)槽角：轮槽横截面两侧边的夹角。 由于v带与带轮接触时处于弯曲状态，除节线的周长和节宽bp保持不变外，V带节面与顶面间的伸张层在弯曲时周线被拉长，横截面内宽度变窄；V带节

20、面与底面间的压缩层在弯曲时周线被压短，横截面内宽度变宽。因此，处于弯曲状态的V带横截面内两侧边的夹角(楔角)会变小。带轮直径越小，V带弯曲越严重，楔角越小。为了保证变形后的V带两侧工作面与轮槽工作面紧密贴合，轮槽的槽角应比V带的楔角a略小，对于楔角=40度的v带传动，槽角常取38度，36度，34度。小带轮上V带变形严重，取小一些，大带轮则取较大值。 (3)传动比：i=n1/n2=dp2/dp1 (111)式中 dp1小带轮的节圆直径，mm； dp2大带轮的节圆直径，mm。轮槽上与配用v带的节宽bp尺寸相同的宽度叫做轮槽节宽lp。轮槽节宽处的带轮直径叫做节径(节圆直径)dp。轮槽的节宽与基准宽度

21、的位置不一定重合，因此节径不一定等于基准直径。只有在V带的节面与带轮的基准宽度重合时，基准宽度才等于节宽。通常，带轮的节圆直径可视为基准直径dd。V带传动的传动比i7。 (4)带的基准长度Ld带的基准长度是V带在规定的张紧力下，位于测量带轮基准直径上的周线长度。 GBT 1357511992带传动普通V带传动对普通V带的基准长度Ld系列作了具体规定(表13)。 带的基准长度按设计(或按机械结构传动需要初定)中心距a0进行计算： Ld0=2a0+(ddl+dd2)/2+( ddl-dd2)2/(4a0)式中 Ld0计算基准长度，mm； a0设计或初定中心距，mm； dd1小带轮基准直径，mm；

22、dd2大带轮基准直径，nlm。 计算基准长度L d0确定后，按表13规定系列确定普通V带的基准长度Ld。 (5)传动实际中心距a： (6)小带轮包角a： 对于V带传动，小带轮的包角一般要求：a120度。 3普通V带传动的选用要点 与平带传动比较，普通V带传动传动平稳，不易振动，摩擦力大，传递功率较大。在相同的条件下，普通V带的传动能力为平带的三倍。所以，普通v带传动应用最为广泛。 选用普通v带传动时，首先根据所需传递的功率和主动轮的转速选择普通V带的型号和v带的根数，其次选用带轮基准直径dd，并保证ddddmin(表12)，然后确定带的基准长度Ld，并进行各项验算。选用时应注意以下问题： (1

23、)两带轮直径要选用适当，如小带轮直径太小，则V带在带轮上弯曲严重，传动时弯曲应力大，影响V带的使用寿命。 (2)普通v带的线速度应验算并限制在5 msu25 ms范围内。V带的线速度越大，v带作圆周运动时，所产生的离心惯性力也越大，这使V带拉长，V带与带轮之间的压力减小，导致摩擦力减小，降低传动时的有效圆周力。但V带的线速度也不宜过小，因为速度过小，在传递功率一定时，所需有效圆周力便过大，会引起打滑。 (3)v带传动的中心距应适当，中心距越大，传动结构也越大，传动时还会引起V带颤动；中心距太小，小带轮上包角也越小，使摩擦力减小而影响传递的有效拉力，此外，由于单位时间内带在带轮上挠曲次数增多，使

24、V带容易疲劳，影响V带的寿命。 4普通v带传动的正确使用 正确的安装、调整、使用和维护是保证V带传动正常工作和延长寿命的有效措施。因此必须注意下列几点： (1)选用普通v带时，要注意带的型号和基准长度不要搞错，以保证V带在轮槽中的正确位置。v带顶面和带轮轮槽顶面取齐，如图1-13a所示(新安装时V带顶面可略高出)。这样v带和轮槽的工作面之间可充分接触。如高出轮槽顶面太多(图1-13b)，则工作面的实际接触面积减小，使传动能力降低；如低于轮槽顶面过多(图113c)，会使V带底面与轮槽底面接触，从而导致V带传动因两侧工作面接触不良而使摩擦力锐减甚至丧失。 (2)安装带轮时，各带轮轴线应相互平行，各

25、带轮相对应的V形槽的对称平面应重合，误差不得超过20分(图l14)。带轮安装在轴上不得摇晃摆动，轴和轴端不应有过大的变形，以免传动时V带的扭曲和工作侧面过早磨损。 (3)v带的张紧程度要适当，不宜过松或过紧。过松，不能保证足够的张紧力，传动时容易打滑，传动能力不能充分发挥；过紧，带的张紧力过大，传动中磨损加剧，使带的使用寿命缩短。实践经验表明在中等中心距情况下，v带安装后，用大拇指能将带按下15 mm左右，则张紧程度合适(图1一15)。 (4)对V带传动应定期检查并及时调整。如发现有不宜继续使用的V带，应及时更换。更换时应一组同时更换，而且使一组V带中各根带的实际长度尽量接近相等，以使各根V带

26、在传动时受力均匀。 (5)v带传动必须安装防护罩，这样既可防止伤人事故，又可防止润滑油、切削液及其他杂物等飞溅到V带上而影响传动，还可避免v带在露天作业下受烈日曝晒而过早老化变质。 四、平带传动和v带传动的特点 1结构简单，使用维护方便，适用于两轴中心距较大的传动场合。平带传动比V带传动可允许更大的中心距。 2由于传动带(平带或V带)富有弹性，能缓冲、吸振所以带传动平稳，噪声低。 3在过载时，传动带在带轮上会打滑，可以防止薄弱零件的损坏，起到安全保护作用。 4属于摩擦传动类的带传动，带在传动中受力是周期变化的。带处于紧边位置时，受到拉力大，带的拉伸变形量也大；带处于松边位置时，受到拉力小，带的

27、拉伸变形量也小。因此带在传动中存在伸长和缩短的弹性变形，在带与带轮接触区内会因弹性变形而引起带相对带轮的弹性滑动。所以属于摩擦传动类的带传动不能保持准确的传动比，不适于要求传动准确的场合。 5外廓尺寸大，传动效率较低。 五、带传动的张紧装置 带传动中，由于带长期受到拉力的作用，会产生永久变形而伸长，带由张紧变为松弛，张紧力逐渐减小，导致传动能力降低，甚至无法传动，因此，必须将带重新张紧。常用的张紧方法有两种，即调整中心距和使用张紧轮。 1调整中心距 调整中心距的张紧装置有带的定期张紧和带的自动张紧两种。带的定期张紧装置一般利用调整螺钉来调整两带轮轴线问的距离。如图l16a所示，将装有带轮的电动

28、机固定在滑座上，旋转调整螺钉使滑座沿滑槽移动，将电动机推到所需位置，使带达到预期的张紧程度，然后固定。这种张紧方式适用于水平传动或接近水平的传动。图116b所示为垂直或接近垂直传动时采用的定期张紧方式。装有带轮的电动机安装在可以摆动的托架上，旋转调节螺母使托架绕固定轴摆动，达到调整中心距使带张紧的要求。 如图117所示，将装有带轮的电动机固定在浮动的摆架上，利用电动机及摆架的自重，使带轮随同电动机绕固定轴摆动，自动保持张紧力。这种方式多用在小功率的传动中。 2使用张紧轮 张紧轮是为改变带轮的包角或控制带的张紧力而压在带上的随动轮。当两带轮中心距不能调整时，可使用张紧轮张紧装置。 图118所示为

29、平带传动时采用的张紧轮装置，它是利用平衡重锤使张紧轮张紧平带的。平带传动时，张紧轮应安放在平带松边的外侧，并要靠近小带轮处，这样可以增大小带轮上的包角，提高平带传动的传动能力。 图1-19所示为v带传动时采用的张紧轮装置。V带传动中使用的张紧轮应安放在V带松边的内侧。张紧轮放在带外侧，带在传动时受双向弯曲而影响使用寿命；放在带的内侧时，传动时带只受单方向的弯曲，但会引起小带轮上包角的减小，影响带的传动能力，因此，应使张紧轮尽量靠近大带轮处，这样可使小带轮上的包角不致减小太多。第二章 螺旋传动21螺纹的种类及应用 一、螺纹的形成和种类 1螺纹的形成 (1)螺旋线螺旋线是沿着圆柱或圆锥表面运动的点

30、的轨迹，该点的轴向位移和相应的角位移成定比(图21)。 (2)螺纹螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起(图22、图23)。凸起是指螺纹两侧面间的实体部分，又称为牙。在圆柱表面上所形成的螺纹称圆柱螺纹(图22a、图23a)。在圆锥表面上所形成的螺纹称圆锥螺纹(图23b) 2螺纹的种类 螺纹的种类较多。在圆柱或圆锥外表面上所形成的螺纹称外螺纹；在圆柱或圆锥内表面上所形成的螺纹称内螺纹。按螺纹的旋向不同，顺时针旋转时旋入的螺纹称右旋螺纹；逆时针旋转时旋人的螺纹称左旋螺纹。螺纹的旋向可以用右手来判定。如图24a所示，伸展右手，掌心对着自己，四指并拢与螺杆的轴线平行，并指向

31、旋入方向，若螺纹的旋向与拇指的指向一致为右旋螺纹，反之则为左旋螺纹。一般常用右旋螺纹。按螺旋线的数目不同，又可分成单线螺纹(沿一条螺旋线所形成的螺纹)和多线螺纹(沿两条或两条以上的螺旋线所形成的螺纹，该螺旋线在轴向等距分布)。图24中，图a为单线右旋螺纹、图b为双线左旋螺纹、图c为三线右旋螺纹。 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为螺纹牙型。按螺纹牙型不同，常用的螺纹有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹(图25)。 二、螺纹的应用 螺纹在机械中的应用主要有连接和传动。因此，按其用途可分成连接螺纹和传动螺纹两大类。 1连接螺纹 内、外螺纹相互旋合形成的连接称为螺纹副。 连接螺纹的牙

32、型多为三角形，而且多用单线螺纹，因为三角形螺纹的摩擦力大，强度高，自锁性能好。 应用最广的是普通螺纹，其牙型角为60。，同一直径按螺距大小可分为粗牙和细牙两类。一般连接用粗牙普通螺纹。细牙普通螺纹用于薄壁零件或使用粗牙对强度有较大影响的零件，也常用于受冲击、振动或载荷交变的连接和微调机构的调整。细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性好，螺纹零件的强度削弱较少，但容易滑扣。 用于管路连接的为管螺纹。管螺纹的牙型角为55。，分为非螺纹密封和用螺纹密封的两类。非螺纹密封的螺纹副，其内螺纹和外螺纹都是圆柱螺纹，连接本身不具备密封性能，若要求连接后具有密封性，可压紧被连接件螺纹副外的密封面，也可在密封面间添加密封物

33、。用螺纹密封的螺纹副有两种连接形式：用圆锥内螺纹与圆锥外螺纹连接；用圆柱内螺纹与圆锥外螺纹连接。这两种连接方式本身都具有一定的密封能力，必要时也可以在螺纹副内添加密封物，以保证连接的密封性。 2传动螺纹 用于传动的螺纹有梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹。 (1)梯形螺纹螺纹牙型为等腰梯形，牙型角a=30度 (图26)，是传动螺纹的主要形式，广泛应用于传递动力或运动的螺旋机构中。梯形螺纹牙根强度高，螺旋副对中性好，加工工艺性好，但与矩形螺纹比较，效率略低。 (2)锯齿形螺纹 承载牙侧的牙侧角(在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角)为3度，非承载牙侧的牙侧角为30。(图27)。锯齿形螺纹综合了

34、矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点。其外螺纹的牙根有相当大的圆角，以减小应力集中。螺旋副的大径处无间隙，便于对中。锯齿形螺纹广泛应用于单向受力的传动机构。 (3)矩形螺纹螺纹牙型为正方形，螺纹牙厚等于螺距的12。传动效率高，但对中精度低，牙根强度弱。矩形螺纹精确制造较为困难，螺旋副磨损后的间隙难以补偿或修复。主要用于传力机构中。 三、普通螺纹的主要参数 普通螺纹的基本牙型如图28所示。 普通螺纹的主要参数有：大径、小径、中径、螺距、导程、牙型角和螺纹升角等7个。 1大径(D，d) 普通螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径(图29)。 内螺纹的大径用代号D表示，外螺纹

35、的大径用代号d表示。螺纹的公称直径是指代表螺纹尺寸的直径。普通螺纹的公称直径是大径(D，d)。 2小径(D1，d1)普通螺纹的小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。内螺纹的小径用代号D1表示，外螺纹的小径用代号d1表示。 D1=D一25H/8 3中径(D2，d2)普通螺纹的中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的素线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。该假想圆柱称为中径圆柱(图29)。 内螺纹的中径用代号D2表示，外螺纹的中径用代号d2表示。 D2=D一23H/8 (23) d2=d一23H/8 (24) 4螺距P螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离(图2一10)，用代号

36、P表示。 5导程(Ph) 导程是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离(图210)，用代号Ph表示。 单线螺纹的导程就等于螺距；多线螺纹的导程等于螺旋线数与螺距的乘积。6牙型角(a)及牙侧角牙型角是指在螺纹牙型上，两相邻牙侧问的夹角(图211)，用代号表示。普通螺纹的牙型角a=60度。牙型半角是牙型角的一半，用代号/2表示。 牙侧角是指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角(图212)。螺纹的两牙侧角用代号l、2表示。对于普通螺纹，两牙侧角相等，并等于螺纹半角，即：l=2=/2=30度 7螺纹升角() 螺纹升角又称导程角，普通螺纹的螺纹升角是指在中径圆柱上，螺旋线的切线与

37、垂直于螺纹轴线的平面的夹角(图213)，用代号表示。 四、螺纹代号与标记 1普通螺纹的代号与标记 (1)普通螺纹代号：粗牙普通螺纹用字母M及公称直径表示；细牙普通螺纹用字母M及公称直径螺距表示。当螺纹为左旋时，在螺纹代号之后加“LH字。例如： M24表示公称直径为24 mm的粗牙普通螺纹； M2415表示公称直径为24mm、螺距为15 mm的细牙普通螺纹； M2415LH表示公称直径为24 mm、螺距为15mm、方向为左旋的细牙普通螺纹。 (2)普通螺纹标记：普通螺纹的完整标记由螺纹代号、螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号所组成。 螺纹公差带代号包括中径公差带代号与顶径(指外螺纹大径和内螺纹小径

38、)公差带代号。公差带代号是由表示其大小的公差等级数字和表示其位置的字母所组成，例如6H，6g等。其中“6”为公差等级数字，“H”或“g”为基本偏差代号。 螺纹公差带代号标注在螺纹代号之后，中间用“”分开。如果螺纹的中径公差带与顶径公差带代号不同，则分别注出。前者表示中径公差带，后者表示顶径公差带。如果中径公差带与顶径公差带代号相同，则只标注一个代号。例如：M1016H M105g6g 内、外螺纹装配在一起，其公差带代号用斜线分开，左边表示内螺纹公差带代号，右边表示外螺纹公差带代号。例如：M2026H/6gM202LH6H/5g6g 螺纹旋合长度是指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的

39、长度(图214)。螺纹的旋合长度分为三组，分别称为短旋合长度、中等旋合长度和长旋合长度，相应的代号为S，N，L。 在一般情况下，不标注螺纹旋合长度，使用时按中等旋合长度确定。必要时，在螺纹公差带代号之后加注旋合长度代号S或L，中间用“”分开。特殊需要时，可注明旋合长度的数值，中间用“”分开。例如： M105g 6gS M107HL M2027g 6g40 2管螺纹的标记 （1）用螺纹密封的管螺纹的标记：用螺纹密封的管螺纹的标记由螺纹特征代号和尺寸代号组成。螺纹特征代号有3个：字母Rc表示圆锥内螺纹；字母Rp表示圆柱内螺纹；字母R表示圆锥外螺纹。当螺纹为左旋时，在尺寸代号后加注“LH”，用“”分

40、开。内、外螺纹装配在一起时，内、外螺纹的标记用斜线分开，左边表示内螺纹，右边表示外螺纹。其标记示例如下：RC1 R1LH RP2 /R2 RC1 /R1LH（2）非螺纹密封的管螺纹的标记：非螺纹密封的管螺纹的标记由螺纹特征代号、尺寸代号和公差等级代号组成。螺纹特征代号用字母G表示。螺纹公差等级代号，对外螺纹分A、B两级；对内螺纹则不标记。当螺纹为左旋时，在公差等级代号后加注“LH”，用“”分开。内外螺纹装配在一起时，内、外螺纹的标记用斜线分开，左边表示内螺纹，右边表示外螺纹。其标记示例如下： 3梯形螺纹代号与标记：（1）梯形螺纹代号：符合GB 579611986标准的梯形螺纹用“Tr“”表示。

41、单线螺纹的尺寸规格用“公称直径螺距”表示；多线螺纹用“公称直径导程(P螺距)”表示。当螺纹为左旋时，在尺寸规格之后加注“LH”。示例如下： 。 Tr 407Tr 4014(P7)LH（2）梯形螺纹标记：梯形螺纹的标记由梯形螺纹代号、公差带代号及旋合长度代号组成。 梯形螺纹的公差带代号只标注中径公差带(由表示公差等级的数字及公差带位置的字母组成)。 旋合长度分N，L两组。当旋合长度为N组时，不标注组别代号N；当旋合长度为L组时，应将组别代号L写在公差带代号后面，并用“”隔开。特殊需要时可用具体旋合长度数值代替组别代号L。 梯形螺旋副的公差带要分别注出内、外螺纹的公差带代号。前面的是内螺纹公差带代

42、号，后面的是外螺纹公差带代号，中间用斜线分开。 标记示例： 内螺纹：Tr4077H 外螺纹：Tr4077e 左旋外螺纹：Tr407LH7e 螺旋副：Tr4077H7e 旋合长度为L组的多线外螺纹： Tr4014(P7)8eL 旋合长度为特殊需要的外螺纹： Tr4077e14022 螺旋传动的应用形式 一、螺旋传动的特点 螺旋运动是构件的一种空间运动，它由具有一定制约关系的转动及沿转动轴线方向的移动两部分组成。组成运动副的两构件只能沿轴线作相对螺旋运动的运动副称为螺旋副。螺旋副是面接触的低副。 螺旋传动是利用螺旋副来传递运动和(或)动力的一种机械传动，可以方便地把主动件的回转运动转变为从动件的直

43、线运动。与其他将回转运动转变为直线运动的传动装置(如曲柄滑块机构)相比，螺旋传动具有结构简单，工作连续、平稳，承载能力大，传动精度高等优点，因此广泛应用于各种机械和仪器中。它的缺点是摩擦损失大，传动效率较低；但滚动螺旋传动的应用，已使螺旋传动摩擦大、易磨损和效率低的缺点得到了很大程度的改善。常用的螺旋传动有普通螺旋传动、差动螺旋传动和滚珠螺旋传动等。 二、普通螺旋传动 由构件螺杆和螺母组成的简单螺旋副实现的传动是普通螺旋传动。 1普通螺旋传动的应用形式 (1)螺母固定不动螺杆回转并作直线运动：图2一15所示为螺杆回转并作直线运动的台虎钳。与活动钳口2组成转动副的螺杆1以右旋单线螺纹与螺母4啮合

44、组成螺旋副。螺母4与固定钳口3连接。当螺杆按图示方向相对螺母4作回转运动时，螺杆连同活动钳口向右作直线运动(简称右移)，与固定钳口实现对工件的夹紧；当螺杆反向回转时，活动钳口随螺杆左移，松开工件。通过螺旋传动，完成夹紧与松开工件的要求。 螺母不动，螺杆回转并移动的形式，通常应用于螺旋压力机、千分尺等。 (2)螺杆固定不动螺母回转并作直线运动 图2一16所示为螺旋千斤顶中的一种结构形式，螺杆4连接于底座固定不动，转动手柄3使螺母2回转并作上升或下降的直线运动，从而举起或放下托盘1。 螺杆不动，螺母回转并作直线运动的形式常用于插齿机刀架传动等。 (3)螺杆回转螺母作直线运动：图2一17所示为螺杆回

45、转、螺母作直线运动的传动结构图 螺杆l与机架3组成转动副，螺母2与螺杆以左旋螺纹啮台并与工作台4连接。当转动手轮使螺杆按图示方向回转时，螺母带动工作台沿机架的导轨向右作直线运动， 螺杆回转、螺母作直线运动的形式应用较广。如机床的滑板移动机构等。 (4)螺母回转螺杆作直线运动：图2一18为直力试验机上的观察镜螺旋调整装置。螺杆2、螺母3为左旋螺旋副。当螺母按图示方向回转时螺杆带动观察镜1向上移动；螺母反向回转时，螺杆连同观察镜向下移动。 2直线运动方向的判定 普通螺旋传动时，从动件作直线运动的方向(移动方向)不仅与螺纹的回转方向有关，还与螺纹的旋向有关。正确判定螺杆或螺母的移动方向十分重要。判定

46、方法如下： (1)右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手。手握空拳，四指指向与螺杆(或螺母)回转方向相同，大拇指竖直。 (2)若螺杆(或螺母)回转并移动，螺母(或螺杆)不动，则大拇指指向即为螺杆(或螺母)的移动方向(图219)。 (3)若螺杆(或螺母)回转，螺母(或螺杆)移动，则大拇指指向的相反方向即为螺母(或螺杆)的移动方向(图220)。 图220所示为卧式车床的床鞍的丝杠螺母传动机构。丝杠为右旋螺杆，当丝杠如图示方向回转时，开合螺母带动床鞍向左移动。 3直线运动距离 在普通螺旋传动中，螺杆(或螺母)的移动距离与螺纹的导程有关。螺杆相对螺母每回转一圈，螺杆(或螺母)移动一个等于导程的距离。因此，移动

47、距离等于回转圈数与导程的乘积，即 L=NPh式中 L螺杆(或螺母)的移动距离，mm； N回转圈数； Ph螺纹导程，mm。 移动速度可按下式计算： v=nPh式中 v螺杆(或螺母)的移动速度，mmmin； n转速，rmin； Ph螺纹导程，mm。 三、差动螺旋传动 由两个螺旋副组成的使活动的螺母与螺杆产生差动螺旋传动。 1差动螺旋传动原理 图221所示为一差动螺旋机构。螺杆1分别与活动螺母2和机架3组成两个螺旋副，机架上为固定螺母(不能移动)，活动螺母不能回转而只能沿机架的导向槽移动。设机架和活动螺母的旋向同为右旋，当如图示方向回转螺杆时，螺杆相对机架向左移动，而活动螺母相对螺杆向右移动，这样活

48、动螺母相对机架实现差动移动，螺杆每转1转，活动螺母实际移动距离为两段螺纹导程之差。如果机架上螺母螺纹旋向仍为右旋，活动螺母的螺纹旋向为左旋，则如图示回转螺杆时，螺杆相对机架左移，活动螺母相对机架左移，活动螺母相对螺杆亦左移，螺杆每转1转，活动螺母实际移动距离为两段螺纹的导程之和。 2差动螺旋传动的移动距离和方向的确定 由上面分析可知，在图22l所示差动螺旋机构中： (1)螺杆上两螺纹旋向相同时，活动螺母移动距离减小。当机架上固定螺母的导程大于活动螺母的导程时，活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同；当机架上固定螺母的导程小于活动螺母的导程时，活动螺母移动方向与螺杆移动方向相反；当两螺纹的导程相等时

49、，活动螺母不动(移动距离为零)。 (2)螺杆上两螺纹旋向相反时，活动螺母移动距离增大。活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同。 (3)在判定差动螺旋传动中活动螺母的移动方向时，应先确定螺杆的移动方向。 差动螺旋传动中活动螺母的实际移动距离和方向，可用公式表示如下： L=N(PhlPh2) (27)式中 L活动螺母的实际移动距离，mm； N螺杆的回转圈数； Ph1机架上固定螺母的导程，mm； Ph2活动螺母的导程，mm。 当两螺纹旋向相反时，公式中用“+”号，当两螺纹旋向相同时，公式中用“-”号。计算结果为正值时，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同，计算结果为负值时，活动螺母实际移动方向与螺杆移

50、动方向相反。 例21在图221中，固定螺母的导程Phl=15mm，活动螺母的导程Ph2=2 mm，螺纹均为左旋。问当螺杆回转05转时，活动螺母的移动距离是多少?移动方向如何? 3差动螺旋传动的应用实例 差动螺旋传动机构可以产生极小的位移，而其螺纹的导程并不需要很小，加工较容易。所以差动螺旋传动机构常用于测微器、计算机、分度机及诸多精密切削机床、仪器和工具中。图222所示是应用于微调镗刀上的差动螺旋传动实例。螺杆1在和两处均为右旋螺纹，刀套3固定在镗杆2上，镗刀4在刀套中不能回转，只能移动。当螺杆回转时，可使镗刀得到微量移动。设固定螺母螺纹(刀套)的导程P h1=15mm，活动螺母(镗刀)螺纹的

51、导程Ph2=125 mm，则螺杆按图示方向回转1转时镗刀移动距离为： L=N(Phl一Ph2)=l(15-125)=+025 mm (右移) 如果螺杆圆周按100等份刻线，螺杆每转过l格，镗刀的实际位移： L= (15-125)=+00025 mm 由该例可知，差动螺旋传动可以方便地实现微量调节。 图2-23所示为一种差动螺旋微调机构。手轮4与螺杆3固定连接，螺杆与机架1的内螺纹组成一螺旋副，导程为Ph1螺杆以内螺纹与移动螺杆2组成另一螺旋副，导程为Ph2，移动螺杆在机架内只能沿导向键左右移动而不能转动。设两螺旋副均为右旋，且Ph1Ph2，则如图示方向回转手轮时，螺杆右移，移动螺杆相对螺杆左移

52、，移动螺杆的实际位移量 L=N(PhlPh2) (右移) 手轮回转角度(rad)时的移动螺杆的实际位移可按下式计算： L=(Ph1Ph2)/（2） 四、滚珠螺旋传动 在普通的螺旋传动中，由于螺杆与螺母的牙侧表面之间的相对运动摩擦是滑动摩擦，因此，传动阻力大，摩擦损失严重，效率低。为了改善螺旋传动的功能，经常用滚珠螺旋传动新技术(图224)，用滚动摩擦来替代滑动摩擦。 滚珠螺旋传动主要由滚珠2、螺杆3、螺母4及滚珠循环装置I组成。其工作原理是：在螺杆和螺母的螺纹滚道中，装有一定数量的滚珠(钢球)，当螺杆与螺母作相对螺旋运动时，滚珠在螺纹滚道内滚动，并通过滚珠循环装置的通道构成封闭循环，从而实现螺杆与螺母间的滚动摩擦。 滚珠螺旋传动具有滚动摩擦阻力很小、摩擦损失小、传动效率高、传动时运动稳定、动作灵敏等优点。但其结构复杂，外形尺寸较大，制造技术要求高，因此成本也较高。目前主要应用于精密传动的数控机床(滚珠丝杠传动)，以及自动控制装置、升降机构和精密测量仪器