机械设计基础 课件 模块三、项目二螺旋机构的认知

《机械设计基础》——模块三：间歇运动机构与螺旋机构的认知主讲教师：杨红项目二螺旋机构的认知

机器要完成预定功能，往往需要多种类型的机构配合运动才能实现，如牛头刨床中自动进给机构，如图3-2-1所示。工作台带动工件实现自动进给，需要棘轮机构和螺旋机构配合运动才能完成。这里丝杠１、工作台２及机床床身３便组成了螺旋机构。本项目主要学习螺纹参数和螺旋机构的相关知识。项目导入【任务描述】单线梯形丝杠传动，螺距为６ｍｍ，试计算：欲使螺母移动２ｍｍ，丝杠应转多少转？任务认识螺旋机构一、螺纹的基本知识二、螺纹的参数三、螺旋机构的特点四、螺旋机构的类型【知识导航】任务认识螺旋机构一、螺纹的基本知识任务认识螺旋机构根据刀具的形状分为三角形、梯形、矩形和锯齿形螺纹等。根据螺纹的旋向，可分为左旋螺纹和右旋螺纹。根据螺纹所处位置，可分为内螺纹和外螺纹。二、螺纹的参数任务认识螺旋机构(1)大径d

与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。(2)小径d1

与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。(3)中径d2

也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。(4)螺距P

相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。(5)导程ll=nP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P(6)螺纹升角ψ

中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角tgψ=πd2

nP

二、螺纹的参数任务认识螺旋机构(7)牙型角α

轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角β。牙型角越大,则螺纹的当量摩擦系数越大，因此螺纹的自锁性能越好，而传动效率越低。所以，用作联接螺纹时，一般采用三角形；而螺旋传动中多采用矩形、梯形和锯齿形螺纹。其中锯齿形螺纹只能承受单方向的轴向载荷。三、螺旋机构的特点任务认识螺旋机构

螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成。螺旋机构一般采用右旋螺纹，特殊情况下也采用左旋螺纹。螺旋机构具有如下特点：1.可以转换运动

螺旋机构是利用螺杆与螺母之间的相对运动，将回转运动变为直线运动，同时传递运动和动力。

移动方向则与螺纹旋向有关，若螺纹为右旋螺纹，则用左手定则，即左手握住螺杆的轴线，四指弯曲方向表示螺杆旋转方向，大拇指指向为螺母相对螺杆的移动方向；若螺纹为左旋螺纹，可用右手定则，其判别方法相同。n为螺杆（或螺母）回转速度（r/min）v为螺母（或螺杆）移动的速度（mm/s）S为螺纹导程ｍｍ。当螺杆（或螺母）转过角φ（rad）时，螺母（或螺杆）将轴向移动一距离x，其值为三、螺旋机构的特点任务认识螺旋机构２.具有增力特性用螺旋机构作增力机构时，只要在螺杆或螺母上作用不大的转矩就会产生很大的推力，而且结构简单，传动平稳，如图3-2-6所示的螺旋千斤顶。３.具有自锁性一般螺旋机构只要满足螺纹升角ψ小于摩擦角ρ，便具有自锁性能，不需另加制动装置。４.传动效率较低螺旋机构传动时，螺母与螺杆之间的相对运动为滑动摩擦，摩擦阻力大，磨损严重，因而传动效率低，特别是自锁螺旋机构传动效率都低于50％。四、螺旋机构的类型任务认识螺旋机构１.滑动螺旋机构（１）按螺旋机构传动的用途分。①传力螺旋：利用螺旋机构传动的增力特点，以传递动力为主，用于低速回转、间歇工作、要求自锁的场合，如螺旋千斤顶、螺旋压力机等。②传导螺旋：利用螺旋机构传动均匀、平稳、准确的优点，以传递运动为主，用于高速回转、连续工作，且要求高效率、高精度的场合。③调整螺旋：利用螺旋机构传动减速比大的特点，可实现螺杆与螺母间的微小位移，用以调整并固定零件或部件之间的相对位置。调整螺旋不经常转动，一般在空载下进行调整。四、螺旋机构的类型任务认识螺旋机构（２）按螺旋机构传动的结构形式分。①普通螺旋机构：它有两种运动形式———螺母固定，螺杆旋转并轴向移动，如图3-2-9（ａ）所示；螺杆旋转，螺母轴向运动，如图3-2-9（ｂ）所示。四、螺旋机构的类型任务认识螺旋机构②双螺旋机构：双螺旋机构是在同一螺杆上左、右两端有两段螺纹，如图3-2-10所示。螺杆3上有不同导程S1、S2，分别与螺母1、2组成的双螺旋机构。其中螺母1与机架固定，螺母2可相对机架移动。双螺旋机构按两螺纹旋向相同或不同又可分为两种：ａ．差（微）动螺旋机构ｂ．复式螺旋机构任务认识螺旋机构ａ.差（微）动螺旋机构:这种双螺旋机构的两螺旋线旋向相同。可动螺母的移动距离x与螺杆的转角φ的关系为：当S1和S2相差很小时，则x也很小，可实现螺杆转角较大而可动螺母只做微量移动的传动方式。常用于测微计、分度机构及测量仪器（如千分尺）或微调机构中。图3-2-11所示为镗刀微调螺旋机构。ｂ.复式螺旋机构：双螺旋机构中，当两螺旋线旋向相反时，可动螺母移动距离S与螺杆３的转角φ的关系为：因为复式螺旋机构的位移与（S1＋S2）成正比，可实现快速移动，所以可用在快速夹紧或快速放松的定心夹具中或张紧装置中，如台虎钳和钢索张紧装置（见图3-2-12）。任务认识螺旋机构２.滚动螺旋机构

滑动螺旋机构摩擦大、效率低，为了克服以上弊端，人们在螺杆与螺母之间设置了封闭的滚道，在滚道间填充钢珠，使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而大大减少摩擦磨损，提高了效率，这种螺旋机构称为滚动螺旋