螺纹自锁.doc

(完整word版)螺纹自锁(完整word版)螺纹自锁(完整word版)螺纹自锁第十一章螺纹的形成与螺旋传动§11—1螺纹的形成原理和类型及其主要参数如图11-1所示,将一与水平面倾斜角为的直线绕在圆柱体上,即可形成一条螺旋线。如果用一个平面图形（梯形、三角形或矩形)沿着螺旋线运动，并保持此平面图形始终在通过圆柱轴线的平面内,则此平面图形的轮廓在空间的轨迹便形成螺纹。图11—1螺纹的形成根据平面图形的形状，螺纹牙形有矩形（图11-2a)、三角形（图11—2b)、梯形(图11-2c）和锯齿形(图11—2d）等。a)b）c)d）图11-2螺纹的牙形根据螺旋线的绕行方向，螺纹分为右旋螺纹（图11-3a)和左旋螺纹(图11-3b）;根据螺旋线的数目，螺纹又可以分为单线螺纹（图11—3a）和双线或以上的多线螺纹(图11-3b、c）。a）b)c)图11—3螺纹的旋向图11—4内、外螺纹在圆柱体外表面上形成的螺纹称为外螺纹，在圆柱体孔壁上形成的螺纹称为内螺纹（图11-4）。以三角螺纹为例，圆柱普通螺纹有以下主要参数：(1）大径d、D—分别表示外、内螺纹的最大直径，为螺纹的公称直径.(2)小径d1、D1—分别表示外、内螺纹的最小直径。（3）中径d2、D2—分别表示螺纹牙宽度和牙槽宽度相等处的圆柱直径。（4)螺距P—表示相邻两螺纹牙同侧齿廓之间的轴向距离。（5）线数n—表示螺纹的螺旋线数目。(6)导程S—表示在同一条螺旋线上相邻两螺纹牙之间的轴向距离，S=nP.（7)螺纹升角—在中径d2圆柱上螺旋线的切线与螺纹轴线的垂直平面间的夹角，如图11—1示,S=d2tan.(8）牙形角—在螺纹轴向剖面内螺纹牙形两侧边的夹角。§11—2螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹如图11-5a所示，在外力（或外力矩)作用下，螺旋副的相对运动，可看作推动滑块沿螺纹表面运动。如图11—5b所示,将矩形螺纹沿中径d2处展开，得一倾斜角为的斜面,斜面上的滑块代表螺母，螺母与螺杆的相对运动可看成滑块在斜面上的运动。a)b)图11-5螺纹的受力如图11—5b所示，当滑块沿斜面向上等速运动时，所受作用力包括轴向载荷FQ、水平推力F、斜面对滑块的法向反力FN以及摩擦力Ff.FN与Ff的合力为FR，Ff=fFN，f为摩擦系数，FR与FN的夹角为摩擦角。由力FR、F和FQ组成的力多边形封闭图(图11-5b）得F=FQtan（）（N)（11—1）转动螺纹所需的转矩为（Nmm）（11—2）螺旋副的效率是指有用功与输入功之比.螺母旋转一周所需的输入功为W1=2T1,有用功为W2=FQS，其中,S=d2tan(见图b）。因此，螺旋副的效率为(11—3）由式（11-3）可知,效率与螺纹升角和摩擦角有关,螺旋线的线数多、升角大，则效率高,反之亦然。当一定时，对式(11—3）求极值,可得当升角40时效率最高。但是，螺纹升角过大，螺纹制造很困难，而且当〉25后，效率增长不明显，因此，通常升角不超过25。如图11—5b示，当滑块沿斜面等速下滑时，轴向载荷FQ变为驱动滑块等速下滑的驱动力,F为阻碍滑块下滑的支持力，摩擦力Ff的方向与滑块运动方向相反。由FR、F和FQ组成的力多边形封闭图得F=FQtan()（N）（11-4)此时,螺母反转一周时的输入功为W1=FQS，输出功为W2=Fd2，则螺旋副的效率为（11—5）由式（11-5）可知，当时，0，说明无论FQ力多大，滑块（即螺母）都不能运动，这种现象称为螺旋副的自锁.=0表明螺旋副处于临界自锁状态.因此螺旋副的自锁条件是(11—6）设计螺旋副时,对要求正反转自由运动的螺旋副,应避免自锁现象，工程中也可以应用螺旋副的自锁特性，如起重螺旋做成自锁螺旋，可以省去制动装置。二、非矩形螺旋副非矩形螺纹是指牙形角不等于零的螺纹，包括三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。如图11—6所示，非矩形螺纹的螺母与螺杆相对运动时，相当于楔形滑块沿楔形槽的斜面移动.非矩形螺纹的受力分析与矩形螺纹的受力分析过程一样，而矩形螺纹与非矩形螺纹的不同之处在于，在相同轴向载荷FQ作用下，非矩形螺纹的法向力比矩形螺纹大（如图11-7示)，引入当量摩擦系数fv和当量摩擦角v来考虑非矩形螺纹法向力的增加量,即用当量摩擦角v代替式（11-1)至式(11-6）中的，可相应得到非矩形螺纹,当螺母分别处于等速上升和等速下降时,螺母所需的水平推力F、转动螺母所需转矩T1和螺旋副效率的计算公式以及螺旋副自锁的条件。（11—7）图11-6斜面当量摩擦系数的计算a）矩形b)三角形图11—7不同螺纹副间的受力很显然,非矩形螺纹的牙形角越大，螺纹的效率越低。由于三角螺纹的自锁性能比矩形螺纹好，静联