螺旋千斤顶毕业设计 - 图文(4)

2025-11-16

按照螺旋副摩擦性质的不同,螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动(简称滑动螺旋)、滚动摩擦螺旋传动(简称滚动螺旋)和静压滑动螺旋传动(简称静压螺旋)。

滑动螺旋传动应用较广,其特点是结构简单,制造方便,成本低;易于实现自锁;运转平稳。缺点在于当低速进行运动微调时可能出现爬行现象;摩擦阻力大,传动效率低(一般为30%~50%);螺纹间有侧向间隙,反向时有空行程;磨损较大。广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构,如压力机、千斤顶的传力螺旋等。

滚动螺旋也称滚珠丝杠,其特点是摩擦阻力小,传动效率高(90%以上);运转平稳,低速时不爬行,启动时无抖动;螺旋副经调整和预紧可实现高精度定位精度和重复定位精度;传动具有可逆性,如果运用于禁止逆转的场合,需要加设防逆转机构;不易摩擦,使用寿命长。缺点为结构复杂,制造困难;抗冲击能力差。应用于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动和调整螺旋,车辆、飞机上的传动螺旋。

滚动螺旋传动特点:传动效率高,传动精度高,起动阻力矩小,传动灵活平稳,工作寿命长。

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滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。 滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为:

内循环:滚珠始终和螺杆接触,两个封闭循环回路有两个反向器,三个封闭循环回路有三个反向器。特点:流动性好,效率高,经向尺寸小。

外循环:分离,工艺性好,分为螺旋式,插管式,挡珠式

静压螺旋传动螺杆与螺母被油膜隔开,不直接接触。具有摩擦阻力小,传动效率高(达99%);螺母的结构复杂;运转平稳,无爬行现象;传动具有可逆性(不需要时应加设防逆转机构);反向时无空行程,定位精度高,轴向刚力大;磨损小,寿命长等优点。其缺点为结构复杂,制造较难,需要一套压力稳定,供油系统要求高。应用于精密机床的进给、分度机构的传动螺旋。

2.2 螺旋传动的运动关系

在螺旋传动中,结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋,本节主要介绍这种螺旋传动的设计。

滑动螺旋副工作时,主要承受转矩和轴向拉力(或压力)的作用,由于螺杆和螺母的旋合螺纹间存在着较大的相对滑动,因此,其主要失效形式是螺纹牙破损。滑动螺旋的基本尺寸通常根据耐磨条件确定。对于传力螺旋还应校核螺杆危险截面的强度;对于青铜或铸铁螺母以及承受重载的调整螺旋应校核其自锁性;对于精度传动螺旋应该校核螺杆的刚度;对于受压螺杆,当其长径比很大时,应校核其稳定性;对于高速长螺杆,应校核其临界转速;要求自锁时,多采用单线螺纹,要求高效时,多采用多线螺纹。

1. 一般螺旋机构

一般螺旋机构当螺杆转Ψ角(rad)时,螺母轴向移动的位移L(mm)为

L?S?/2? (2-1) 式中,S为螺旋线导程(mm)。

如螺杆的转速为n(r/min),则螺母移动速度v(mm/s)为

V?Sn/60 (2-2) 2. 差动螺旋机构与复式螺旋机构

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图2-4差动螺旋机构

图2-4中的螺旋机构中,螺杆1上有A、B两段螺旋,A段螺旋导程为SA(mm),B段螺旋导程为SB(mm),两者旋向相同,则当螺杆转Ψ角(rad)时,螺母轴向移动的位移L(mm)为

L?(SA?SB)?/2? (2-3)

如螺杆的转速为n(r/min),则螺母移动速度v(mm/s)为

V?(SA?SB)n/60 (2-4)

由图2-4可知:当A、B两螺旋的导程SA、SB接近时,螺母可得到微小位移,这种螺旋机构称为差动螺旋机构(又称微动螺旋 机构),常用于分度机构、测微机构等。

如两螺旋的旋向相反,螺母轴向移动的位移L为

L?(SA?SB)?/2? (2-5)

移动速度为

V?(SA?SB)n/60 (2-6)

这种螺旋机构称为复式螺旋机构,适合于快速靠近或离开的场合,如图2-4所示的车钩快速合拢或分开装置。

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2.3 滑动螺旋传动的设计

滑动螺旋传动工作时,螺杆和螺母主要承受转矩和轴向载荷(拉力或压力)的作用,同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。滑动螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损。因此,通常根据螺旋副的耐磨性条件,计算螺杆中径及螺母高度,并参照螺纹标准确定螺旋的主要参数和尺寸,然后再对可能发生的其他失效逐一进行校核。

2.4 滑动螺旋的结构及材料 2.4.1 滑动螺旋的结构

滑动螺旋的结构包括螺杆、螺母的结构形式及其固定和支承结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系,当螺杆短而粗且垂直布置时,如起重及加压装置的传力螺旋,可以采用螺母本身作为支承的结构。当螺杆细长且水平布置时,如机床的传导螺旋(丝杠)等,应在螺杆两端或中间附加支承,以提高螺杆工作刚度。

螺母结构有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。整体螺母结构简单,但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿,只适合在精度要求较低的场合中使用。对于经常双向传动的传导螺旋,为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损,通常采用组合螺母或剖分螺母结构。图2-4为组合螺母的一种结构形式,利用螺钉可使斜块将其两侧的螺母挤紧,减小螺纹副的间隙,提高传动精度。

传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构,只有在特殊情况下,采用左旋螺纹。

2.4.2 螺杆与螺母常用材料

螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。螺杆与螺母常用材料见表2-1。

表2-1 螺杆与螺母常用材料

螺纹副 材料 应用场合 Q235 Q275 45 50 螺杆 40Gr 65Mn 20GrMnTi 轻载、低速传动。材料不热处理 重载、较高速。材料需经热处理, 8

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以提高耐磨性 精密传导螺旋传动。材料需经热9Mn2V GrWMn 38GrMoAl 处理 ZcuSn10P1 ZcuSn5Pb5Zn5 一般传动 重载、低速传动。尺寸较小或轻螺母 ZcuAL10Fe3 ZcuZn25AL6Fe3Mn 载高速传动,螺母可采用钢或铸铁制造,内空浇铸巴士合金或青铜

2.5 耐磨性计算

耐磨性计算尚无完善的计算方法,目前是通过限制螺纹副接触面上的压强p作为计算条件,其校核公式为

p?F/A?F/?d2hz?FP/?d2hH??p? (2-7)

式中,F为轴向工作载荷(N);A为螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积(mm2);d2为螺纹中径(mm);P为螺距(mm);h为螺纹工作高度(mm),矩形与梯形螺纹的工作高度h=0.5P,锯齿形螺纹高度h=0.75P;z=H/P为螺纹工作圈数,H为螺纹高度(mm),[p]为许用压强(MPa),见表2-2

表2-2 滑动螺旋传动的许用压强[p]

螺纹副材料 滑动副速度/(m·min) 低速 许用压强/MPa 18~25 11~18 7~10 1~2 6~8 钢对青铜 <3.0 6~12 >15 钢-耐磨铸铁 6~12 9


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