机械设计基础课程作业(螺旋传动机构)
机械设计基础螺纹连接与螺旋传动（教案）
机械设计基础螺纹连接与螺旋传动（教案）第7章螺纹连接与螺旋传动⼀、教学要求本章内容包括螺纹连接和螺旋传动两个部分，具体教学要求如下：1）了解螺纹的基本知识，了解标准螺纹连接件和螺纹连接的基本类型、特性、标准结构、应⽤场合等。
了解螺纹的预紧和防松。
2）掌握单个螺栓连接的强度计算。
会进⾏螺栓的受⼒分析，正确理解强度计算公式中各参数的含义，合理选择材料和确定许⽤应⼒。
3）掌握螺栓组连接的设计⽅法。
（1）了解螺栓组结构设计的原则。
（2）掌握4种典型螺栓组受⼒分析，学会确定出螺栓组中受⼒最⼤的螺栓受⼒情况。
4）了解提⾼螺栓连接强度的措施。
5）了解螺旋传动的类型、特点及应⽤。
⼆、重点、难点重点：1）单个螺栓连接的强度计算，尤其是承受轴向静载荷的紧螺栓连接的强度计算。
2）螺栓组连接的结构设计，四种典型受⼒情况下螺栓组连接的受⼒分析。
难点：1）承受轴向静载荷的紧螺栓连接中的⼒与变形关系，确定FΣ值。
2）受旋转⼒矩、倾翻⼒矩的底板螺栓组连接的受⼒分析。
三、教学安排四、教学思路设计本章主要内容包括两个部分：第⼀部分为螺栓连接，是本章着重讨论的部分；第⼆部分为螺旋传动，仅作概念性介绍。
从螺纹连接的基本知识（参数、类型、标准代号），开始讨论其连接的预紧与防松。
根据连接的⼯作情况得出松螺栓连接与紧螺栓连接⼆⼤类。
在不同⼯作情况下，可得出不同失效形式和受⼒分析。
⾸先讨论单个螺栓连接的设计计算，然后分析螺栓组连接的设计计算，即求出螺栓组中受⼒最⼤的螺栓及结构设计。
第7章第1讲⼀、讲授时注意⼏点1. 7.1 螺纹连接的基本知识这节内容要注意三点：（1）右、左旋螺纹判别必须绝对正确。
（2）螺距P和导程P h的概念⼀定要搞清，P h=n·P（3）螺栓连接可分为普通螺栓连接和铰制孔⽤螺栓连接两种，需了解这两种连接的特点与应⽤。
2. 7.2 螺纹连接的预紧与防松了解防松装置的防松原理及常⽤类型，重点了解利⽤摩擦防松的⽅法和特点。
机械设计基础-螺旋机构
fv
f
cos
式 中 fv 称 为 当 量摩擦因数
v arctan fv
当拧紧螺母时:
水平驱动力： F FW tan( v )
驱动力矩：
T
d2 2
F
d2 2
Fw
tan(
v )
机械效率： tan tan( v )
反行程自锁条件： v
螺纹牙型斜角β对于螺旋副的效率及自锁性的影响
f
fv cos
杆危险截面的计算直径
(3)中径d2 确定螺纹几何参数和配d d2 d1
合性质的直径
(4) 螺距P 相邻两牙对应两点间的轴向距离。
P Ph
(5) 导程s s = nP
同一条螺旋线上的相邻两牙对应两点间的轴向距P
(6) 螺纹升角 的平面的夹角
(7)牙型角 α 轴线的垂线间的夹角。
中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线
锯齿形螺纹 管螺纹
30º
15º
管螺纹
30º β
矩形螺纹
三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
按螺纹的旋向分：
右旋螺纹 左旋螺纹
按螺旋线的根数分
单线螺纹 多线螺纹
sP
P
sP
s =P
s = 2P
单线螺纹
双线螺纹
2. 螺纹的主要参数 (1)大径d 国标中规定为螺纹的公称直径
P/2 P/2
(2) 小径 d1 强度计算中常作为螺
普通滑动螺旋 静压螺旋
1、变回转运动为直线运动 1）传力螺旋
2）传导螺旋
3）调整螺旋
位移1：
l2
s A
sB
2
1
位移2：
l2
s A
机械设计基础螺纹连接与螺旋传动(教案)
第 7 章螺纹连结与螺旋传动一、教课要求本章内容包含螺纹连结和螺旋传动两个部分，详细教课要求以下：1）认识螺纹的基本知识，认识标准螺纹连结件和螺纹连结的基本种类、特征、标准构造、应用处合等。
认识螺纹的预紧和防松。
2）掌握单个螺栓连结的强度计算。
会进行螺栓的受力剖析，正确理解强度计算公式中各参数的含义，合理选择资料和确立许用应力。
3）掌握螺栓组连结的设计方法。
（1）认识螺栓组构造设计的原则。
（2）掌握 4 种典型螺栓组受力剖析，学会确立出螺栓组中受力最大的螺栓受力状况。
4）认识提升螺栓连结强度的举措。
5）认识螺旋传动的种类、特色及应用。
二、要点、难点要点： 1）单个螺栓连结的强度计算，特别是蒙受轴向静载荷的紧螺栓连结的强度计算。
2）螺栓组连结的构造设计，四种典型受力状况下螺栓组连结的受力剖析。
难点： 1）蒙受轴向静载荷的紧螺栓连结中的力与变形关系，确立FΣ值。
2）受旋转力矩、倾翻力矩的底板螺栓组连结的受力剖析。
三、教课安排教课内容学时数1.螺纹连结的基本知识2. 螺纹连结的预紧与防松 23. 单个螺栓连结的强度计算 24. 螺栓组连结的构造设计和受力剖析 25. 螺纹连结件的资料和许用应力6. 提升螺栓连结强度的举措27.滑动螺旋传动简介8.转动螺旋传动简介9. 讲堂议论——螺栓连结的受力剖析 2四、教课思路设计本章主要内容包含两个部分：第一部分为螺栓连结，是本章侧重议论的部分；第二部分为螺旋传动，仅作观点性介绍。
从螺纹连结的基本知识（参数、种类、标准代号），开始议论其连结的预紧与防松。
依据连接的工作状况得出松螺栓连结与紧螺栓连结二大类。
在不一样工作状况下，可得出不一样无效形式和受力剖析。
第一议论单个螺栓连结的设计计算，而后剖析螺栓组连结的设计计算，即求出螺栓组中受力最大的螺栓及构造设计。
第7章第1讲知识点1.1）螺纹的种类2）主要参数3）应用4）螺纹连结的基本种类2.1）螺纹连结的预紧2）螺纹连结的防松一、解说时注意几点1.7.1 螺纹连结的基本知识这节内容要注意三点：（ 1）右、左旋螺纹鉴别一定绝对正确。
机械设计基础第12章螺旋传动
b
D
Q/u
a
D2 a
式中： d ——螺纹大径（mm）；
n ——旋合扣数，nH/P；
[ ]、[ b ]——分别为螺纹材料的许用剪切应力和许用弯曲应力 ；
b ——螺纹根部宽度（mm），对于梯形螺纹 b0.65P 。
18
螺杆的强度计算 螺杆在轴向载荷和转矩的作用下产生正 应力和切应力, 螺杆的强度可按第四强度理论进行验算。 其计算公式为
高）高传动速度——多头螺纹、精度不高如目镜螺纹。 螺旋传动的旋向——运动要求、应优先选用右旋。
螺旋升角——综合传动效率与自锁（逆行程自锁≤ρΔ 传动效率， 值取大。
(5) 螺母长度与螺杆长度的确定 螺母长度影响螺旋付的摩擦、磨损、传动精度。
H=ψd2,ψ ——比例系数，整体式螺母ψ=1.5~2.5；开式螺 母ψ=2.5~3.5。
(3) 螺距的确定 按移动范围和降速比确定。 细牙螺纹——位移量较小、降速比大、逆行程自锁（光学 仪器特种细牙螺纹—d相同螺距和螺纹深度小）。( P =1、 0.75，0.5）
梯形螺纹或普通粗牙螺纹——要求相对位移量较大的传动 螺旋。 （P=1，1. 5，2）
7
(4) 螺旋线数、旋向与升角 测量螺旋传动中——单头（传动精度比多头螺纹精度
螺杆螺纹长度尽可能短（整个工作行程内与螺母正确 旋合前提下）。
螺杆的刚度——长度/螺纹小径 ≤ 25，否则进行稳定 性验算。
8
(6) 螺旋副材料的确定 螺杆材料——强度 耐磨性 加工性能好。
（精密传导螺旋、热处理后有较好的尺寸稳定性、较低的摩 擦系数和较高的耐磨性, 螺杆材料硬度比螺母要高）。 螺杆——45、50钢（中碳钢）调质处理；热处理后有 较高硬度和耐磨性的重要螺杆可用T12、65Mn、40Cr等钢； 热处理后要求尺寸稳定性好可用9Mn2V、CrWMn、 38CrMoAlA、GCr15、GCr15SiMn（滚动轴承钢）。 螺母——锡青铜、黄铜、聚乙烯、尼龙和耐磨铸铁 （ 重载可选用铝青铜或铸造黄铜、球墨铸铁和45钢）。
机械设计基础之螺旋传动
高度第为一H、螺距为p，螺纹旋合圈数为Z=H/p、螺纹工作高度为h、
承压项面积为A，螺纹工第作二面上的第压二强为 ps。
项 项 则螺纹的耐磨性条件为： 校核耐磨性
ps
F A
F
d 2 hZ
Fp
d 2 hH
[ p]
MPa
若按耐磨性条件设计螺纹中径d2 时，可引用系数
《机械设计（Ⅲ）（零件）》
第十章 螺旋传动
technische universiteit eindhoven
一、概述
第 项1.螺一旋传动结构第、二原理第二 项 项 螺旋传动特点：
螺母 螺杆
结构紧凑，机械增益高； 传动平稳、精度高； 易于自锁； 磨擦磨损大，效率较低
工作原理：
通过螺纹结构，将回转运动转化为轴向直线运动，同时传递能量和力； 回转运动←→直线运动；
项项
螺旋千分尺
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可 动刻度有50个等分刻度，旋转每个小分度， 相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm。 所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还 能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又 名千分尺。
Power Screw
technische universiteit eindhoven
第一 项
第二 第二 项项
螺旋千斤顶
Power Screw
technische universiteit eindhoven
第一 项
第二 第二 项项
立式加工中心
Power Screw
technische universiteit eindhoven
根据用途分类
第一 1、传力螺旋 项 第二 第二 以传递动力为主，要求用较小的转矩
机械设计基础-螺旋机构 (2)
机械工业出版社
4.3 螺旋机构的类型、应用及特点
☆ 想一想 练一练 （1）图4-10所示为儿童玩具飞翼，当一手握住螺杆1，另
一手通过套筒3推动飞翼2（即螺母）时，飞翼就会快速转动 而高高飞起，请问为什么？
图4-10 儿童玩具飞翼
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机械工业出版社
4.3 螺旋机构的类型、应用及特点
☆ 想一想 练一练 （2）图4-11所示为一个设计巧妙的烟灰缸，该烟灰缸可
图4-7 镗刀微调机构 1－螺杆 2－螺母 3－镗杆 4－镗刀
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机械工业出版社
4.3 螺旋机构的类型、应用及特点
（4）测量螺旋机构 测量螺旋是利用螺旋机构中螺杆的精 确、连续的位移变化，作精密测量，如图13-8所示千分尺中 的螺旋机构，它主要由测微丝杠、固定套筒及微分筒等组成。
图4-8 千分尺示意图
图4-17 内循环滚珠丝杠 1-凸键 2、3-反向器 4-丝杠 5-钢珠 6-螺母 7-反向器
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综合案列分析
螺旋机构在机床的进给机构中有着广泛的应用。 如图4-20所示为MJ-50型数控机床车床采用滚珠丝杠实
现X轴方向和Z轴方向的进给传动。
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课堂练习
习1 请问枪、怎样保证子弹或炮弹在射出后飞行的稳定 性？
习4 如图4-22，请分析绘图用圆规的结构及组成，回答 为什么调节螺杆中部位的操作小钮，可实现圆规两脚对称 地张开或收拢。
图4-22 枪炮管膛线
图4-23 绘图圆规
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有弧形螺旋槽，当把它们套装在一起时形成螺旋通道。螺母 上有滚珠回路管道，将将几圈螺旋滚道的两图13-15 滚珠丝 杠的结构原理示意图 端连接起来构成封闭的循环滚道，并 在滚道内填满滚珠。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既有自转 又沿滚道循环转动，迫使螺母（或丝杠）轴向移动，
机械设计基础第十章 螺旋传动
N
mm
19226.11N
mm
由表10－3取 60MPa , A d12 18.52 mm2 268.8mm2 按式(10－16)得
4
4
ca
1 A
F2
3
4T1 d1
2
1
268.8
100002
3
4
19226.11 18.5
本章主要内容
螺纹及螺旋传动概述 螺旋副的受力分析、效率和自锁
滑动螺旋传动的设计计算 滚动螺旋传动简介
本章学习要求
1、掌握螺纹的基本知识 2、掌握螺旋传动的类型及特点 3、掌握摩擦角和当量摩擦角的概念和进行螺旋副的受力分析 4、掌握螺旋副效率的效率和自锁条件的求解方法 4、掌握滑动螺旋传动的主要失效形式和设计计算准则 5、了解滚动螺旋传动的工作原理和分类
例10－1
2.螺杆的设计计算 (1)受力分析 螺杆升至最高位置时,受力最为不利,并承受压力和扭矩的联合
作用,失效形式主要有磨损、塑性变形或断裂、受压失稳、不自锁等。
(2)选择螺纹的类型 螺杆采用单线梯形螺纹( 30),螺母采用整体结构。
(3)计算螺杆直径 d2 螺杆工作时,螺纹牙工作面受压力作用,按耐磨性条件
d
。
1
例10
例 已知一螺旋起重器,轴向载荷F=10KN,起重高度 h=124mm,设计方案如图10-12所示,主要零件有螺杆、 螺母、托环、手柄和底座。重物直接接触在托环上，扳 动手柄，螺杆可在固定的螺母中旋转使重物上升或下降。 要求有可靠的自锁性能；为减少磨损，可在螺纹副与其 他接触面上加注润滑剂。设计此螺旋起重器。
机械设计基础-5.9螺旋传动
第九节 螺旋传动一、螺旋传动的类型和应用螺旋传动是用螺杆和螺母传递运动和动力的机械传动，主要用于把旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。
按相对运动关系，螺旋传动常用的运动形式有以下三种：1、螺杆原位转动、螺母移动，多用于机床进给机构；2、螺母固定、螺杆转动和移动，多用于螺旋压力机构中；3、螺母原位转动、螺杆移动，用于升降装置。
图a 螺杆转动，螺母移动 图b 螺母固定，螺杆转、移动 图c 螺母转动，螺杆移动按用途不同分为⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧→冰箱的地脚螺旋。
：电之间的相对位置。
例如—用于调整并固定零件—调整螺旋：。
千斤顶、螺旋压力机等得大的轴向力。
例如：，获用螺旋斜面的增力原理—主要以增力为主，利—传力螺旋：作台等进给机构。
刀架、工的直线运动。
例如：机床度，回转的运动精通常要求具有较高—主要用来传递运动，—传导螺旋：1、传动螺旋它以传递动力为主，要求用较小的转矩产生较大的轴向推力。
一般为间歇工作，工作速度不高，而且通常要求自锁，如千斤顶(图c)，搬动手柄对螺杆加一个转矩，则螺杆旋转并产生很大轴向力推力以举起重物。
左右螺旋提升机构也是一个主要的应用。
2、传导螺旋它以传递运动为主，常要求具有高的运动精度。
一般在较长时间内连续工作，工作速度也较高。
例如用于机床进给机构的传导螺旋，螺杆旋转，推动螺母连同滑板和刀架作直线运动。
机床进给螺旋 带传动用调整螺旋 3、调整螺旋它用以调整并固定零件或部件之间的相对位置。
一般不在工作载荷作用下转动，要求能自锁，有时也要求有很高的精度。
例如用于带传动张紧的调整螺旋。
在调整带的张紧力时，先松开螺栓，旋转调整螺旋，把滑轨上的电动机推到所需的位置，然后再将螺栓拧紧。
按摩擦性质不同分⎪⎩⎪⎨⎧↑↑↓。
润滑。
的高压油实现液体静压静压螺旋：靠外界输入便。
，但结构复杂，加工不滚动螺旋：，但摩擦大加工方便，利于自。
锁滑动螺旋：结构简单，ηηη滑动螺旋 滑动螺旋结构简单，便于制造，易于自锁，应用范围较广。
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详细
设计
机构的零部件结构设计
提交设计作业文件
(3)设计文档，按产品设计文档要求填写设计内容（.doc文件格式）。
（2）螺距P：相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离P=6mm
（3）线数z :一般为便于制造z=1
（4）导程（S）：同一螺旋线上相邻两牙在中径圆
柱面的母线上的对应两点间的轴向距离s=6mm
机构特性分析（包括运动和传力性能分析）
滑动螺旋传动在产品中的功用：用于联接；用于传动
滑动螺旋传动的特点
（1）降速传动比大
（2）具有增力作用
（3）能自锁γ<φ
（4）运动平稳、无噪声，但低速或微调时可能出现爬行。
（5）效率低、磨损快。
这种传动型式的特点是结构紧凑（所占轴向尺寸取决于螺母高度及行程大小），刚度较大。
（6）当工作行程相同时，它的轴向尺寸几乎可缩为前者的一半，因此适用于工作行程较长的情况。但这种结构需要两个支承，同时要限制螺母转动，结构比较复杂，不利于提高传动精度。
产品三维模型图所用机构的属性概念来自设计机构类型名称
螺旋传动机构
机构运动简图
机构参数设计计算
这种传动型式的螺母本身起着支承作用，螺杆不需另加轴承，从而简化了结构，消除了螺杆与轴承之间可能产生的轴向窜动，利于提高传动精度。
（1）公称直径：除管螺纹以通管的内径（英寸单位）为公称直径外，其他螺纹的公称直径，均以外螺纹的大径为公称直径（公制单位）D=34mm
机械设计基础课程作业
作业提交日期
2013年04月15日
得分
评阅人
作业章节及名称
评分要点
（章节学习要求）
作者
姓名
学号
产品属性
名称
千斤顶
用途
通过顶部托座或底部托爪在行程内顶升重物的轻小起重设备。
功能
顶升重物
使用方法
螺旋千斤顶;螺旋千斤顶依靠螺纹自锁来撑住重物，既旋转螺旋
设计产品采用的软件
名称
Solidworks