《机械设计基础》教案十三

浙江工业职业技术学院日期：2009.10NO13§7.5螺栓连接件的材料§7.7螺旋传动简介了解螺纹连接件常用材料的选用；2．了解螺旋传动的种类及应用。螺纹连接件常用材料的选用和螺旋传动的种类及应用是重点，而滑动螺旋传动的计算是难点。螺纹连接件常用材料有哪些？2、螺纹连接件常用材料的选用要考虑哪些因素？3、螺旋传动有哪些特点？4、试举例说明螺旋传动的应用及特点。教材、教案、教参等。老师讲解为主（举例、介绍经验），举一反三，课后小结，布置作业。上课情况较好。但滑动螺旋传动的计算还是有一定难度。本次课内容较多，主要是了解螺纹连接件材料的选用、螺旋传动的特点和应用。多举例和分析，可加深理解和掌握所学内容。而滑动螺旋的受力分析和计算可以按斜面上物体受力情况来分析，这样便于理解。复习提问：1、普通螺栓联接的强度计算2、铰制孔用螺栓联接强度的计算3、螺栓联接件的性能等级及许用应力新课导入：螺纹连接件材料的选用与螺纹连接件所受的工作载荷（大小及性质）、工作环境、连接的重要性有关，所以了解螺纹连接件材料的选用对螺纹连接件的设计有重大的指导意义。螺旋传动机构将回转运动变换为直线运动是一种常用的机械传动方式，该机构常由螺杆、螺母和机架组成。§7.5螺栓连接件的材料一、螺纹连接件的材料一般条件下工作的连接件的常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35和45钢等；受冲击、振动和变载荷作用的连接件可用合金钢，如15Cr、40Cr等；有防腐、防磁、导电、耐高温等特殊要求则要采用有相关性能要求的材料。螺纹连接件常用材料的力学性能参见教材表7-7二、螺栓连接的许用应力螺栓连接的许用应力和安全系数参见教材表7-8、表7-9。§7.7螺旋传动简介一、螺旋传动的类型、特点和应用1、按用途分类（1）传力螺旋螺母固定，螺杆转动并移动。具用增力优点，以传递动力为主，常用于低速回转、间歇工作、要求自锁的场合。（2）传导螺旋螺杆转动，螺母移动。具用传动均匀、平衡、准确的优点。以传递运动为主，用于高速回转、连续工作、要求高效率、高精度的场合。（3）调整螺旋螺杆转动并移动、螺母移动。常有微动螺旋和复式螺旋两种。微动螺旋中两导程很小，螺母可实现微小移动，如微调镗刀；复式螺旋可实现快速移动，用于夹具和张紧装置。调整螺旋不经常转动，要求自锁。2、按螺旋副的摩擦性质分类（1）滑动螺旋结构简单，制造方便，工作平衡，易于自锁。传动效率低，定位精度差。（2）滚动螺旋螺旋副中充填滚珠，高效率，高精度，但结构复杂，自锁性差，成本高。（3）静压螺旋螺旋副中注入液压油，高效率，高精度，但结构复杂，自锁性差，成本高。图13-1滚动螺旋图13-2静压螺旋二、滑动螺旋的材料和结构1、材料螺旋副材料应具备的性能：足够的强度、较好的耐磨性、较小的摩擦系数及良好的工艺性。（1）螺杆材料：一般的用Q275、45、50钢；重载、高速用40Cr、45Mn、40WMn、20CrMnTi；精密传动用CrWMn、38CrMoAl等。（2）螺母材料：低速重载时有锡青铜；低速轻载时用耐磨铸铁和灰铸铁。较大的螺母可用双层金属。2、结构滑动螺旋采用梯形螺纹居多，为补偿螺旋副磨损，消除轴向间隙，避免反转时的空行程，可采用补偿结构。如楔块式间隙补偿装置和双螺母间隙补偿装置。图13-3楔块式间隙补偿装置图13-4双螺母间补偿装置三、滑动螺旋传动的计算1、受力分析、自锁与效率图13-5螺旋传动的受力分析当滑块上举时，可想象为楔形滑块沿楔形槽斜面向上移动。当外力矩为T时，则作用螺杆中径d2/2上的圆周力就是对滑块的水平推力。起重物体重为F时，螺杆轴向受力即为F。Ft=Ftan（λ+）T=Fttan（λ+）λ为螺纹升角；为当量摩擦角，则tan=。当滑块下移时，有支持力Ft=Ftan（λ-）当λ≦时，Ft≦0，即要使滑块下移，必须施加一个与图示相反的驱动力，否则无论F有多大，滑块都不会自行下滑。这种情况称为自锁。即自锁条件为λ≦。当螺杆转动2角时，驱动力矩输入功为A1=2T=Ftan（λ+），输出功为A2=FS=Fd2tanλ2、耐磨性计算与常用校核计算（1）耐磨性计算磨损发生在螺母上，主要限制螺母接触面的压强。F为螺杆所受轴向载荷；h为螺纹工作高度；z为螺母中的螺纹工作圈数，图13-6螺旋副受力z=H/P，H为螺母工作高度，P为螺距；图13-6螺旋副受力为滑动螺旋副材料的许用压强。螺母高度H=ψd2，ψ为螺母高度系数。一般推荐：整体式ψ=1.2～2.5,剖分式兼作支承式ψ=2.5～3.5，传动精度高、使用寿命长的螺母ψ=4。又z=H/P=ψd2/P，梯形和矩形螺纹h=0.5P，h=0.5P则d2对于梯形和矩形螺纹取A=0.8，对于锯齿形螺纹A=0.65。查标准选取公称直径d和螺距P。螺纹的工作圈数不宜过多，保证P/d20.1ψ。（2）螺杆的强度校核螺杆危险截面上既有F引起的正应力，又有T引起的切应力。故为螺杆许用拉伸应力，=，为材料的屈服强度。（3）螺母螺纹牙的强度校核假想把螺母的螺纹牙沿大径处展开，则可视为宽度为的悬壁梁，假设每圈螺纹承受平均载荷为F/z，并作用在中径d2上，则螺纹牙根部危险截面的剪切强度和弯曲强度分别为b为牙根厚度，矩形螺纹b=0.5P,梯形螺纹b=0.65P；为螺母材料的许用剪切应力，青铜=30～40Mpa；为螺母材料的许用弯曲应力，青铜=40~60Mpa。若螺杆与螺母的材料相同，就校核螺杆螺纹牙的