《机械基础》 课件 项目八 分析台虎钳普通丝杠传动

产教融合

任务导向项目八

分析台虎钳普通丝杠传动机械基础学习导图情境导入

台虎钳，又称虎钳，如下图所示，它是用来夹持工件的通用夹具，装置在工作台上，用以夹稳加工工件，为钳工必备工具。钳工工作比如锯、锉、錾，以及零部件的装配和拆卸大部分在台虎钳上完成。请分析1.请描述台虎钳各组成部分零件名称、作用。2.台虎钳采用什么传动机构？此机构的工作原理是什么？分析此种传动的优缺点。3.台虎钳螺旋副标注Tr20X4-7H/7e，识读该螺旋副代号。4.当活动加力杆向顺时针旋转时，转速10r/min，请判断活动钳口移动方向并计算活动钳口的移动速度。学习目标知识目标1.了解螺纹的分类，熟悉传动螺纹种类；2.理解普通螺纹传动的特点；3.认识梯形螺纹的参数名称。能力目标1.查阅标准手册，具备读取螺纹代号的能力；2.具备分析丝杠传动方向的能力；3.具备计算丝杠传动距离和速度的能力。育人目标1.培养学生自主学习习惯；2.培养学生遵守机械标准的职业规范意识。学习方法扫一扫：边学边练电子活页工单活页工单样例知识链接一、台虎钳组成及工作原理目录CONTENTS二、认识螺旋传动的分类三、认识螺纹四、识读螺旋副代号五、螺旋传动距离及速度一、台虎钳组成及工作原理

台虎钳是由固定钳身、活动钳身、可拆卸钳口、砧板、活动加力杆、螺杆等组成，如下图所示。活动钳身与固定钳身的导轨作滑动配合，螺杆装在活动钳身上，并与安装在固定钳身内的螺母配合。在固定钳身和活动钳身上，各装有钢制可拆卸钳口，并用螺钉固定。固定钳身装在转座上，并能绕转座轴心线转动，当转到要求的方向时，扳动夹紧手柄使夹紧螺钉旋紧，便可在夹紧盘的作用下把固定钳身紧固。转座上有三个螺栓孔，用以与钳台固定。1.传力螺旋传动：以传递动力为主，它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，如右图螺旋千斤顶上的螺旋。1.识别螺旋传动分类2.传导螺旋传动。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，如机床的进给螺旋（丝杠），如下一页图所示。3.调整螺旋传动。用于调整并固定零件或部件之间的相对位置，一般不经常转动，要求自锁。如车床尾架螺旋等，如下一页图所示。二、认识螺旋传动的分类按螺旋传动在机械中的作用可分为:机床的进给螺旋（丝杠）车床尾架尾架螺旋按其螺纹间的摩擦状态分为滑动螺旋、滚动螺旋及静压螺旋。根据普通螺旋传动(即普通丝杠传动)和滚动螺旋传动(即滚珠丝杠传动)在机电设备应用的广泛性。1.识别螺旋传动分类二、认识螺旋传动的分类普通螺旋传动滚动螺旋传动滑动螺旋机构简单、负载能力强，应用性较广；而滚动螺旋轴向间隙小，摩擦损失低，传动效率高、导程精度好，常用于高速或大功率场合，如线性机器人用滚珠丝杠。两者的具体特点和应用如下表：2.认识螺旋传动特点和应用二、认识螺旋传动的分类类别特点应用举例滑动螺旋降速传动比大：螺距一般很小，在转角很大的情况下，能获得很小的直线位移量，可大大缩短机构的传动链；机构简单、紧凑、传动精度高工作平稳；具有增力作用：只要给主动件一个较小的转矩，从动件即可获得较大的轴向力；

能自锁：螺旋线升角小于摩擦角时，螺旋传动具有自锁作用；螺旋工作面为滑动摩擦，传动效率低（30-40%），磨损快，不适于高速和大功率传动。广泛用于金属的切削机床寄给和分度机构的传导螺旋、千斤顶的传力螺旋和精密仪表调整螺旋等滑动螺旋机构简单、负载能力强，应用性较广；而滚动螺旋轴向间隙小，摩擦损失低，传动效率高、导程精度好，常用于高速或大功率场合，如线性机器人用滚珠丝杠。两者的具体特点和应用如下表：2.认识螺旋传动特点和应用二、认识螺旋传动的分类类别特点应用举例滚动螺旋传动效率高达0.9-0.98，平均为滑动螺旋的2-3倍，可节约动力1/2-3/4，有利于主机的小型化及减轻劳动强度；传动运转平稳，传动精度高；摩擦力矩小，接触刚度高；工作寿命长，平均可达滑动螺旋10倍左右；具有很好的高速性能，转速可达2×105以上，可实现线速度120m/min的高速驱动；具有传动的可逆性，即可把旋转运动变为直线运动，也可以把直线运动转换为旋转运动；不能实现自锁；抗冲击震动性较差；承受径向载荷能力差；结构复杂，成本较高。随机电一体化技术迅速发展起来，广泛运用于各种精度的数控机床、加工中心、电子设备、FMS柔性制造系统等先进制造业。近年来，滚珠丝杠市场需求以每年30%的高速递增，应用领域迅速扩大。螺纹是圆柱轴剖面上的一个平面图形（如三角形或梯形等）绕着圆柱轴线做螺旋运动所形成的螺旋体。外螺纹内螺纹三、认识螺纹1.识别螺纹的分类1.按螺纹表面结构分在圆柱外表面上形成的螺纹，称为外螺纹；在圆柱内表面上形成的螺纹，称为内螺纹，分别如下图所示。普通螺纹（M）管螺纹（G）三、认识螺纹1.识别螺纹的分类2.按照牙型角分沿螺纹轴线方向剖切所得到的螺纹牙齿断面形状称为牙型。传动螺纹中常用的牙型有梯形、锯齿形和矩形螺纹。梯形螺纹（Tr）锯齿形螺纹（B）三、认识螺纹1.识别螺纹的分类单线螺纹：指由一条螺旋线所形成的螺纹多线螺纹：指由两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹三、认识螺纹1.识别螺纹的分类3.按旋向分螺旋线呈左高右低螺旋线呈右高左低三、认识螺纹2.识别梯形螺纹的主要参数大径：又称公称直径，外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径。小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径。螺纹直径中径：圆柱的母线通过牙型上的沟槽和凸起宽度相等的地方。三、认识螺纹2.识别梯形螺纹的主要参数螺距与导程导程：同一螺旋线上的相邻牙在中径上对应两点间的轴向距离。螺距：螺纹相邻牙在中径上对应两点间的轴向距离。对于单线螺纹，导程等于螺距；对于多线螺纹，导程等于线数乘以螺距。即L=xPh，其中x为线数，Ph为螺距。三、认识螺纹2.识别梯形螺纹的主要参数螺纹升角螺纹升角即为导程角，如右图所示，在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，该角度影响螺纹自锁和防松。升角越小自锁能力越好，一般当内外螺纹旋合时，只有螺纹的五要素：牙型、直径、线数、螺距（导程）和旋向完全相同时才能互相旋合。四、识读螺旋副代号1.认识螺纹代号的组成特征代号公称直径导程（P螺距）旋向中径、顶径公差带代号旋合长度

螺纹代号公差代号旋合代号特征代号：普通螺纹（M）、管螺纹（G）梯形螺纹（Tr）、矩形螺纹（B）公称直径螺距中径公差带代号顶径公差带代号长（L）、中等（M）、短（S）1.识读螺纹代号Tr24×10(P5)LH-7H四、分析滚珠丝杠机构的参数代号是梯形双线左旋内螺纹，公称直径24，导程10，螺距5，LH表示左旋，7H表示中径公差带代号7H。1.识读Tr40X10-6H/5g代号表示梯形螺旋副，Tr-梯形螺纹，公称直径40，螺距10，螺母中径公差带代号6H，丝杠公差带代号5g。1.认识螺纹代号的组成四、识读螺旋副代号2.查阅机械设计标准手册识读代号3.查阅Tr36×10螺纹中径大小首先根据螺纹代号，确定螺纹类型，然后找到对应的标准。梯形螺纹对应的《梯形螺纹

第3部分：基本尺寸GB/T5796.3-2022》，根据公称直径找到相应中径，如表8-3所示，中径是31.000mm表1部分梯形螺纹基本尺寸（摘自GB/T5796.3-2022

）mm公称直径d螺距P中径大径第一系列第二系列

34361032.50031.00029.00034.50035.00035.00036

361034.50033.00031.00036.50037.00037.000备注：优选第一直径系列，其次是第二直径系列台虎钳属于此类传动形式，如下图所示，这种传动形式的螺母本身起着支撑作用，螺杆不需要另加轴承，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。缺点是所占轴向尺寸较大，刚性差。因此仅适用于行程短的工作场合。1.分析运动形式五、计算螺旋传动距离及速度（1）.

螺母固定不动，螺杆回转并作直线运动台虎钳3D图

台虎钳剖面图台虎钳工作视频螺旋千斤顶则采用这种传动形式，如下图所示。其优点是结构紧凑，以传递动力为主，可用较小的转矩转动产生轴向运动和较大的轴向力，一般适合低转速、工作时间短或间歇工作的场合。1.分析运动形式五、计算螺旋传动距离及速度（2）.

螺杆固定不动，螺母回转并作直线运动千斤顶3D图

千斤顶剖面图千斤顶工作视频车床横向进给机构采用此类传动形式，如下图所示。这种传动的优点是结构紧凑，所占轴向尺寸取决于螺母高度和行程大小，刚度较大。与第一种应用相比，当工作行程相同时，它的轴向尺寸可缩为前者的一半，因此适用于工作行程较长的情况，但这种结构需要两个支撑，同时要限制螺母的转动，结构比较复杂，不利于提高传动精度。1.分析运动形式五、计算螺旋传动距离及速度（3）.

螺杆回转，螺母作直线运动进给机构3D图

进给机构剖面图进给机构工作视频观察镜螺旋调整机构采用这种传动，如下图所示。这种传动形式需要限制螺杆转动和螺母移动，结构比较复杂，所占空间较大。1.分析运动形式五、计算螺旋传动距离及速度（4）.

螺母回转，螺杆作直线运动观察镜3D图

观察镜剖面图观察镜工作视频右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手。如图1所示，手握空拳，四指指向与螺杆(或螺母)回转方向相同，大拇指竖直2.判定运动方向五、计算螺旋传动距离及速度若螺杆（或螺母）回转，螺母(或螺杆)移动，则大拇指指向的相反方向即为螺母（或螺杆）的移动方向，如图3所示，丝杠顺时针转动，则开合螺母与大拇指指向相反，即向左移动。若螺杆（或螺母）回转并移动，螺母（或螺杆）不动，则大拇指指向即为螺杆（或螺母）的移动方向。如图2所示，螺杆顺指针转动并移动，则活动钳口与大拇指指向相同，即向右移动图1运动方向判定

图2台虎钳移动方向图3车床床鞍的螺旋传动方向在螺旋传动中，当螺杆（螺母）相对于螺母（螺杆）每回转一圈，螺杆就移动一个导程Ph的距离。因此，移动距离L等于回转圈数N与导程Ph的乘积，即3.计算传动距离和速度五、计算螺旋传动距离及速度式中：L

——螺杆(或螺母)的移动距离，单位mm；N——回转圈数在某型车床中，当手柄按下图所示方向回转1格时，刀架的移动距离是多少？方向如何？丝杆为左旋单线螺纹，

螺距为10mm，该型车床中滑板手柄每圈有50格。五、计算螺旋传动距离及速度（1）计算丝杠的导程。丝杠为单线螺纹，螺距为10mm，则丝杠的导程Ph为（2）确定螺母（刀架）的直线移动距离。丝杠每回转一圈，螺母的移动距离L为

（3）该机场滑板手柄每圈有50格，所以手柄回转1格时，螺母（刀架）的移动距离为：（4）移动方向

左旋螺纹使用左手定则，丝杆转动，螺母移动，则大拇指反向为螺母的移动方向，移动方向向右。综上分析，当手柄按图示方向回转1格时，刀架向右移动0.02mm。3.计算传动距离和速度任务实施

1.台虎钳是由固定钳身、活动钳身、可拆卸钳口、砧板、活动加力杆、螺杆等组成。活动钳身与固定钳身的导轨作滑动配合，螺杆装在活动钳身上，并与安装在固定钳身内的螺母配合。当摇动手柄使螺杆旋转，就可以带动活动钳身相对于固定钳身作轴向移动，起夹紧或放松的作用。在固定钳身和活动钳身上，各装有钢制可拆卸钳口，并用螺钉固定。钳口的工作面上制有交叉的网纹，使工件夹紧后不易产生滑动。固定钳身装在转座上，并能绕转座轴心线转动，当转到要求的方向时，扳动夹紧手柄使夹紧螺钉旋紧，便可在夹紧盘的作用下把固定钳身固紧。转座上有三个螺栓孔，用以与钳台固定。任务实施

2.台虎钳采用滑动螺旋传动，又称普通丝杠传动；普通丝杠传动的工作原理是将丝杠的回转运动转变为螺母的往复直线运动普通丝杠传动的优缺点：（1)降速传动比大：（2)螺距一般很小，在转角很大的情况下，能获得很小的直线位移量，可大大缩短机构的传动链；（3)机构简单、紧凑、传动精度高工作平稳；（4)具有增力作用：只要给主动件一个较小的转矩，从动件即可获得较大的轴向力；

（5)能自锁：螺旋线升角小于摩擦角时，螺旋传动具有自锁作用；（6)螺旋工作面为滑动摩擦，传动效率低（30-40%），磨损快，不适于高速和大功率传动。

3.台虎钳使用的是螺杆和螺母均梯形螺纹，右旋向，其公称直径是20，螺距为4，中径大小是18，单线螺纹。丝杠的中径公差带代号是7e，而螺母的中径公差带代号是7H，属于基孔制配合。任务实施

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