线程自锁

螺纹自锁第11章螺纹的形成和螺丝驱动11-1螺纹的形成原理和类型及其主要参数如图11-1所示. 与水平面成倾角的直线在主体上可以形成螺旋形. 如果使用平面图形（梯形，三角形或矩形）沿螺旋线移动，并且始终将平面图形保持在穿过圆柱轴的平面中，则平面图形的轮廓将在空间. 图11-1螺纹形成根据平面图案的形状，螺纹形状为矩形（图11-2a），三角形（图11-2b），梯形（图11-2c）和锯齿形（图11-2d）等等. 图11-2根据螺旋的缠绕方向，螺纹的齿形分为右旋螺纹（图11-3a）和左旋螺纹（图11-3b）. 根据螺线的数量，该螺纹可分为单螺纹（图11-3a）和多螺纹或两个以上的螺纹（图11-3b，c）. 图11-3螺纹的旋转方向图11-4内螺纹和外螺纹在圆柱体外表面上形成的螺纹称为外螺纹，在圆柱体壁上形成的螺纹称为内螺纹（图11 -4）. 以三角形螺纹为例，圆柱形普通螺纹具有以下主要参数: （1）大直径d，D-分别表示外螺纹和内螺纹的最大直径，作为螺纹的公称直径. （2）小直径d1，D1-分别代表外螺纹和内螺纹的最小直径. （3）中值直径d2，D2 —表示圆柱体的直径，其中螺纹齿的宽度和齿槽的宽度分别相等.

（4）螺距P-表示同一侧齿轮廓上两个相邻螺纹齿之间的轴向距离. （5）螺纹数n-表示螺纹的螺旋螺纹数. nP. （7）螺纹上升角度？ -中径d2圆柱上的螺旋切线与螺纹轴垂直平面之间的角度，如图11-1所示，S =？ D2tan？. （8）齿角？ —在螺纹的轴向截面中，螺纹形状的两侧之间的夹角. 11-2螺丝对1的受力分析，效率和自锁. 矩形螺纹如图11-5a所示. 在外力（或外部扭矩）的作用下，螺钉对的相对运动可被视为沿着螺纹推动滑块. 表面运动. 如图11-5b所示，矩形螺纹沿中径d2分布以获得倾斜角度为θ的斜率，该斜率上的滑块表示螺母，并且螺母和螺钉的相对运动可以是视为倾斜运动的滑块. 图11-5螺纹的力如图11-5b所示. 当滑块沿倾斜表面以相等的速度向上移动时，所施加的力包括轴向载荷FQ，水平推力F以及倾斜表面对滑块FN的法向反作用力和摩擦力Ff. FN与Ff的合力为FR，Ff ＝ fFN，f为摩擦系数，FR与FN之间的角为摩擦角？由力FR，F和FQ组成的力多边形闭合曲线图（图11-5b）给出F = FQtan（？）（11-1）转动螺纹所需的扭矩为T1？ F？ D2d2？ FQ？谭？ 22（N？Mm）（11-2）螺钉对的效率是指有用功与投入功的比率.

螺母转动一圈所需的输入功是W1 = 2？ T1，有用的功是W2 = FQ？ S，其中S =？ d2tan？ （参见图？b）. 因此，螺旋对的效率为FQ？ D2tan？ W2tan？ W1FQ？ D2tan？谭？ （11-3）从公式（11-3），我们可以看到效率？与挑线角度有关吗？和摩擦角？数量大且上升角度大导致效率高，反之亦然. 什么时候？如果固定，则可以得到公式（11-3）的极值，并且在仰角为0时可以获得最高的效率？ 40？. 然而，如果螺纹角度太大，则难以制造螺纹，并且当α＞ 25°时，效率的提高不明显. 因此，上升角通常不大于25°. 如图11-5b所示，当滑块沿斜坡以恒定速度滑动时，轴向载荷FQ成为驱动滑块以恒定速度滑动的驱动力，F是阻碍滑块滑动的支撑力，摩擦力Ff的方向和滑动块的方向相反. 由FR，F和FQ组成的力多边形闭合图给出F = FQtan（？）（11-4）此时，将螺母反转一个周期的输入功为W1 ​​= FQS，输出功为W2 = F？ D2，那么螺丝对W2FQtan的作用？ D2tan？ W1FQ？ D2tan？谭？ '（11-5）根据公式（11-5），何时？ 0，表示无论FQ力多大，滑块（即螺母）都无法运动，这种现象称为螺旋副的自锁.

？ = 0表示螺钉对处于临界自锁状态. 因此，螺钉对的自锁条件是，在对螺钉对进行计数时，对于需要向前和向后自由运动的螺钉对应避免自锁现象. 螺钉对的自锁特性也可以在项目中应用，例如自锁螺钉. 螺钉可以节省制动装置. 2.非矩形螺旋对非矩形螺纹是指具有齿角的螺纹？不等于零，包括三角螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹. 如图11-6所示自锁螺纹标准，当具有非矩形螺纹的螺母相对于螺钉移动时，它等效于沿楔形凹槽的坡度移动的楔形滑块. 非矩形螺纹的受力分析过程与矩形螺纹相同，矩形和非矩形螺纹的区别在于，在相同轴向载荷FQ下，非矩形螺纹的法向力大于矩形应力. 矩形螺纹的法向力（如图11-7所示，考虑等效的非矩形螺纹的法向力的增加，即等效摩擦角f代替等式（11-1）至（11-6）？，对应于非矩形螺纹，当螺母分别处于恒定速度上升和恒定速度时，螺母所需的水平推力F，扭矩拧紧螺母T1所需的螺钉以及螺钉对效率和螺钉对的计算公式自锁的条件Fv？F？Tan？V cos？（11-7）11-6计算当量螺母的等效摩擦系数斜面矩形b）三角形图11-7不同螺纹对之间的作用力很明显. 齿角越大，螺纹效率越低.

由于三角形螺纹的自锁性能优于矩形螺纹，因此静态连接螺纹需要自锁，因此通常使用齿角较大的三角形螺纹. 传输螺纹要求螺钉对的效率高. 因此，通常使用齿角小的梯形螺纹. 11-3丝杠驱动*在机械中，有时需要将旋转更改为线性运动. 螺旋驱动器是通常用于实现此转换的一种驱动器. 例如，在机床进给机构中，使用螺旋驱动器实现工具或工作台的线性进给，并实现了螺旋压力机和螺旋千斤顶的工作部件的线性运动（图11-8）通过丝杠驱动. 图11-8螺丝传动机械1.螺丝传动的类型螺丝传动由螺丝和螺母组成. 根据其用途，可分为: （1）动力传递螺杆: 主要传递动力，一般需要较小的扭矩来旋转螺杆（或螺母）以使螺母（或螺杆）产生轴向运动而较大. 轴推力. 例如，螺旋千斤顶. 该力传递螺钉主要承受较大的轴向力，并且通常是间歇工作. 每个工作时间短，工作速度不高，需要自锁. （2）传导螺旋: 主要是传递运动，需要长时间连续工作. 工作速度高，因此，需要很高的传动精度. 如精密车床的螺丝. （3）调节螺钉: 用于调节和固定零件之间的相对位置. 调节设备.

就像千分尺中的螺旋一样. 丝杠驱动器根据其摩擦特性可分为以下几种: （1）滑动螺旋: 在螺旋副相对运动期间产生滑动摩擦的螺旋. 滑动螺钉结构比较简单，螺母与螺钉之间的啮合是连续的，工作稳定，易于自锁，这对起重设备和调节装置意义重大. 但是，螺纹之间的摩擦大，磨损大且效率低（通常在0.25到0.70之间，自锁时效率小于50％）；滑动螺钉不适合高速大功率传输. （2）滚动螺旋: 当螺旋对执行相对运动时产生滚动摩擦的螺旋. 滚动丝杠的摩擦阻力小，传动效率高（大于90％），磨损小，精度容易维护，但结构复杂，成本高，不能自-锁定. 滚珠丝杠主要用于要求高传动精度的场合. （3）静压螺杆: 静压原理适用于螺杆传动. 静压螺旋摩擦阻力小，传输效率高（高达90％），但结构复杂，需要供油系统. 它适用于需要高精度和高效率的重要驱动器，例如CNC，精密机床，测试设备或自动控制系统的螺旋驱动器. 2.滑动丝杠驱动器图11-9是最简单的滑动丝杠驱动器. 螺母3可以相对于支架1轴向移动. 螺钉的导程为S，螺钉的螺距为p，螺纹数为n. 因此，螺母L的位移. （Rad）具有以下关系: L？ p？ （11-8）图11-9简单滑动丝杠驱动器图11-10是差速滑动丝杠驱动器. 螺钉2分别通过支架1和螺母3拧入支架A和B. 引线分别是SA和SB. 螺母3只能移动，不能旋转.

＆lt; p＆gt;如果左右螺纹的螺旋方向相同，则螺母3的位移L与螺钉2的旋转角（rad）L具有以下关系. （SA？SB）？ （11-9）图11-10从公式（11-9）可以看到差速滑动丝杠驱动器. 如果A和B螺钉对的导程SA和SB非常小，则位移L也非常小. 该差动滑动丝杠驱动器广泛用于各种微型设备中. 如果图11-10中两段螺纹的螺旋方向相反，则螺钉2和螺母3的旋转角之间的关系为L？ （SA→SB）→，螺母3将获得较大的位移，它可以使两个连接的构件快速接近或分离. 这种差速滑动丝杠驱动器通常用于需要快速夹紧的夹具或锁定设备中，例如电缆张紧设备，某些螺丝夹具等. 为了减少滑动螺钉的摩擦磨损，螺钉和螺母的材料应具有足够的强度，同时还应具有良好的减小摩擦和耐磨性；由于螺母的加工成本低于螺钉，并且更换更容易，因此螺母的材料应比螺钉的材料更软，从而在工作过程中产生的磨损主要在螺母上. 对于低硬度的螺钉，通常使用45、50钢. 对于具有较高硬度的重要传动装置，可以选择T12、65Mn，40Cr，40WMn，18CrMnTi并进行热处理以获得更高的硬度；对于精密螺钉，需要进行热处理为了获得更好的尺寸稳定性，可以使用9Mn2V，CrWMn，38CrMoAlA等.

青铜和铸铁是常用材料. 如果要求更高，则可以使用ZCuSn10Pb1和ZCuSn5Pb5Zn5. 在重载低速情况下，可以使用无锡青铜ZCuAl9Mn2. 在轻载和低速的情况下，可以使用耐磨铸铁或铸铁. 滑动丝杠驱动器的结构主要是指螺钉和螺母的固定和支撑结构. 千斤顶（千斤顶）的结构如图11-11所示. 螺母5在框架上静止，而螺钉7旋转并移动，并且在一个方向上传递力（外部载荷Q向下作用）. 如图11-12所示，螺母转动，螺丝移动，力沿一个方向传递（外部载荷Q向上作用）. 图11-11螺丝千斤顶图11-12螺母旋转螺丝的运动三，滚动丝杠传动虽然滑动丝杠传动有很多优点，但是传动精度不够高，在低速或微调时可能会出现不稳定的运动，这无法满足某些机械工作要求. 滚动丝杠驱动可用于此目的. 如图11-13所示，滚动丝杠驱动器将滚珠不断地填充到作为滚动元件的螺钉和螺母的螺纹滚道中，从而使螺钉和螺母之间的滑动摩擦变为滚动摩擦. 螺母上有一个导管或反向器，可使球周期性地滚动. 球循环方式分为外循环和内循环两种. 在循环过程中离开螺旋表面的球称为外部循环. （如图11-13a所示），外部循环易于处理，但径向尺寸较大. 在整个循环中没有离开螺旋表面的球称为内部循环，如图（11-13b）所示.

图11-13滚动丝杠驱动器滚动丝杠驱动器的特点: 效率高，一般在90％以上；使用预紧可以消除丝杠与螺母之间的轴向间隙，可以获得更高的传动精度和轴向刚度；动，静摩擦之差很小，启动时无振动，低速运动仍稳定. 工作寿命长它是可逆的，也就是说，在轴向力的作用下可以从线性运动变为旋转运动. 需要防反转装置；滚珠与滚道理论上是点接触的，不适合传递大载荷，耐冲击性差. 结构比较复杂；材料要求较高；制造比较困难. 滚动丝杠驱动器主要用于要求高传动精度的应用中，例如精密机床的进给机构. 4.静压丝杠驱动器介绍静压丝杠驱动器的工作原理如图11-14所示. 压力油从内螺纹齿侧面上的油腔通过节流阀进入螺纹对的间隙，然后通过回油孔（虚线所示）返回油箱. 当不给螺钉施加压力时，螺钉的螺纹处于螺母螺纹的中间，并且处于平衡状态. 此时，螺纹的两侧之间的间隙相等，并且从螺纹的两侧流出的油的流量相等. 因此，油腔中的压力也相等. 图11-14静压丝杠驱动器的工作原理当丝杠在轴向力F下向左移动时（图11-14a），由于节流，间隙C1减小，而C2增大（图11-14c）. 阀的作用使牙齿左侧的压力大于右侧的压力，从而在与Fa大小相反的方向上产生平衡的反作用力，从而使螺丝再次处于平衡状态.

当螺钉在径向力Fr的作用下向下移动时，油腔A的间隙减小，而B和C的间隙增大（图11-14b）. 由于节气门，A侧的油压升高. B侧和C侧的油压降低，这将在Fr的相反方向上产生平衡的反作用力，从而使螺钉处于平衡状态. 间隙增加. 处于平衡状态. 因此，螺钉对可以承受轴向力，径向力以及由径向力产生的力矩. 本章要点（1）. 螺纹形成的原理和主要参数的意义. （2）. 掌握螺丝对的受力分析，效率和自锁计算方法. （3）. 掌握丝杠传动的分类方法和各种丝杠传动的名称. （4）. 了解滑动螺旋，滚动螺旋和静压螺旋的工作原理和适用场合，并可以根据工作条件和要求正确选择螺旋的类型. 练习11-1线程的主要参数是什么？间距和导程有什么区别？如何判断螺钉11-2众所周知自锁螺纹标准，普通的粗螺纹的直径d = 24mm，中值直径d2 = 22.051mm，并且各对螺纹之间的摩擦系数f = 0.17. 尝试查找: （1）螺纹角度？ （2）螺纹对可以自锁吗？如果用于举升，效率如何？ 11-3描述丝杠驱动器的主要特征和应用，并比较滑动丝杠驱动器和滚动丝杠驱动器的优缺点. 11-4比较螺杆驱动器和齿条齿轮驱动器的特性和应用. 11-5图11-15显示了差动螺杆传动. 框架1和螺钉2用右旋螺纹连接，引线SA = 4mm，螺母3只能相对于框架1移动而不能旋转；翘板手柄4沿箭头方向转动5时，螺母3向左移动，尝试计算螺钉对B的导程SB并确定螺纹的旋转方向. 图11-15 5mm

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-208920-1.html