《机械设计基础》课程教学资源（PPT课件）第九章 螺纹连接 9.2螺纹受力分析

机械设计基础CFoundationof Machine Design武汉理工大学螺纹副的受力分析主讲：罗齐汉武汉理工大学物流工程学院机械设计与制造系

螺纹副的受力分析 主讲：罗齐汉 武汉理工大学 物流工程学院 机械设计与制造系 机械设计基础 Foundation of Machine Design

C矩形螺纹一、1．当滑块沿斜面等速上升时：FRFQ轴向载荷Fa$+pF相当于旋转螺母时水S平推动力。FFRFr法向反力。FR摩擦力F=F·fF和F的合力FFnSb-F和F的夹角，称为F2摩擦角p=arctanfnd2

一、矩形螺纹 1. 当滑块沿斜面等速上升 时： FQ——轴向载荷 F——相当于旋转螺母时水 平推动力。 Fn——法向反力。 Ff——摩擦力Ff = Fn·f FR——Fn和Ff的合力 ψ——FR和Fn的夹角，称为 摩擦角  =arctanf

矩形螺纹1.当滑块沿斜面等速上升时：FR根据平衡条件作力封闭图有：FaF-F·tan(b + p)+0则相应驱动力矩为：HHdT =F.d22 =F。tan(y +)022螺母旋转一周所需输入功为：3SFFW =2元TL螺母上升一个导程S，有效功：EQW2=F。·S

一、矩形螺纹 1.当滑块沿斜面等速上升时： 根据平衡条件作力封闭图有： F=FQ·tan(ψ + ) 则相应驱动力矩为: 2 F tan( ) 2 2 Q 2 1 d d T = F  =  +  螺母旋转一周所需输入功为： 螺母上升一个导程S，有效功： W1 = 2T1 W2 = FQ  S

C一、矩形螺纹100f=tg0'=0.11.当滑块沿斜面等速上升时：8060传动效率为：效率%40W,Fond, tanytan y自锁极限n:W 2元·F。·tan(y+p)tan(y + p)20紧固螺纹区由图效率曲线看出：10°20°30°40050°0螺纹升角<25°前，效率曲线增长明显；y～40°时，效率最高，但y过大加工困难，常取不超过25°

由图效率曲线看出： ψ<25°前，效率曲线增长明显； ψ≈40°时,效率最高,但ψ过大加 工困难，ψ常取不超过25° 。 1.当滑块沿斜面等速上升时： 传动效率为： tan( ) tan 2 tan( ) tan 2 2 1 2 2          + =   +   = = d Q Q F F d W W 一、矩形螺纹

矩形螺纹2.当滑块沿斜面等速下滑时：RFa根据平衡条件作力封闭图有：F-F·tan (y- p)螺母反转一周时输入功：W=F:SF输出功：SrFaW,=F J d2元d2效率:W2F。 -tan(y -p)·πd,tan(y -p)nWItan yFo'd,·tan y

2. 当滑块沿斜面等速下滑时： 根据平衡条件作力封闭图有: F=FQ·tan(ψ- ) 螺母反转一周时输入功: W1 =FQ·s 输出功: W2 =F·πd2 效率:          tan tan( - ) tan tan( - ) 2 2 1 ' 2 =     = = F d F d W W Q Q 一、矩形螺纹

矩形螺纹Ra2.当滑块沿斜面等速下滑时：-03FRHW2 - F。tan(y - p)·d,tan(y -p)MW.tan yFo-d, - tan yF若≤，则’≤o,1Fa此时无论轴向力F有多大，元d2滑块都无法运动，称为自锁n°<0时,n=0表明螺旋副处于临界自锁状态，负值越大，自锁越可靠，故螺旋副自锁条件是：p

2. 当滑块沿斜面等速下滑时： η’=0表明螺旋副处于临界自锁状态， η’ <0时， 负值越大，自锁越可靠。 故螺旋副自锁条件是： ψ≤ρ 一、矩形螺纹 若ψ≤ρ，则 η’ ≤0， 此时无论轴向力FQ有多大， 滑块都无法运动，称为自锁          tan tan( - ) tan tan( - ) 2 2 1 ' 2 =     = = F d F d W W Q Q

非矩形螺纹二、Fa4C非矩形螺纹是指牙侧角0°的三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。矩形螺纹的摩擦阻Fn/2Fn/28三角螺纹力可写为：矩形螺纹FaFn=cospF=f F,=f FQFn=Fa非矩形螺纹的摩擦阻力可写为：F'=f F,'=f Fo/cos β=f, F式中f,为当量摩擦系数，即f,=f/cosβ=tanpv非矩形螺纹的自锁条件可表示为：≤βv

二、非矩形螺纹 非矩形螺纹是指牙 侧角≠0°的三角形螺 纹、梯形螺纹和锯齿形 螺纹。 矩形螺纹的摩擦阻 力可写为: Ff=f Fn =f FQ 非矩形螺纹的摩擦阻力可写为: Ff ’=f Fn ’=f FQ/cos  =fv FQ 式中 f v为当量摩擦系数，即fv= f /cos  =tan  v 非矩形螺纹的自锁条件可表示为: ψ≤ρv