资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
项目六 台虎钳的拆装
一、教学目标
1. 了解螺纹与螺旋传动的概念。
2. 熟悉螺纹分类。
3. 掌握螺纹数据计算与螺旋传动方式。
二、课时分配
安排4课时。
三、教学重点
通过本项目的学习，可以掌握螺纹连接和螺旋传动相关知识，具备对机器中的螺纹连接和螺旋传动进行结构、运动分析及拆装的能力。
四、教学难点
1．熟悉螺纹分类。
2．掌握螺纹数据计算与螺旋传动方式。
五、教学内容
如图6-1所示，台虎钳是用来夹持工件的通用夹具。摇动手柄，可带动活动钳身相对于固定钳身作进退移动，起到夹紧或放松工件的作用，这一切是靠螺旋传动机构带动实现的。
图6-1台虎钳
一、螺纹概述
1．螺纹的形成
螺纹是在圆柱面上、沿螺旋线形成的、具有相同剖面的凸起和沟槽。如图6-2所示，将一底边长度CB等于πd2的直角△ABC绕在一直径为d2的圆柱体上，并使底边CB绕在圆柱体的底边上，则斜边AB在圆柱体上便形成一条螺旋线。
图6-2螺纹的形成
2．螺纹的类型
按照的不同的分类方法，螺纹有不同种类型。
（1）按照螺纹的牙型，螺纹可分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹四种类型，各种螺纹的牙型、特点及应用见表6-1。
表6-1常用螺纹的特点及应用
（2）按照加工母体形状，螺纹可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹两种类型，如图6-3所示。
图6-3按照加工母体形状螺纹分类
（3）按照螺纹旋向，螺纹可分为右旋螺纹和左旋螺纹，如图6-4所示。
顺时针旋入的为右旋螺纹，逆时针旋入的为左旋螺纹。螺纹的旋向也可用右手定则判断，伸展右手，手心对准自己，四指顺着轴线方向，螺纹的旋向与右手拇指方向一致为右旋，反之为左旋。通常采用右旋螺纹，左旋螺纹只限于有特殊要求的场合。
图6-4按照螺纹旋向螺纹分类
（4）按照螺旋线的数目，螺纹可分为单线螺纹、双线螺纹和多线螺纹，如图6-5所示。沿一条螺旋线切制出的螺纹称为单线螺纹；沿多条螺旋线切制出的螺纹称为多线螺纹。单线螺纹易于自锁，主要用于连接；多线螺纹升角较大，传动效率高，主要用于传动。
图6-5按照螺旋线的数目螺纹分类
（5）按照螺旋线形成的表面，螺纹可分为外螺纹和内螺纹，如图6-6所示。
图6-6按照螺旋线形成的表面螺纹分类
（6）按照螺纹用途，螺纹可分为连接螺纹和传动螺纹。
3．螺纹的主要参数
螺纹的主要参数如图6-7所示。
图6-7螺纹的主要参数
（1）大径（D、d）
大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。内螺纹大径用D表示, 外螺纹大径用d表示，标准中规定大径的基本尺寸为螺纹的公称直径。
（2）小径（D1、d1）
小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。内螺纹小径用D1表示, 外螺纹小径用d1表示。
(3)中径（D2、d2）
中径是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。内螺纹中径用D2表示, 外螺纹中径用d2表示。
(4) 螺距（P）
螺距是相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
(5)线数（n）
线数是指一个螺纹零件的螺旋线数目。
(6)导程（S）
导程是指同一条螺旋线上相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离。
S=nP
(7)螺纹升角（φ）
螺纹升角是指在中径d2的圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
tanφ=S/(πd2) =nP/(πd2)
(8)牙型角（α）和牙侧角（β）
牙型角是指螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。牙侧角是指螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。对称牙型β=α/2。
4．螺纹的代号与标记
大多数螺纹和螺纹零件均已标准化，并有专门工厂生产，其类型和尺寸常用螺纹的代号与标记表示。
(1)普通螺纹的代号与标记
1）普通螺纹的代号
普通螺纹的代号由螺纹特征代号和尺寸代号组成。普通螺纹的螺纹特征代号用字母M表示；尺寸代号粗牙普通螺纹用公称直径表示，细牙普通螺纹用公称直径×螺距表示。当螺纹为左旋时，在代号之后加“左”字或字母“LH”表示，右旋螺纹不标注旋向代号。
2）普通螺纹标记
普通螺纹标记示例如下：
（2）管螺纹的代号与标记
管螺纹分为螺纹密封的管螺纹和非螺纹密封的管螺纹两类。
1)螺纹密封的管螺纹标记
螺纹密封的管螺纹内螺纹有圆柱形和圆锥形两种，外螺纹为圆锥形，其标记由螺纹特征代号和尺寸代号组成。螺纹特征代号圆锥内螺纹用字母RC表示，圆柱内螺纹用RP表示，圆锥外螺纹用R表示；管螺纹的尺寸代号的数字单位为英寸。
螺纹密封的管螺纹的连接形式有两种：圆锥内螺纹与圆锥外螺纹连接、圆柱内螺纹与圆锥外螺纹连接。配合时，内、外螺纹的标记用斜线分开，左边表示内螺纹，右边表示外螺纹。
螺纹密封的管螺纹标记示例如下：
2)非螺纹密封的管螺纹标记
非螺纹密封的管螺纹内外螺纹均是圆柱形，其标记由螺纹特征代号、尺寸代号和公差等级代号组成。螺纹特征代号用字母G表示。螺纹公差等级代号外螺纹分A、B两级，内螺纹则不标记。配合时，内、外螺纹的标记用斜线分开，左边表示内螺纹，右边表示外螺纹。
非螺纹密封的管螺纹标记示例如下：
(3)梯形螺纹
梯形螺纹标记与普通螺纹相类似，由特征代号、公差带代号和旋合长度三部分组成。梯形螺纹的特征代号用字母“Tr”表示。尺寸代号可以用公称直径表示，也可以用公称直径×导程（P螺距）表示。顶径公差带代号不标注。
梯形螺纹标记示例如下：
二、螺纹连接
利用螺纹连接件将两个或两个以上的零件相对固定起来的连接，称为螺纹连接。螺纹连接具有结构简单、装拆方便以及连接可靠等优点，在机械制造和工程结构中应用广泛。
1．螺纹连接的基本类型
螺纹连接的基本类型有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接四种，它们的结构、特点及应用如表6-2所示。
表6-2螺纹连接的基本类型
2．螺纹连接件
常用的螺纹连接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈等，它们多为标准件，由专门的工厂生产，其结构、尺寸在国家标准中都有规定，常用螺纹连接件类型及应用如表6-3所示。
表6-3常用螺纹连接件
3．螺纹连接的预紧和防松
（1）螺纹连接的预紧
装配时需要将螺纹拧紧，使螺栓和被连接件受到预紧力的作用的连接称为紧螺纹连接。装配时不需要拧紧螺纹的称为松螺纹连接。螺栓连接的预紧增强了连接的可靠性，防止连接在工作载荷下松动；可使被连接件的接合面在工作载荷的作用下，仍具有足够的紧密性；在被连接件的接合面间产生所需的正压力，使接合面间产生的总摩擦力足以平衡外载荷。
常用的螺纹连接预紧力控制方法有感觉法、力矩法、测量螺栓伸长法和测量螺母转角法。
1）感觉法
2）力矩法
图6-8测力矩扳手
3）测量螺栓伸长法
4）测量螺母转角法
（2）螺纹连接的防松
1）摩擦防松
(a)弹簧垫圈防松
(b)双螺母防松
(c)自锁螺母防松
图6-9 摩擦防松
2)机械防松
(a)开口销防松
(b)串联金属丝防松
(c)止动垫圈防松
3)不可拆防松
(a)冲点法防松
(b)焊接法防松
(c)粘接法防松
焊接法防松如图6-11(b)所示，螺母拧紧后，在螺栓末端与螺母的旋合缝处焊接以达到防松的目的。这种防松方法防松可靠，但拆卸后螺母不能重复使用，适用于不需经常装拆的场合。
粘接法防松如图6-11(c)所示，采用厌氧性黏合剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后黏合剂自行固化以达到防松的目的。 这种防松方法方法简单、防松效果良好，经济并有效。
三、螺旋传动
1．螺旋传动概述
（1）螺旋传动的组成
如图6-12所示，螺旋传动是利用螺旋副来传递运动和动力的一种机械传动，由螺杆和螺母组成，可以方便地把主动件螺杆的回转运动转换为从动件螺母的直线运动，同时传递运动和动力。
图6-12螺旋传动
（2）螺旋传动的分类
螺旋传动按照用途可分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型。
1）传力螺旋
如图6-13所示，传力螺旋主要用以传递动力。常用较小的转动力矩，使螺杆或螺母产生轴向运动，并产生较大的轴力。这种螺旋传动一般为间歇工作，工作时间短，工作速度低，而且通常要求自锁，用于起重或加压装置等，例如螺旋千斤顶和台虎钳上的螺旋。
图6-13传力螺旋
2）传导螺旋
如图6-14所示，传导螺旋主要用以传递运动。这种螺动一般为连续工作，工作速度高，要求有较高的传动精度，有时也承受较大的轴向力，用于机床的进给装置等，例如车床溜板箱中的进给螺旋。
图6-14传导螺旋
图6-15调整螺旋
3）调整螺旋
如图6-15所示，调整螺旋主要用于调整、固定零件的相对位置。这种螺旋传动不经常转动，多在空载下调整，要求调整精确、固定可靠，用于机床、仪器中的微调装置等，例如千分尺中的调整螺旋。
螺旋传动按照螺旋副间的摩擦状态可分为滑动螺旋传动、滚动螺旋传动和静压螺旋传动三种类型。
1、滑动螺旋传动
滑动螺旋传动是螺旋副做相对运动时产生滑动摩擦的螺旋传动。
2、滚动螺旋传动
滚动螺旋传动是螺旋副做相对运动时产生滚动摩擦的螺旋传动。
3、静压螺旋传动
静压螺旋传动是螺旋副做相对运动时产生流体摩擦的螺旋传动。
2．滑动螺旋传动
常用的滑动螺旋传动有普通螺旋传动和差动螺旋传动两种类型。
(1)普通螺旋传动
1) 普通螺旋传动的应用形式
普通螺旋传动是由螺杆和螺母组成的简单螺旋副，分为以下四种应用形式：
①螺母固定不动，螺杆回转并做直线运动
如图6-16所示台虎钳, 螺杆在活动钳口内转动，螺母与固定钳口均固定到机架上。当螺杆做回转运动时，螺杆连同活动钳口同时做直线运动，与固定钳口实现对工件的夹紧或放松。
图6-16台虎钳
②螺杆固定不动，螺母回转并做直线运动
如图6-17所示螺旋千斤顶，螺杆连接于底座固定不动，转动手柄使螺母回转并做上升或下降的直线运动，从而举起或放下托盘。
图6-17螺旋千斤顶
③螺杆回转，螺母做直线运动
如图6-18所示车床溜板箱机构，螺杆在机架内转动，螺母与车刀架相连接。当转动手柄使螺杆回转时，螺母带动车刀架沿导轨做直线运动。
图6-18车床溜板箱机构
④螺母回转，螺杆作直线运动
如图6-19所示观察镜调整装置， 转动螺母，螺杆移动，带动固定于其上的观察镜移动位置。
图6-19观察镜调整装置
2)直线运动方向的判定和移动距离的计算
①直线运动方向的判定
普通螺旋传动从动件做直线运动的方向与螺纹的回转方向和螺纹的旋向有关，可利用左右手定则进行判定。左旋螺纹用左手，右旋螺纹用右手。四指弯曲，指向与螺杆(或螺母)回转方向相同，大拇指伸直。若螺杆(或螺母)回转并做直线运动，螺母(或螺杆)固定不动，则大拇指指向即为螺杆(或螺母)的移动方向，如图6-20所示。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。图6-21所示为卧式车床床鞍的丝杠螺母传动机构，丝杠为右旋螺杆，当丝杠沿图示方向回转时，开合螺母带动床鞍向左移动。
图6-20螺杆或螺母移动方向的判断
图6-21卧式车床床鞍的螺旋传动移动方向的判断
②移动距离的计算
在普通螺旋传动中，螺杆(或螺母)的移动距离可按下式计算：
L=NPh
式中： L——螺杆(螺母)移动距离，mm；N——回转圈数，r；Ph——螺纹导程，mm。
（2）差动螺旋传动
由两个螺旋副组成的使活动螺母与螺杆产生差动(即不一致)的螺旋传动称为差动螺旋传动。
1)差动螺旋传动的原理
如图6-22所示，螺杆分别与固定螺母(机架)和活动螺母组成A、B两个螺旋副，其中活动螺母不能回转而只能沿机架的导向槽移动。若螺杆副A为右旋，螺杆副B为左旋，则当螺杆沿图示方向回转时，螺杆相对机架左移，活动螺母相对螺杆也左移，螺杆每转1转，活动螺母移动距离为两段螺纹导程之和。即当螺杆上两段螺纹旋向相反时，活动螺母移动距离增大。同理，当螺杆上两段螺纹旋向相同时，活动螺母移动距离减小，活动螺母相对机架实现差动移动。
图6-22差动螺旋传动机构
2)活动螺母的移动距离和方向的确定
差动螺旋传动中活动螺母的实际移动距离和方向，可用公式表示如下：
L=N(Ph1±Ph2)
式中：L——活动螺母的实际移动距离，mm；N——螺杆的回转圈数，r；Ph1——机架上固定螺母的导程，mm；Ph2——活动螺母的导程，mm。
当两段螺纹旋向相反时，用“+”号；当两段螺纹旋向相同时，用“一”号。
计算结果为正值时，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同；计算结果为负值时，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相反。螺杆移动方向按普通螺旋传动的判定方法确定。
3) 差动螺旋传动特点及应用
（3）滑动螺旋传动的特点和应用
3．滚动螺旋传动
（1） 滚动螺旋传动的工作原理
如图6-23所示，滚动螺旋传动主要由反向器、滚珠、螺杆和螺母组成。在螺杆和螺母的螺纹滚道中，装有一定数量的滚珠(钢球)，螺母上有导管或反向器，使滚珠能循环滚动，当螺杆与螺母做相对螺旋运动时，滚珠在螺纹滚道内滚动，并通过滚珠循环装置的通道构成封闭循环，从而实现螺杆与螺母间的滚动摩擦。滚珠的循环方式分为外循环和内循环两种。滚珠在回路过程中离开螺旋表面的称为外循环，外循环加工方便，但径向尺寸较大。滚珠在整个循环过程中始终不脱离螺旋表面的称为内循环。
图6-23滚动螺旋传动
（2）滚动螺旋传动的特点及应用
滚动螺旋传动具有传动效率高(η＞90％)、启动力矩小、摩擦阻力小、传动灵敏、平稳、工作寿命长等优点。但其结构复杂、制造困难、成本高、不能自锁。滚动螺旋传动主要应用于精密传动的数控机床(滚动丝杠传动)以及自动控制装置、升降机构和精密测量仪器等要求高效率、高精度的机械中广泛应用。
4．静压螺旋传动
（1） 静压螺旋传动工作原理
静压螺旋传动是螺纹工作面间形成液体静压油膜润滑的螺旋传动。如图6-24所示，螺旋采用牙较高的梯形螺纹，在螺母每圈螺纹中径处开有3～6个间隔均匀的油腔，同一母线上同一侧的油腔连通，用一个节流器控制。油泵将精滤后的高压油注入油腔，油经过摩擦面间缝隙后再由牙根处回油孔流回油箱。当螺杆未受载荷时，牙两侧的间隙和油压相同；当螺杆受向左的轴向力作用时，螺杆略向左移；当螺杆受径向力作用时，螺杆略向下移；当螺杆受弯矩作用时，螺杆略偏转。由于节流器的作用，在微量移动后各油腔中的油压发生变化，螺杆平衡于某一位置，保持某一油膜厚度。
图6-24静压螺旋传动
（2）静压螺旋传动的特点及应用
静压螺旋传动摩擦系数小，传动效率可达99％，无磨损和爬行现象，无反向空程，轴向刚度很高，不自锁，具有传动的可逆性，传动刚性和抗振性能好，能实现无间隙正反向传动，定位精度高；但螺母结构复杂，加工、安装调整较困难，而且需要有一套压力稳定、温度恒定和过滤要求高的供油系统。因此，静压螺旋常被用作精密机床进给和分度机构的传导螺旋。
台虎钳的拆装
项目工单：参照图6-1所示台虎钳，完成台虎钳的拆装。
一、台虎钳结构分析
台虎钳结构如图6-25所示，由固定钳身和活动钳身组成。摇动手柄使丝杆旋转，可带动活动钳身相对于固定钳身做进退移动，起到夹紧或放松工件的作用。在固定钳身和活动钳身上，各装有钢质钳口，钳口工作面上制有交叉的网纹，使工件夹紧后不易产生滑动。固定钳身装在转盘座上，并能绕转盘座轴线转动，当转到所需位置时，扳动锁紧手柄使锁紧螺钉旋紧，便可在夹紧盘的作用下把固定钳身紧固。
图6-25台虎钳结构分析
二、工具选择
呆扳手、手钳。
三、工作实施
1．拆卸台虎钳
（1）拆卸活动钳身
1）逆时针转动手柄直到丝杆从螺母中全部退出，如图6-26（a）所示。
2）取下活动钳身，如图6-26（b）所示。
(a)
(b)
图6-26拆卸活动钳身
（2）拆卸丝杆
1)用手钳拆卸开口销，如图6-27（a）所示。
2）取出丝杠、挡圈、弹簧，如图6-27（b）所示。
（3）安装丝杆
（4）安装活动钳身
六、课后作业
1.螺纹联接是指___________________________。 螺旋传动是指___________________________。
2.螺纹的公称直径是指它的_______，螺纹“M12X1.5”的含义为_______________________。
3.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，切材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采用________。用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用______________。
(A) 螺栓联接 (B) 双头螺栓联接 (C) 螺钉联接 (D) 三角形细牙螺纹
(E) 三角形粗牙螺纹 (F) 矩形螺纹
4.某调整螺纹，采用双头粗牙螺纹，螺距为3mm，为使螺母相对螺杆沿轴向移动12mm，
则螺杆应转_________圈。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑