万能的知乎,请问:丝杆转动,螺母移动。
2024-02-15 06:01:04发布 浏览473次 信息编号:97340
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万能的知乎,请问:丝杆转动,螺母移动。
下面是梯形螺纹丝杠传动的输入扭矩和轴向推力的推导和计算方法,所以您需要了解梯形螺纹的一些基本概念。 默认情况下,所有学生都知道这个问题。
我们从最简单的扭矩定义开始,推导出丝杠输入扭矩等于作用在丝杠中径d_{2}上的切向力P与丝杠中径一半的乘积:
M = P * \frac{d_{2}}{2} (公式 1)
简化螺母的运动,如下图所示。 螺母和螺杆的运动可以看作是螺母在角度λ的斜面上被P向上拉。 λ是螺旋角,Q是螺母上的压力,也是螺母的提升力。 ,N为螺纹对螺母的支撑力。 f为螺母上的摩擦力,R为N和f的合力。
图1
受力分析可以得出:
P = Q * tan(\ + \phi)(公式 2)
其中 tan(\) = \frac{s}{\pi * d_{2}} (公式 3)
s = K*t (公式 4) 其中:s 是螺纹导程,K 是螺纹牙数,t 是螺距。
这样,可以利用反三角函数求出λ。
Φ为等效摩擦角,tan(\phi) = \frac{f}{N} = \mu_{t} (式4),为摩擦力与N的比值,即等效摩擦系数μ;
显然,如果我们找到\mu_{t},我们就可以使用反三角函数来找到Φ。
为什么叫等效摩擦系数? 从图2可以看出,图1中的斜面不是普通的斜面,而是楔形槽面。 该滑块不是普通滑块,而是楔形滑块。
图2
梯形螺纹的牙形角θ为30°,δ为75°。
\delta = 90° - \frac{\theta}{2} (公式 5)
为了方便计算等效摩擦系数,我们将该模型简化为水平方向。 楔形滑块受Q推动,在T的力拉动下在楔形槽中移动。受力分析如下:
图3
T=2*N1*μ(式6) 其中μ为摩擦系数,可以从机械设计手册中查到。
Q = 2*N1*sin(δ) (公式 7)
由式6和式7可得:
T = Q*\frac{μ}{sin(\delta)}(公式8)
等效摩擦系数计算:
\mu_{t} =\frac{μ}{sin(\delta)} (公式9)
至此,螺杆输入扭矩与产生推力之间的关系即可求得。
公式组织与优化:
引入效率\eta = \frac{无摩擦所做的功}{考虑摩擦所做的功}= \frac{Q * tan(\)}{Q*tan(\ + \phi)} = \frac{tan(\)} {tan(\ + \phi)}(公式10)
公式可以简化为:
M = Q * tan(\ + \phi) * \frac{d_{2}}{2} = \frac{Q *s}{2*\pi*\eta} (公式 11)
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