資源描述：
《雙螺桿機構(gòu)受力分析.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、雙螺桿機構(gòu)的運動原理簡化為如圖3?5所示。其中方向1(b)方向2圖3-5雙螺桿-螺母機構(gòu)運動原理簡化圖Fig.3-5thesimplifieddiagramofdouble-screw-and-nutmechanismmotionprinciple圖中，水平方向虛線表示為螺桿，A、B分別表示為左旋螺母以及右旋螺母。因為螺桿和螺母的作用是將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為移動，故圖中把螺桿和螺母形成的兩個螺旋副簡化為滑塊形成的移動副。a、b表示為組成支撐腳的一對桿件，較鏈1、2、3表示兩兩零件之間通過銷固定形成的轉(zhuǎn)動副。當電機轉(zhuǎn)動時，帶動螺桿旋轉(zhuǎn),螺桿驅(qū)動兩螺母沿軸線方向運動
2、，由于螺紋設計相反，螺母A和B的運動方向如方向1和方向2所示，始終相反。兩螺母間的相向或相背運動又驅(qū)使桿件a、b沿方向3的伸出或者縮回運動。從圖中也可以很容易看出采用了對稱的設計思路，所以兩螺母和桿件之間的位置對稱，易得出桿件與螺桿間的夾角a和B相等，而0表示兩桿件之間形成的夾角。盡管0的理論值為0。到180°,a和0的理論值為0。到90°,但在實際設計中，螺母存在厚度，使得0不可能到達0。，a和B不可能到達90。；考慮到防止機構(gòu)在0為180。時出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，把桿件a、b設計的長度略大于螺母形成的1/2o1.1.1.1雙螺桿■螺母機構(gòu)力的分析和傳動速度
3、計算盡管在所有的機械傳動中，齒輪傳動應用最為廣泛，但對于小模數(shù)齒輪傳動的效率仍然沒有明確的計算方法。根據(jù)作者設計與實驗經(jīng)驗，單級小模數(shù)齒輪的傳動效率耳一般不低于80%。根據(jù)表3-2可知，電機的額定負載扭矩為2.55mN-m,得到單根螺桿的輸出轉(zhuǎn)矩為：T=0.5x2.55x0.80=1.02mN?m(3?1)在滑動螺旋傳動中，效率tanytan(v+Q)tan4.384°tan(4.384°+19.107°)=17.64%(3-2)由于每根螺桿上有兩個對稱的左右旋螺母，故單個螺母所受的推力減半；而每個螺母同時有兩根對稱的螺桿驅(qū)動，故單個螺母所受的推力又加
4、倍。所以推力與轉(zhuǎn)矩的關系為:F=qT^=17.64%x1.02x-=4.52N(3-3)為了保證電機在不上電的情況下，機構(gòu)有自鎖能力，在外力作用下不會產(chǎn)生位移，計算螺桿的螺紋升角為:Y=tan-1-4-=tan-1一°燈=4.384°(3-4)1nd2HX1.038其中，t為螺桿的螺距，d?為螺紋中徑。擬選用黃銅材料加工螺母，45鋼加工螺桿，這兩者的摩擦系數(shù)卩為0.3,計算得到螺桿的當量摩擦角為：p=tan-1丄^=tan-1。枕。=19.107°(3-5)cosicos丁其中口為鋼■黃銅在無潤滑情況下的摩擦系數(shù)，a為牙形角。因為螺桿的當量摩擦角大于螺
5、紋升角，若螺母存在上沿螺桿軸向方向的外力，此外力無法使螺桿轉(zhuǎn)動，即螺桿可以實現(xiàn)自鎖。在螺旋傳動中，螺桿和螺母的相對運動關系為：(3-6)(3-7)h=—(p271十得到螺母的直線運動速度v=血生x2ttx—=2.15mm/s2ti60其中，z為螺桿的螺紋線數(shù)，t為螺桿的螺距，(P為電機轉(zhuǎn)動的弧度。雙螺桿■螺母機構(gòu)的運動行程示意圖如圖3-5所示：圖3?6雙螺桿■螺母機構(gòu)運動示意圖Fig.3-6themovementdiagramofdouble-screw-and-nutmechanism由于采用了雙螺桿■螺母結(jié)構(gòu)，每個螺母的有效行程為6.125mm,那
6、么完成一次徑向伸出或者收縮的動作需要2.85so1.1.1.2螺母和較鏈受力平衡分析如圖3?7所示，當徑向鉗位機構(gòu)的支撐腳與腸壁接觸時，腸壁會對支撐腳頂端施加一個大小為Fn的作用力，可以將此視為加載在桿件d、c形成的錢鏈1上的力；Fa為沿桿件方向的分力(因為是對稱設計，故只分析機構(gòu)左半邊)，這個力施加在桿件與螺母形成的較鏈2±;將Fa分解為沿螺稈軸向方向以及沿螺母徑向方向指向中心的兩分力Fh和Fv。Fn圖3?7螺母和較鏈的受力示意圖Fig.3-7theforcediagramofnutsandhinges上文中可知支撐腳一共有三對，下面分析螺母上螺紋孔
7、和較鏈間的相對位置,避免腸壁對支撐腳施加外力時引起彎矩或者側(cè)向力，降低螺桿的傳動效率。圖3?8(a)為沿螺桿軸向方向的分力Fh對螺母的受力示意圖，F(xiàn)h垂直于螺母b所在的平面。如果三對支撐腳對螺母的力Fh不平衡，那么螺母將會對螺桿產(chǎn)生彎矩；圖3-8(b)為沿螺母徑向方向指向中心的分力Fv對螺母的受力示意圖，如果三對支撐腳對螺母的力％不平衡，那么螺母將會對螺桿產(chǎn)生額外的壓力，使得螺桿傳動效率降低。b(a)沿螺桿軸向方向(b)沿螺母徑向方向指向中心b(a)alongthescrewaxialdirection(b)alongthenutradialdirec
8、tiontowardsthecenter圖3-8螺母的受力分析Fig.3-8theforcea
