Министерство образования и науки украины

НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

В.А. МАРТЫНЕНКО, В.А. ГРЯДУНОВ

ДЕТАЛИ МАШИН

Раздел «Винтовые передачи»

Днепропетровск НМетАУ 2009

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

В.А. МАРТЫНЕНКО, В.А. ГРЯДУНОВ

ДЕТАЛИ МАШИН

Раздел «Винтовые передачи»

Утверждено на заседании Ученого совета академии

в качестве учебного пособия

Днепропетровск НМетАУ 2009

Мартыненко В.А., Грядунов В.А. Детали машин. Раздел «Винтовые передачи»: Учеб. пособие. – Днепропетровск: НМетАУ, 2009. – 44 с.

Рассмотрены общие положения образования резьбы и виды ее профилей, в зависимости от ее назначения. Раскрыта сущность винтовых пар скольжения и качения. Сформулированы общие принципы проектирования грузовых и ходовых винтовых пар скольжения. Приведены примеры расчета грузовых (на примере домкрата) и ходовых (на примере ходового винта токарного станка) винтовых пар (пара винт – гайка).

Предназначено для студентов всех специальностей.

Ил. 1. Табл. 1. Библиогр. 5 наим.

Ответственный за выпуск И.В. Добров, канд. техн. наук, доц.

Подписано к печати 03.09.09. Формат 60х84 1/16. Бумага типогр. Печать плоская. Уч.-изд. л. 2,58. Усл. печ. л. 2,56. Тираж 100 экз. Заказ №

Национальная металлургическая академия Украины

49600, Г. Днепропетровск- 5, пр. Гагарина, 4

______________________

Редакционно-издательский отдел НМетАУ

Содержание

1.	Резьба. Общие сведения…………………………………………………….4
2.	Винтовые передачи (пары винт-гайка). Общие сведения………………..7
3.	Кинематические и силовые связи в винтовых передачах…………………10
4.	Расчет передач винт-гайка (винтовой передачи)…………………………...11
	4.1	Материалы винтовых передач скольжения…...……………………….11
	4.2	Проектный расчет винтовой пары……………………………………...11
	4.3	Расчет винтовой пары на прочность…………………………………...13
	4.4	Расчет винта на устойчивость…………………………………………..16
	4.5	Проверочный расчет винтовой пары.………………………………….17
5.	Методика расчета и поектирования силовой (грузовой) винтовой пары на примере домкрата………………………………………………………….18
6.	Пример расчета домкрата…………………………………………………….22
7.	Методика расчета ходовой винтовой пары……………………………………...25
8.	Пример расчета ходовой винтовой пары………………………………………30
9.	Литература…………………………………………………………………….34
10.	Приложения (ГОСТы, чертежи, спецификации, нормали)………………...35

1. Резьба. Общие сведения

При названии «винт» у большинства студентов возникает образ крепежной детали в виде цилиндрического стержня с головкой или без нее и резьбовым концом, завинчиваемого в резьбовое отверстие.

В другом значении «винт» это деталь винтового механизма цилиндрической (реже конической) формы с винтовой поверхностью, служащая для преобразования движения. Замыкающей деталью винтового механизма является гайка, имеющая резьбовое отверстие.

Поверхности, которыми винт и гайка контактируют между собой – поверхности резьбы.

Что такое резьба? Это чередующиеся выступы и впадины, расположенные по винтовой линии на телах вращения, предназначенные для соединения, уплотнения или перемещения одной детали (чаще гайки) по другой (винту).

Что такое винтовая линия? Это пространственная спиральная кривая, располагающаяся на поверхности круглого цилиндра или конуса, пересекающая все образующие под одинаковыми углами. Винтовая линия это траектория точки или твердого тела образованная в винтовом движении. Винтовое движение это слагаемое двух движений точки или твердого тела – прямолинейного поступательного движения точки или тела и вращательного движения этой точки или тела вокруг оси, параллельной направлению поступательного движения.

Номинальные размеры поверхности резьбы на винте и гайке одинаковы. Различие только в обозначении поверхностей – на винте параметры резьбы (диаметры) обозначают прописными буквами латинского алфавита (d), а на гайке – заглавными (D).

Поверхности резьбы различают по профилю в осевом сечении. Профили могут быть различными – прямоугольный, трапецеидальный, треугольный, упорный и т.д. (рис. 1.1). Но параметры, характеризующие профиль, для всех одинаковы:

d (D) – наружный диаметр резьбы (d – резьба винта, D – резьба гайки);

d₁ (D₁) – внутренний диаметр резьбы (d₁ – резьба винта, D₁ – резьба гайки);

d₂ (D₂) – средний диаметр резьбы (d₂ – для винта, D₂ – для гайки), то есть теоретически рассчитанный диаметр, на котором толщина витка резьбы равна ширине впадины;

Р – шаг резьбы, т.е. расстояние по оси резьбы между двумя одноименными точками двух соседних витков.

Теоретические (номинальные) поверхности резьбы гайки (внутренняя резьба) и резьбы винта (наружная резьба) при соприкосновении совпадают и становятся единой контактной поверхностью.

Фактические поверхности резьба гайки и винта отличаются друг от друга только допусками на изготовление и при кинематических и силовых расчетах винтовых пар не учитываются.

Очень важным (как для проектирования, так и для изготовления) параметром резьбы является угол подъема винтовой линии на среднем диаметре d₂ (D₂) – ψ (рис. 1.2). Дело в том, что при одинаковом шаге Р на различных диаметрах резьбы будет разный угол ψ.

При проектировании и изготовлении определяют угол ψ на диаметре d₂ (рис. 1.2). Определяют его из следующих соображений. Итак, виток резьбы образован винтовым движением профиля резьбы вокруг оси резьбы. Рассечем этот виток воображаемым цилиндром диаметром d₂. Тогда на цилиндре образуется винтовая линия от пересечения поверхности цилиндра с боковой поверхностью витка резьбы (рис. 1.2). Развернем цилиндр d₂ на плоскости. Тогда, винтовая линия превратится в прямую наклоненную под углом ψ к торцу секущего цилиндра d₂ (торцу винта или гайки). Из полученного треугольника нетрудно определить tgψ = Р/ πd₂ и ψ = arctg Р/ πd₂.