產(chǎn)教融合

任務導向項目八

分析臺虎鉗普通絲杠傳動機械基礎學習導圖情境導入

臺虎鉗，又稱虎鉗，如下圖所示，它是用來夾持工件的通用夾具，裝置在工作臺上，用以夾穩(wěn)加工工件，為鉗工必備工具。鉗工工作比如鋸、銼、鏨，以及零部件的裝配和拆卸大部分在臺虎鉗上完成。請分析1.請描述臺虎鉗各組成部分零件名稱、作用。2.臺虎鉗采用什么傳動機構？此機構的工作原理是什么？分析此種傳動的優(yōu)缺點。3.臺虎鉗螺旋副標注Tr20X4-7H/7e，識讀該螺旋副代號。4.當活動加力桿向順時針旋轉時，轉速10r/min，請判斷活動鉗口移動方向并計算活動鉗口的移動速度。學習目標知識目標1.了解螺紋的分類，熟悉傳動螺紋種類；2.理解普通螺紋傳動的特點；3.認識梯形螺紋的參數(shù)名稱。能力目標1.查閱標準手冊，具備讀取螺紋代號的能力；2.具備分析絲杠傳動方向的能力；3.具備計算絲杠傳動距離和速度的能力。育人目標1.培養(yǎng)學生自主學習習慣；2.培養(yǎng)學生遵守機械標準的職業(yè)規(guī)范意識。學習方法掃一掃：邊學邊練電子活頁工單活頁工單樣例知識鏈接一、臺虎鉗組成及工作原理目錄CONTENTS二、認識螺旋傳動的分類三、認識螺紋四、識讀螺旋副代號五、螺旋傳動距離及速度一、臺虎鉗組成及工作原理

臺虎鉗是由固定鉗身、活動鉗身、可拆卸鉗口、砧板、活動加力桿、螺桿等組成，如下圖所示。活動鉗身與固定鉗身的導軌作滑動配合，螺桿裝在活動鉗身上，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的螺母配合。在固定鉗身和活動鉗身上，各裝有鋼制可拆卸鉗口，并用螺釘固定。固定鉗身裝在轉座上，并能繞轉座軸心線轉動，當轉到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺釘旋緊，便可在夾緊盤的作用下把固定鉗身緊固。轉座上有三個螺栓孔，用以與鉗臺固定。1.傳力螺旋傳動：以傳遞動力為主，它用較小的轉矩產(chǎn)生較大的軸向推力，一般為間歇工作，工作速度不高，而且通常要求自鎖，如右圖螺旋千斤頂上的螺旋。1.識別螺旋傳動分類2.傳導螺旋傳動。以傳遞運動為主，常要求具有高的運動精度，一般在較長時間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度也較高，如機床的進給螺旋（絲杠），如下一頁圖所示。3.調(diào)整螺旋傳動。用于調(diào)整并固定零件或部件之間的相對位置，一般不經(jīng)常轉動，要求自鎖。如車床尾架螺旋等，如下一頁圖所示。二、認識螺旋傳動的分類按螺旋傳動在機械中的作用可分為:機床的進給螺旋（絲杠）車床尾架尾架螺旋按其螺紋間的摩擦狀態(tài)分為滑動螺旋、滾動螺旋及靜壓螺旋。根據(jù)普通螺旋傳動(即普通絲杠傳動)和滾動螺旋傳動(即滾珠絲杠傳動)在機電設備應用的廣泛性。1.識別螺旋傳動分類二、認識螺旋傳動的分類普通螺旋傳動滾動螺旋傳動滑動螺旋機構簡單、負載能力強，應用性較廣；而滾動螺旋軸向間隙小，摩擦損失低，傳動效率高、導程精度好，常用于高速或大功率場合，如線性機器人用滾珠絲杠。兩者的具體特點和應用如下表：2.認識螺旋傳動特點和應用二、認識螺旋傳動的分類類別特點應用舉例滑動螺旋降速傳動比大：螺距一般很小，在轉角很大的情況下，能獲得很小的直線位移量，可大大縮短機構的傳動鏈；機構簡單、緊湊、傳動精度高工作平穩(wěn)；具有增力作用：只要給主動件一個較小的轉矩，從動件即可獲得較大的軸向力；

能自鎖：螺旋線升角小于摩擦角時，螺旋傳動具有自鎖作用；螺旋工作面為滑動摩擦，傳動效率低（30-40%），磨損快，不適于高速和大功率傳動。廣泛用于金屬的切削機床寄給和分度機構的傳導螺旋、千斤頂?shù)膫髁β菪途軆x表調(diào)整螺旋等滑動螺旋機構簡單、負載能力強，應用性較廣；而滾動螺旋軸向間隙小，摩擦損失低，傳動效率高、導程精度好，常用于高速或大功率場合，如線性機器人用滾珠絲杠。兩者的具體特點和應用如下表：2.認識螺旋傳動特點和應用二、認識螺旋傳動的分類類別特點應用舉例滾動螺旋傳動效率高達0.9-0.98，平均為滑動螺旋的2-3倍，可節(jié)約動力1/2-3/4，有利于主機的小型化及減輕勞動強度；傳動運轉平穩(wěn)，傳動精度高；摩擦力矩小，接觸剛度高；工作壽命長，平均可達滑動螺旋10倍左右；具有很好的高速性能，轉速可達2×105以上，可實現(xiàn)線速度120m/min的高速驅(qū)動；具有傳動的可逆性，即可把旋轉運動變?yōu)橹本€運動，也可以把直線運動轉換為旋轉運動；不能實現(xiàn)自鎖；抗沖擊震動性較差；承受徑向載荷能力差；結構復雜，成本較高。隨機電一體化技術迅速發(fā)展起來，廣泛運用于各種精度的數(shù)控機床、加工中心、電子設備、FMS柔性制造系統(tǒng)等先進制造業(yè)。近年來，滾珠絲杠市場需求以每年30%的高速遞增，應用領域迅速擴大。螺紋是圓柱軸剖面上的一個平面圖形（如三角形或梯形等）繞著圓柱軸線做螺旋運動所形成的螺旋體。外螺紋內(nèi)螺紋三、認識螺紋1.識別螺紋的分類1.按螺紋表面結構分在圓柱外表面上形成的螺紋，稱為外螺紋；在圓柱內(nèi)表面上形成的螺紋，稱為內(nèi)螺紋，分別如下圖所示。普通螺紋（M）管螺紋（G）三、認識螺紋1.識別螺紋的分類2.按照牙型角分沿螺紋軸線方向剖切所得到的螺紋牙齒斷面形狀稱為牙型。傳動螺紋中常用的牙型有梯形、鋸齒形和矩形螺紋。梯形螺紋（Tr）鋸齒形螺紋（B）三、認識螺紋1.識別螺紋的分類單線螺紋：指由一條螺旋線所形成的螺紋多線螺紋：指由兩條或兩條以上在軸向等距分布的螺旋線所形成的螺紋三、認識螺紋1.識別螺紋的分類3.按旋向分螺旋線呈左高右低螺旋線呈右高左低三、認識螺紋2.識別梯形螺紋的主要參數(shù)大徑：又稱公稱直徑，外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假想圓柱的直徑。小徑：與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱的直徑。螺紋直徑中徑：圓柱的母線通過牙型上的溝槽和凸起寬度相等的地方。三、認識螺紋2.識別梯形螺紋的主要參數(shù)螺距與導程導程：同一螺旋線上的相鄰牙在中徑上對應兩點間的軸向距離。螺距：螺紋相鄰牙在中徑上對應兩點間的軸向距離。對于單線螺紋，導程等于螺距；對于多線螺紋，導程等于線數(shù)乘以螺距。即L=xPh，其中x為線數(shù)，Ph為螺距。三、認識螺紋2.識別梯形螺紋的主要參數(shù)螺紋升角螺紋升角即為導程角，如右圖所示，在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角，該角度影響螺紋自鎖和防松。升角越小自鎖能力越好，一般當內(nèi)外螺紋旋合時，只有螺紋的五要素：牙型、直徑、線數(shù)、螺距（導程）和旋向完全相同時才能互相旋合。四、識讀螺旋副代號1.認識螺紋代號的組成特征代號公稱直徑導程（P螺距）旋向中徑、頂徑公差帶代號旋合長度

螺紋代號公差代號旋合代號特征代號：普通螺紋（M）、管螺紋（G）梯形螺紋（Tr）、矩形螺紋（B）公稱直徑螺距中徑公差帶代號頂徑公差帶代號長（L）、中等（M）、短（S）1.識讀螺紋代號Tr24×10(P5)LH-7H四、分析滾珠絲杠機構的參數(shù)代號是梯形雙線左旋內(nèi)螺紋，公稱直徑24，導程10，螺距5，LH表示左旋，7H表示中徑公差帶代號7H。1.識讀Tr40X10-6H/5g代號表示梯形螺旋副，Tr-梯形螺紋，公稱直徑40，螺距10，螺母中徑公差帶代號6H，絲杠公差帶代號5g。1.認識螺紋代號的組成四、識讀螺旋副代號2.查閱機械設計標準手冊識讀代號3.查閱Tr36×10螺紋中徑大小首先根據(jù)螺紋代號，確定螺紋類型，然后找到對應的標準。梯形螺紋對應的《梯形螺紋

第3部分：基本尺寸GB/T5796.3-2022》，根據(jù)公稱直徑找到相應中徑，如表8-3所示，中徑是31.000mm表1部分梯形螺紋基本尺寸（摘自GB/T5796.3-2022

）mm公稱直徑d螺距P中徑大徑第一系列第二系列

34361032.50031.00029.00034.50035.00035.00036

361034.50033.00031.00036.50037.00037.000備注：優(yōu)選第一直徑系列，其次是第二直徑系列臺虎鉗屬于此類傳動形式，如下圖所示，這種傳動形式的螺母本身起著支撐作用，螺桿不需要另加軸承，從而簡化了結構，消除了螺桿與軸承之間可能產(chǎn)生的軸向竄動，利于提高傳動精度。缺點是所占軸向尺寸較大，剛性差。因此僅適用于行程短的工作場合。1.分析運動形式五、計算螺旋傳動距離及速度（1）.

螺母固定不動，螺桿回轉并作直線運動臺虎鉗3D圖

臺虎鉗剖面圖臺虎鉗工作視頻螺旋千斤頂則采用這種傳動形式，如下圖所示。其優(yōu)點是結構緊湊，以傳遞動力為主，可用較小的轉矩轉動產(chǎn)生軸向運動和較大的軸向力，一般適合低轉速、工作時間短或間歇工作的場合。1.分析運動形式五、計算螺旋傳動距離及速度（2）.

螺桿固定不動，螺母回轉并作直線運動千斤頂3D圖

千斤頂剖面圖千斤頂工作視頻車床橫向進給機構采用此類傳動形式，如下圖所示。這種傳動的優(yōu)點是結構緊湊，所占軸向尺寸取決于螺母高度和行程大小，剛度較大。與第一種應用相比，當工作行程相同時，它的軸向尺寸可縮為前者的一半，因此適用于工作行程較長的情況，但這種結構需要兩個支撐，同時要限制螺母的轉動，結構比較復雜，不利于提高傳動精度。1.分析運動形式五、計算螺旋傳動距離及速度（3）.

螺桿回轉，螺母作直線運動進給機構3D圖

進給機構剖面圖進給機構工作視頻觀察鏡螺旋調(diào)整機構采用這種傳動，如下圖所示。這種傳動形式需要限制螺桿轉動和螺母移動，結構比較復雜，所占空間較大。1.分析運動形式五、計算螺旋傳動距離及速度（4）.

螺母回轉，螺桿作直線運動觀察鏡3D圖

觀察鏡剖面圖觀察鏡工作視頻右旋螺紋用右手，左旋螺紋用左手。如圖1所示，手握空拳，四指指向與螺桿(或螺母)回轉方向相同，大拇指豎直2.判定運動方向五、計算螺旋傳動距離及速度若螺桿（或螺母）回轉，螺母(或螺桿)移動，則大拇指指向的相反方向即為螺母（或螺桿）的移動方向，如圖3所示，絲杠順時針轉動，則開合螺母與大拇指指向相反，即向左移動。若螺桿（或螺母）回轉并移動，螺母（或螺桿）不動，則大拇指指向即為螺桿（或螺母）的移動方向。如圖2所示，螺桿順指針轉動并移動，則活動鉗口與大拇指指向相同，即向右移動圖1運動方向判定

圖2臺虎鉗移動方向圖3車床床鞍的螺旋傳動方向在螺旋傳動中，當螺桿（螺母）相對于螺母（螺桿）每回轉一圈，螺桿就移動一個導程Ph的距離。因此，移動距離L等于回轉圈數(shù)N與導程Ph的乘積，即3.計算傳動距離和速度五、計算螺旋傳動距離及速度式中：L

——螺桿(或螺母)的移動距離，單位mm；N——回轉圈數(shù)在某型車床中，當手柄按下圖所示方向回轉1格時，刀架的移動距離是多少？方向如何？絲桿為左旋單線螺紋，

螺距為10mm，該型車床中滑板手柄每圈有50格。五、計算螺旋傳動距離及速度（1）計算絲杠的導程。絲杠為單線螺紋，螺距為10mm，則絲杠的導程Ph為（2）確定螺母（刀架）的直線移動距離。絲杠每回轉一圈，螺母的移動距離L為

（3）該機場滑板手柄每圈有50格，所以手柄回轉1格時，螺母（刀架）的移動距離為：（4）移動方向

左旋螺紋使用左手定則，絲桿轉動，螺母移動，則大拇指反向為螺母的移動方向，移動方向向右。綜上分析，當手柄按圖示方向回轉1格時，刀架向右移動0.02mm。3.計算傳動距離和速度任務實施

1.臺虎鉗是由固定鉗身、活動鉗身、可拆卸鉗口、砧板、活動加力桿、螺桿等組成。活動鉗身與固定鉗身的導軌作滑動配合，螺桿裝在活動鉗身上，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的螺母配合。當搖動手柄使螺桿旋轉，就可以帶動活動鉗身相對于固定鉗身作軸向移動，起夾緊或放松的作用。在固定鉗身和活動鉗身上，各裝有鋼制可拆卸鉗口，并用螺釘固定。鉗口的工作面上制有交叉的網(wǎng)紋，使工件夾緊后不易產(chǎn)生滑動。固定鉗身裝在轉座上，并能繞轉座軸心線轉動，當轉到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺釘旋緊，便可在夾緊盤的作用下把固定鉗身固緊。轉座上有三個螺栓孔，用以與鉗臺固定。任務實施

2.臺虎鉗采用滑動螺旋傳動，又稱普通絲杠傳動；普通絲杠傳動的工作原理是將絲杠的回轉運動轉變?yōu)槁菽傅耐鶑椭本€運動普通絲杠傳動的優(yōu)缺點：（1)降速傳動比大：（2)螺距一般很小，在轉角很大的情況下，能獲得很小的直線位移量，可大大縮短機構的傳動鏈；（3)機構簡單、緊湊、傳動精度高工作平穩(wěn)；（4)具有增力作用：只要給主動件一個較小的轉矩，從動件即可獲得較大的軸向力；

（5)能自鎖：螺旋線升角小于摩擦角時，螺旋傳動具有自鎖作用；（6)螺旋工作面為滑動摩擦，傳動效率低（30-40%），磨損快，不適于高速和大功率傳動。

3.臺虎鉗使用的是螺桿和螺母均梯形螺紋，右旋向，其公稱直徑是20，螺距為4，中徑大小是18，單線螺紋。絲杠的中徑公差帶代號是7e，而螺母的中徑公差帶代號是7H，屬于基孔制配合。任務實施

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