Chapter 2 螺旋【學完這章你可以了解到】

一、了解螺旋的原理及螺旋各部份名稱與功用。二、能瞭解螺紋的種類與螺紋傳動。三、能計算機械利益與機械效率。

總目錄

2-1 螺旋的原理 2-2 螺旋各部分名稱及功用 2-3 螺紋的種類 2-4 公制螺紋與英制螺紋 2-5 機械利益與機械效率 2-6 螺紋傳動 重點回顧2-1

2-1 螺旋的原理1. 螺旋

斜面原理的運用，亦稱為螺紋。

節目錄2-2

2-1 螺旋的原理【公式計算】

2-3

設導程 =L 圓柱直徑 =D 導程角 = 螺旋角 =

2-1 螺旋的原理

DLtan

或 tanDL

LDtan

或 cotDL

2-4

設導程=L 圓柱直徑=D 導程角= 螺旋角=則則

2-1 螺旋的原理2. 螺旋線為一理論之曲線。若以車刀在圓柱 上依螺旋線路徑切削成凹槽，即為螺紋。

依凹槽形式不同即成各種不同之螺紋：

節目錄2-5

2-2 螺旋各部分名稱及功用

節目錄2-6

一、螺旋各部分名稱1. 外徑：為螺紋最大直徑，亦稱「公稱直徑」。2.底徑：為螺紋之最小直徑。3.節圓直徑【節徑】：為一假想的圓柱直徑。其圓周經 過螺紋的地方，造成牙厚等於螺距的一半。

2-2 螺旋各部分名稱及功用

2-7

一、螺旋各部分名稱4. 螺距：螺紋上任意一點到相鄰 同位點，與軸線平行之 ㄧ段距離稱之。常以 「 P 」表示。5.導程：當螺帽固定不動，螺桿 旋轉一周所移動之軸向 距離稱之。 單線螺紋之導程＝螺距。6.螺紋角：為螺紋兩牙面間的夾角，或稱牙角。

2-2 螺旋各部分名稱及功用

2-8

一、螺旋各部分名稱

8. 螺旋角【】 ：節徑上螺旋線之 切線與軸心線所 夾的角。9.牙峰：螺紋之頂部。10. 牙底：螺紋之底部。11. 螺紋深度：牙峰至牙底的垂直 距離，或稱牙深。

2-2 螺旋各部分名稱及功用7. 導程角【】：節徑上螺旋線之 切線與軸心垂直 線所夾的角。

2-9

二、螺旋之功用1. 鎖緊機件：如圖示，利用螺紋將二個以上機件予 以鎖緊，成為一體。大多採用 V 形螺紋。

2-2 螺旋各部分名稱及功用

2-10

2. 傳達運動或動力：以滾珠螺紋效率最佳，方螺紋其次 ，斜方、梯形螺紋再次之。二、螺旋之功用

2-2 螺旋各部分名稱及功用

2-11

二、螺旋之功用3. 調整機件距離：如機車利用螺旋調整鍊條之鬆緊。 車床之刀座利用螺旋來調整進刀量之 大小。4.測量：如螺旋測微器（分厘卡），利用精確之螺桿， 使其旋轉一周即前進一個導程，藉以測定尺寸。

2-2 螺旋各部分名稱及功用

2-12

二、螺旋之功用2-2 螺旋各部分名稱及功用

節目錄2-13

2-3 螺紋的種類一、依螺紋繞軸的方法可分為

1. 右螺紋：以「 RH 」表示。 由側面看，螺紋 自右向左下傾斜 者，或螺桿依順 時針方向旋轉向 下者。＊如在使用上無特別標示，則所使用的螺紋均為右螺紋。

節目錄2-14

2-3 螺紋的種類一、依螺紋繞軸的方法可分為

2. 左螺紋：以「 LH 」表示。 由側面看，螺紋 自左向右下傾斜 者，或螺桿依逆 時針方向旋轉向 下者。＊左螺紋只使用在特殊用途上，例如：汽車輪胎、 砂輪機左邊之固定螺帽及乙炔桶、瓦斯筒開關等 ，以防止螺紋鬆脫。2-15

2-3 螺紋的種類二、依螺紋線數不同分為

2-16

1. 單線螺紋：圓柱上只有一條螺旋槽，亦端面只有　　　　　　單牙口者。

2-3 螺紋的種類二、依螺紋線數不同分為

2-17

2. 複螺紋：圓柱上有二條或二條以上互相平行之螺旋槽， 亦端面有二個或二個以上牙口者。

＊螺紋線數與導程之關係2-3 螺紋的種類

L( 導程 )=n( 螺紋線數 ) ×P( 螺距 )

(1) 單線螺紋之導程 L=P 。

2-18

(2) 雙線螺紋之導程 L=2P ，螺紋線端相隔 180° 。(3) 三線螺紋之導程 L=3P ，螺紋線端相隔 120°。(4) 四線螺紋之導程 L=4P ，螺紋線端相隔 90° 。

2-3 螺紋的種類三、依螺紋於機件之外側或內側可分為1. 外螺紋：在機件外之螺紋。

2-19

2.內螺紋：在機件內之螺紋。

2-3 螺紋的種類三、依螺紋於機件之外側或內側可分為

2-20

2-3 螺紋的種類四、依螺紋用途性質之不同可分為

2-21

1.連接用螺紋(1)V 形螺紋：斷面成三角形。螺紋角 90°。 a.尖 V 形螺紋 (不常採用 )：僅用於永久接合，防漏　　　　　　　　　　　 接合及機件精密調節時　　　　　　　　　　　 使用。

2-3 螺紋的種類四、依螺紋用途性質之不同可分為

2-22

b.美國標準螺紋：分 (a)粗牙 (NC) 　　　　 (b)細牙 (NF) 　　　　 (c)極細牙 (NEF)

根部為小圓弧

峰部為平面或 圓弧2-3 螺紋的種類

四、依螺紋用途性質之不同可分為

2-23

c.統一標準螺紋：　 (a)粗牙 (UNC) (b)細牙 (UNF) (c)極細牙 (UNEF)

2-3 螺紋的種類四、依螺紋用途性質之不同可分為

2-24

根部為小圓弧

d.國際公制標準螺紋：（我國訂此制為 CNS 標準）(a)粗牙 (UNC)- 用於一般裝配工作。(b)細牙 (UNF)- 用於防震、儀表、鎖緊用。

2-3 螺紋的種類四、依螺紋用途性質之不同可分為

e.惠式螺紋（英國標準螺紋），以【 W 】表示。

2-25

(2) 圓螺紋：為德國 DIN 所定之標準螺紋，以【 Rd】 表示。

2-3 螺紋的種類四、依螺紋用途性質之不同可分為

例如：電燈泡頭之螺紋、橡皮管連接螺紋及寶特瓶 蓋上之螺紋。

2-26

2-3 螺紋的種類四、依螺紋用途性質之不同可分為2. 傳達運動或動力用螺紋(1) 方螺紋：傳動效率高，機械利益大。用於：慢速較大動力之傳達，例如：虎鉗之螺桿、起 重機之螺紋。

2-27

英制 公制

2-3 螺紋的種類四、依螺紋用途性質之不同可分為2. 傳達運動或動力用螺紋(2) 梯形螺紋：又稱【愛克姆螺紋】。

2-28

用於：輕、中動力的傳達工作，磨損後可藉對合 螺帽來調整貼合。

四、依螺紋用途性質之不同可分為2. 傳達運動或動力用螺紋(3)鋸齒形螺紋：又稱【斜方螺紋】，以【 Bu 】表示。用於：單向動力之傳遞。例如：螺旋千斤頂，加壓機。

2-3 螺紋的種類

2-29

常用於數值控制機器之導螺桿

四、依螺紋用途性質之不同可分為2. 傳達運動或動力用螺紋(4) 滾珠螺紋：具有較高的傳動精度、速度及效率， 為目前工業上傳達動力最好的螺紋。

2-3 螺紋的種類

2-30

2-3 螺紋的種類四、依螺紋用途性質之不同可分為

2-31

3.管用螺紋：防止洩漏用，用於氣體或液體的管件連接。(a) 直管螺紋 -螺紋角 55° ，用於低壓管接頭及機油盃固　　　　　 定端的螺紋。以【 N.P.S 】或【 P.S 】表示。

2-3 螺紋的種類四、依螺紋用途性質之不同可分為

節目錄2-32

(b)錐形管螺紋 -　 螺紋角多為 55° 亦有 60° 者，　 此螺紋具有 1： 16 的錐度，用　 於高壓管接頭。以【 N.P.T 】　 或【 P.T 】表示。

3.管用螺紋：防止洩漏用，用於氣體或液體的管件連接。

L 2N M18 × 2 -1

左螺紋雙線

公制細牙外徑 18mm

螺距 2mm

1 級配合

粗螺紋不標註

2-4 公制螺紋與英制螺紋1. 公制螺紋表示法依螺紋方向 -螺紋線數 -公稱尺寸 -螺紋等級，順序表示。例如：

節目錄2-33

2-4 公制螺紋與英制螺紋2.英制螺紋表示法依公稱尺寸 -螺紋等級 -螺紋線數 -螺紋方向，順序表示。例如：

1/2 – 13 UNC – 2A – 2 – LH

外徑1/2 吋

每吋13 牙

外螺紋2 級配合 左螺紋

統一標準粗牙

雙線

2-34

2-4 公制螺紋與英制螺紋3. 螺紋等級指內外螺紋裝配的鬆緊程度。加工精密度。

節目錄2-35

2-5 機械利益與機械效率機械利益（ M ）輸出力量對加入之作用力的比值，又稱【力比】。

機械利益（ M ）＝輸出力量（ W ）作用力（ F ）

2-36 節目錄

2-5 機械利益與機械效率機械利益（ M ）

1.F 力沿斜面方向

csc

sin1

sinWW

FWM

2-37

2-5 機械利益與機械效率機械利益（ M ）

2.F 力沿水平方向

cot

tan1

tanWW

FWM

2-38

2-5 機械利益與機械效率機械效率（）輸出功對輸入功的比值。

機械效率（）＝ 輸入功－損失功輸入功 ×100％輸出功

輸出功輸入功 ×100％＝有效能量總能量 ×100％＝

2-39

（ 1）當 M＞ 1 則：省力、費時，如螺旋起重機、滑車組。（ 3）當 M＜ 1 則：費力、省時。（ 2）當 M ＝ 1 則：不省時不省力，其目的為方便作功。

2-5 機械利益與機械效率1. 機械利益與機械效率不同。機械利益可判斷該 機構是否省力。

＊機械效率可判斷該機構能源損失，其值必小於 1

2-40

※總機械利益 M ＝ M1 × M2 × M3 × ‧‧‧。

2-5 機械利益與機械效率2. 若有數個機械組合使用時，則：

※總機械效率＝ × × ×‧‧‧ 。

節目錄2-41

2-6 螺紋傳動一、螺旋起重機

設 K ＝轉動手柄 R ＝手柄長 ( 力臂 )

F ＝作用於手柄上之力 L ＝螺旋導程 W ＝物重

節目錄2-42

( 轉動手柄 )( 力臂)

(物重)

(作用力 )

2-6 螺紋傳動一、螺旋起重機

機械利益 M1. 不計摩擦損耗【輸入功＝輸出功】

F × 2R＝W × L

∴ M ＝ WF

2RL

＝＊ K 旋轉一圈＝ 2R

＊ W 所行之距離為一導程 L

2-43

( 轉動手柄 )( 力臂)

(物重)

(作用力 )

2-6 螺紋傳動機械利益 M2.考慮摩擦損耗時

M ＝ WF

2RL

＝ ×（ 1－ X％）＝ 2R

L×

一、螺旋起重機

2-44

2-6 螺紋傳動二、差動螺旋與複式螺旋

1.差動螺旋螺桿上之螺紋，方向相同、導程不同。用於微量移動機構，機械利益 (M) 大。＊ L ＝ L1 － L2

2-45

2-6 螺紋傳動二、差動螺旋與複式螺旋

2. 複式螺旋螺桿上之螺紋，方向相反、導程相等或不等。用於需要快速移動之機構。

2-46 節目錄

＊ L ＝ L1 ＋ L2

Chapter 2 重點回顧一、螺旋式利用斜面的原理，主要功用為： 1. 鎖緊機件 2. 傳達運動或動力 3. 調整機件之位置 4. 測量二、螺距：螺紋上任意一點到相鄰同位點，與軸平行 之ㄧ段距離，也稱為牙距或節距。三、導程：當螺帽固定不動，螺桿旋轉一周所移動之 軸向距離稱之。

節目錄2-47

Chapter 2 重點回顧

節目錄2-48

四、 (1) 雙線螺紋：導程為螺距之二倍，螺紋線端相　　　　　　　　隔 180° 。 (2) 三線螺紋：導程為螺距之三倍，螺紋線端相　　　　　　　　隔 120° 。

※非特別註明通常為單線螺紋。

五、傳達動力用螺紋： 1. 滾珠螺紋 (效率最佳，高速精密使用 ) 2. 方螺紋 (磨損後不易補救且製造不易 ) 3. 梯形螺紋 (製造容易，磨損後容易調整 ) 4.鋸齒型螺紋 (只限於單方向的傳遞動力 )

Chapter 2 重點回顧

※機械效率： 1>2>3>4

節目錄2-49

六、各種螺紋角： 1.V 形螺紋：皆為 60° ，唯獨惠氏螺紋 55° 。 2.國際公制螺紋： 60° 。 3. 公制梯形螺紋： 30° 。 4.英制梯形螺紋： 29° 。 5.管螺紋： 55° ，亦有用 60° 者。

Chapter 2 重點回顧

節目錄2-50

七、螺紋大小表示法： (1) 公制：以螺距大小表示。 (2)英制：以每吋沿軸線上所有之牙數表示，與螺 距互為倒數。

Chapter 2 重點回顧

八、螺紋線數為單線，旋向為右旋及公制粗牙之螺　　距，一般不標註。

節目錄2-51

九、機械效率與機械利益不同。 機械利益可判斷是否省力。 (1)M>1 時，省力，費時。 (2)M=1 時，不省力也不省時 (方便作功 )。 (3)M<1 時，費力，省時。 機械效率可判斷機構能源損失，其值必小於 1；　 不計算摩耗時等於 1。

Chapter 2 重點回顧

節目錄2-52

Chapter 2 重點回顧十、若有數個機械組合使用時：

十一、功之原理係指其機械效率等於 1。十二、 (1)差動螺旋：兩種不同導程上，螺紋旋轉方向 相同時。用於微量移動機構，機 械利益大。 (2) 複式螺旋：旋轉方向不同時，可快速移動機 構。

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總機械利益 M ＝ M1 × M2 × M3 × ‧‧‧總機械效率＝ 1× 2× 3×‧‧‧