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。
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Chapter 2 重點回顧
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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
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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
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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
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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×‧‧‧