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２０１８ 年 第 ２ 期 秦 亚 军 ：往 复 丝 杠 的 设 计 方 法
２．２ 丝 杠 尺 寸 的 影 响 由图３能得出，当 其 他 参 数 不 变 时 增 大 丝 杠 的
直径 犇，则距离犾会明显减小，虽然此时尖角的角度将 会 变 小 ，但 是 螺 纹 的 连 续 性 提 高 ，对 比 原 直 径 丝 杠 的 同
图３为转向块滑舌与螺纹槽啮合的平面示意图， 能够准确的看出滑舌与螺纹槽滑动副面的实际接触为线接触 和 点 接 触 ，同 时 转 向 块 滑 舌 与 螺 纹 槽 尖 端 啮 合 时 由 于 壁 厚较薄且与转向块滑舌的重合长度短而受力状态很差， 下面据此分析转向块滑舌和丝杠尺寸对滑动副的影响。 ２．１ 转 向 块 滑 舌 尺 寸 的 影 响
但是往复丝杠的 设 计 目 前 无 可 靠 的 标 准 可 查，相 关 文 献 较 少 ，亦 无 有 效 的 设 计 方 法 说 明 ，多 采 用 经 验 设 计 ，这 对 多 数 初 次 设 计 的 人 员 很 难 掌 握 ，其 传 动 能 力 也 无法校核。因此有必要对其原理和设计过程进行讨论 说 明 ，并 完 善 此 方 面 的 一 些 设 计 空 白 ，同 时 也 对 往 复 丝 杠排缆器的标准化具有十分重要意义。 １ 往 复 丝 杠 的 基 本 原 理
缆绞车，为了使缆绳 在 收 放 缆 过 程 中 能 整 齐 排 列 在 卷 筒 上 ，提 高 容 缆 量 并 增 加 缆 绳 使 用 寿 命 ，在 绞 车 上 需 要 设置带丝杠的排缆装置。
目 前 使 用 的 丝 杠 有 两 种 ，一 种 是 单 向 螺 纹 的 丝 杠 ， 其通过丝杠端部的微 型 电 机 控 制，在 丝 杠 行 程 两 端 各 有一个行程 开 关，控 制 丝 杠 正 反 转；另 一 种 是 往 复 丝 杠 ，驱 动 力 一 般 由 卷 筒 轴 通 过 链 传 动 提 供 ，由 于 其 特 殊 的螺纹槽设计，当排 缆 器 从 一 端 到 达 另 一 端 后 无 需 变 换丝杠转动方向即可 使 排 缆 器 自 动 返 回，从 而 实 现 往 复运动。
常见的往复丝杠 结 构 形 式 如 图 １ 所 示，丝 杠 具 有 一条左旋和一条右旋 的 导 程 相 同 的 矩 形 螺 纹 槽，两 条 螺纹在丝 杠 两 端 首 尾 对 接，形 成 一 条 闭 合 的 螺 旋 槽。 转 向 块 有 一 个 滑 舌 ，使 用 时 与 螺 旋 槽 组 成 滑 动 副 ，当 丝 杠主动旋转时就会推 动 转 向 块 左 右 移 动，当 滑 块 移 动 到丝杠螺旋槽端部时，滑 块 自 动 进 入 另 一 个 旋 向 的 螺
２ 参 数 分 析 往复丝杠的尺寸 参 数 如 图 ２ 所 示，影 响 往 复 丝 杠
传动能力的主要参数包括螺纹槽大径 犇、螺距 犘、槽宽 犅、槽深 犎 以及转向块滑舌的厚度狋、长度犔 和高度犺。 过渡圆弧半径犚 决定滑块的换向性能。
转向块滑舌工作时主要承受横向剪切力和表面挤 压力，所以滑块滑舌的长度 犔、厚度狋和高度犺 决 定 了 其传动能力。设计时应首先依据排缆器运动时转向块 滑舌所承受的最大阻力确定滑舌尺寸大小。
收 稿 日 期 ：２０１７０８３０； 修 订 日 期 ：２０１８０２０２ 作者简介：秦亚军 （１９８６），男，甘肃庆阳人，工程师，硕士，主要是做机械设计工作。
通过微电机驱动单向丝杠的排缆器优点是使用方 便，可经过控制电机 转 速 从 而 实 现 在 同 一 绞 车 上 完 成 不同直径的缆绳收 放，缺 点 是 结 构 复 杂，可 靠 性 不 高， 在水中使用难度 较 大。 而 采 用 往 复 丝 杠 的 排 缆 器，无 需 额 外 提 供 驱 动 动 力 ，结 构 简 单 可 靠 ，在 水 下 使 用 时 无 需考虑电器部分的密 封 问 题，缺 点 是 缆 径 变 化 时 需 要 更换传动齿轮减速比。相比电机驱动的单向丝杠排缆 器，采用往复丝杠的 机 械 传 动 在 水 下 环 境 使 用 时 优 势 更明显。
纹 槽 ，向 另 一 边 移 动 ，从 而 实 现 左 右 往 复 运 动 。 在 此 过 程中缆将对转向块 的 移 动 产 生 阻 力，当 该 力 大 于 往 复 丝杠和转向块滑舌 的 传 动 能 力 时，螺 旋 槽 或 滑 舌 的 滑 动副就会变形失 效，从 而 发 生 故 障。 因 此 排 缆 器 上 滑 动副的传动能力决定了排缆能力大小。由于往复丝杠 的 螺 旋 槽 是 带 缺 口 的 ，在 缺 口 两 侧 的 尖 部 强 度 很 弱 ，与 转向块滑舌的啮合 状 态 优 劣 也 随 时 间 变 化 而 不 同，所 以研究滑动副的结构参数很有必要。
机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
（宜 昌 测 试 技 术 研 究 所 ， 湖 北 宜 昌 ４４３０００）
摘要：首先介绍了往复丝杠的工作原理，分析了往复丝杠设计的关键点，随后介绍了双向丝杠的设计过程，最 后通过实例用该设计方法设计了一个往复丝杠，并使用 ＡＮＳＹＳ进行了校核，结果证明该设计方法有效可行。 关键词：往复丝杠；特殊螺纹传动；设计 中 图 分 类 号 ：ＴＰ３９１．７Байду номын сангаас 文 献 标 识 码 ：Ａ
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