畢業(yè)設(shè)計論文 螺旋式千斤頂裝置設(shè)計

1、 螺旋式千斤頂裝置設(shè)計學院：機械工程學院專業(yè)：機械電子工程學號：025101512021姓名：周雪琪指導教師：唐偉日期：2012年9月21日目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc336107561 摘 要 PAGEREF _Toc336107561 h 4 HYPERLINK l _Toc336107562 1 緒論 PAGEREF _Toc336107562 h 1 HYPERLINK l _Toc336107563 1.1起重機的概述 PAGEREF _Toc336107563 h 1 HYPERLINK l _Toc336107564 1.2千斤頂設(shè)計的目

2、的及意義 PAGEREF _Toc336107564 h 2 HYPERLINK l _Toc336107565 2 千斤頂?shù)母攀黾胺桨高x擇 PAGEREF _Toc336107565 h 3 HYPERLINK l _Toc336107566 2.1 千斤頂?shù)姆N類 PAGEREF _Toc336107566 h 3 HYPERLINK l _Toc336107567 2.2 千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和技術(shù)規(guī)格 PAGEREF _Toc336107567 h 4 HYPERLINK l _Toc336107568 2.3千斤頂?shù)墓ぷ髟砑胺桨复_定 PAGEREF _Toc336107568 h 5 HYP

3、ERLINK l _Toc336107569 3 螺旋傳動的設(shè)計與計算 PAGEREF _Toc336107569 h 7 HYPERLINK l _Toc336107570 3.1螺旋傳動的應用和類型 PAGEREF _Toc336107570 h 7 HYPERLINK l _Toc336107571 3.2螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和用途 PAGEREF _Toc336107571 h 9 HYPERLINK l _Toc336107572 3.3螺旋傳動的計算 PAGEREF _Toc336107572 h 10 HYPERLINK l _Toc336107573 3.4螺旋傳動的設(shè)計和選材 PA

4、GEREF _Toc336107573 h 11 HYPERLINK l _Toc336107574 3.5螺旋機構(gòu)耐磨性的計算 PAGEREF _Toc336107574 h 12 HYPERLINK l _Toc336107575 3.6螺母螺紋牙的計算 PAGEREF _Toc336107575 h 14 HYPERLINK l _Toc336107576 3.7螺桿強度和穩(wěn)定性的校核 PAGEREF _Toc336107576 h 14 HYPERLINK l _Toc336107577 3.8自鎖性的校核 PAGEREF _Toc336107577 h 16 HYPERLINK l

5、_Toc336107578 4螺旋千斤頂本體的設(shè)計 PAGEREF _Toc336107578 h 17 HYPERLINK l _Toc336107579 4.1螺桿螺紋類型的選擇 PAGEREF _Toc336107579 h 18 HYPERLINK l _Toc336107580 4.2選取螺桿的材料 PAGEREF _Toc336107580 h 18 HYPERLINK l _Toc336107581 4.3確定螺桿直徑 PAGEREF _Toc336107581 h 18 HYPERLINK l _Toc336107582 4.4自鎖驗算 PAGEREF _Toc33610758

6、2 h 20 HYPERLINK l _Toc336107583 4.5螺桿結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc336107583 h 20 HYPERLINK l _Toc336107584 4.6螺桿強度計算 PAGEREF _Toc336107584 h 21 HYPERLINK l _Toc336107585 4.7穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc336107585 h 22 HYPERLINK l _Toc336107586 4.8選取螺母材料 PAGEREF _Toc336107586 h 23 HYPERLINK l _Toc336107587 4.9確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u

7、 PAGEREF _Toc336107587 h 23 HYPERLINK l _Toc336107588 4.10校核螺紋牙強度 PAGEREF _Toc336107588 h 23 HYPERLINK l _Toc336107589 4.11螺母與底座孔配合 PAGEREF _Toc336107589 h 25 HYPERLINK l _Toc336107590 4.12托杯的設(shè)計與計算 PAGEREF _Toc336107590 h 26 HYPERLINK l _Toc336107591 4.13手柄材料 PAGEREF _Toc336107591 h 27 HYPERLINK l _

8、Toc336107592 4.14手柄長度Lp PAGEREF _Toc336107592 h 27 HYPERLINK l _Toc336107593 4.15手柄直徑dp PAGEREF _Toc336107593 h 29 HYPERLINK l _Toc336107594 4.16結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc336107594 h 29 HYPERLINK l _Toc336107595 4.17底座設(shè)計 PAGEREF _Toc336107595 h 30 HYPERLINK l _Toc336107596 5使用千斤頂?shù)目记绊氈?PAGEREF _Toc336107596 h 3

9、1 HYPERLINK l _Toc336107597 6 設(shè)計總結(jié) PAGEREF _Toc336107597 h 32 HYPERLINK l _Toc336107598 致謝 PAGEREF _Toc336107598 h 33 HYPERLINK l _Toc336107599 參考文獻 PAGEREF _Toc336107599 h 34摘 要摘要：本文從螺旋千斤頂?shù)牧悴考脑O(shè)計與選材等多方面，闡述了它設(shè)計的全過程。尤其在工藝規(guī)程設(shè)計中，運用了大量的科學加工理論及計算公式，對它進行了精確地計算。 由于螺旋千斤頂是一種小型的起重設(shè)備，體積小方便攜帶，造價本錢低，所以在日常生活中被廣泛應

10、用。本設(shè)計既是產(chǎn)品開發(fā)周期中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有貫穿于產(chǎn)品開發(fā)過程的始終。設(shè)計決定了實現(xiàn)產(chǎn)品功能和目標的方案，結(jié)構(gòu)和選材。制造方法以及產(chǎn)品運行，使用和維修方法?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品的要求不對傳統(tǒng)機械產(chǎn)品高的多，因而在產(chǎn)品開發(fā)和改良過程中只有全面深入地運用現(xiàn)代設(shè)計理論，方法和技術(shù)才能滿足社會對現(xiàn)代機械產(chǎn)品愈來愈苛刻的要求，提高其市場競爭能力。螺旋千斤頂主要是有螺桿、手柄、底座、螺套、旋轉(zhuǎn)桿、擋環(huán)、托杯的零部件組裝而成的。在本次設(shè)計過程中對螺旋傳動的計算和各零部件的設(shè)計與選材最為重要；并且重點運用了機械設(shè)計方面的知識，另外還運用了輔助繪圖工具AoutCAD等。關(guān)鍵詞：螺旋傳動，體積小，方便，本錢低Abstrac

11、t：From the screw jack design and selection of components and other aspects, described the whole process of its design. Especially in process planning, the use of a large number of scientific processing theory and formula, it was precisely calculated. As a small screw jack lifting equipment, small si

12、ze and portability, cost and low cost, so widely used in daily life.This design is both a product key in the development cycle, there is throughout the product development process from beginning to end. Design decisions to achieve product features and objectives of the program, structure and selecti

13、on. Methods and products to run, use and maintenance methods. The requirements of modern machinery not traditional mechanical products, much higher, thus improving the process of product development and only in-depth application of modern design theory, methods and technologies to meet increasingly

14、stringent modern requirements of mechanical products, increase its market Competitiveness.There is a screw jack screw key, handle, base, screw sets, rotating rods, gear ring, care Cup assembled from parts. In this design process, the calculation of the screw drive and the parts most important to the

15、 design and selection; and focus on the use of the knowledge of mechanical design, in addition to use of CAD tools AoutCAD and so on.Key words: screw drive, small size, convenient, low cost1 緒論1.1起重機的概述起重機械是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化、減輕繁重體力勞動、提高勞動生產(chǎn)率的重要工具和設(shè)備。起重機是機械化作業(yè)的重要物質(zhì)根底，是一些工業(yè)企業(yè)中主要的固定資產(chǎn)。對于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站

16、倉庫、建筑施工工地，以及海洋開發(fā)、宇宙航行等部門，起重機已成為主要的生產(chǎn)力要素，在生產(chǎn)中進行著高效的工作，構(gòu)成合理組織批量生和機械化流水作業(yè)的根底，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標志之一。在某些關(guān)鍵崗位上增加一兩臺起重設(shè)備，勞動生產(chǎn)率就會成倍的增長。起重機的驅(qū)動多為電力，也可用內(nèi)燃機，人力驅(qū)動只用于輕小型起重設(shè)備或特殊需要的場合。起重機械由運動機械、承載機構(gòu)、動力源和控制設(shè)備以及平安裝備、信號指示裝備等組成；是一種以間歇作業(yè)方式對物料進行起升，下降和水平移動的搬運機械。起重機械的作業(yè)通常帶有重復循環(huán)的性質(zhì)。一個完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物、起升、平移、下降、卸載，然后返回原處等環(huán)節(jié)。起重機械廣泛用于交通運輸

17、業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)和農(nóng)業(yè)等國民經(jīng)濟各部門及人們?nèi)粘Ｉ钪?。起重機的驅(qū)動多為電力，也可用內(nèi)燃機，人力驅(qū)動只用于輕小型起重設(shè)備或特殊需要的場合。起重機械的工作特點：1起重機械通常結(jié)構(gòu)龐大，機構(gòu)復雜，能完成一個起升運動、一個或幾個水平運動；2所吊運的重物多種多樣，載荷是變化的；3大多數(shù)起重機械，需要在較大的空間范圍內(nèi)運行，有的要裝設(shè)軌道和車輪，有的要裝上輪胎或履帶在地面上行走，有的需要在鋼絲繩上行走4有的起重機械需要直接載運人員在導軌、平臺或鋼絲繩上做升降運動；5暴露的、活動的零件較多，且常與吊運作業(yè)員直接接觸，潛在平安隱患；6作業(yè)環(huán)境復雜；7作業(yè)中常常需要多人配合，共同進行；起重機械的上述工作特點，

18、決定了它與平安生產(chǎn)的關(guān)系很大。如果對起重機械的設(shè)計、制造、安裝使用和維修等環(huán)節(jié)上稍有疏忽，就可能造成傷亡或設(shè)備事故。一方面造成人員的傷亡，另一方面也會造成很大的經(jīng)濟損失。1.2千斤頂設(shè)計的目的及意義而千斤頂又屬于起重機械的一種。千斤頂是一種起重高度小(小于1)的最簡單的起重設(shè)備。因此我在畢業(yè)設(shè)計的過程中聯(lián)想到了千斤頂，而千斤頂?shù)姆N類又有假設(shè)干，我選擇了螺旋式千斤頂?shù)脑O(shè)計，其主要根據(jù)在于此種類型的千斤頂在生活中應用廣泛，結(jié)構(gòu)相對簡單，能夠利用大學所學的機械專業(yè)知識進行相關(guān)設(shè)計，它能讓我把大學所學的專業(yè)知識融合在一起，對以后的工作有很大的幫助，其目的是探索生活中的點點滴滴，把自己所學的知識運用到生

19、活當中去，通過課題的設(shè)計過程原理及其總體方案使我把學校中學習的理論應用到實際當中去，并檢驗自己所學習過的知識，讓理論在實踐中豐富，用實踐證實自己的理論。我主要的工作就是用自己所學的機械原理、機械設(shè)計對螺旋式千斤頂進行完整的校核及其設(shè)計，包括傳動類型、材料選擇、受力校核、耐磨性校核、穩(wěn)定性預測等各項工作。2 千斤頂?shù)母攀黾胺桨高x擇千斤頂又叫舉重器、頂重機、頂升機等，是一種用比擬小的力就能把重物頂升、下降或移位的簡單起重機具，也可用來校正設(shè)備安裝的偏差和構(gòu)件的變形等。千斤頂主要用于廠礦、交通運輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧鞏固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂

20、舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設(shè)備，千斤頂?shù)捻斏叨纫话銥?00mm，頂升速度一般為10-35mm/min，起重能力最大可達500t。2.1 千斤頂?shù)姆N類千斤頂按其構(gòu)造及工作原理的不同，通常分為機械式和液壓式，機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種，其中螺旋式千斤頂和液壓式千斤頂較為常用；由于起重量小，操作費力，所以螺旋千斤頂一般只用于機械維修工作，在修橋過程中不適用。液壓式千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，有自鎖作用，故使用廣泛。其缺點是起重高度有限，起升速度慢。液壓千斤頂主要由油室、油泵、儲油腔、活塞和搖把等組成，工作時，用千斤頂?shù)氖謩訐u把驅(qū)動油壓泵，將工作油壓入

21、油室，推動活塞上升或下降，進而頂起或下落重物。在工程施工時，YQ型手動液壓千斤頂使用較多。這種千斤頂質(zhì)量輕，效率高，使用和搬運也比擬方便，它又可以分為通用和專用兩類。專用液壓千斤頂使專用的張拉機具，在制作預應力混凝土構(gòu)件時，對預應力鋼筋施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓活塞及彈簧等局部組成。它的特點是：沿拉伸機軸心有一穿心孔道，鋼筋(或鋼絲)穿入后由尾部的工具錨固。螺旋式千斤頂又分為：固定式螺旋式千斤頂、LQ型固定式螺旋千斤頂和移動式螺旋千斤頂三大類。1固定螺旋式千斤頂有普通式和棘輪式兩種，在作業(yè)

22、時，未卸載之前不能作平面移動；2LQ型固定螺旋式千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，使用方便。它有棘輪組、大小錐齒輪、升降套筒、鋸齒形螺桿、主架等組成；當往復搬動手柄時，撐牙推動棘輪組間歇回轉(zhuǎn)，小錐齒輪帶動大錐齒輪，使鋸齒形螺桿旋轉(zhuǎn)，從而使升降套筒上升或下降。由于推力軸承轉(zhuǎn)動靈活，摩擦力小，因而操作靈敏，工作效率高。3移動式螺旋千斤頂是一種在頂升過程中可以移動的千斤頂，在作業(yè)時，它的移動主要是靠其底部的水平螺桿轉(zhuǎn)動，從而使頂起或下降的重物連同千斤頂一同做水平移動。因此，移動式螺旋千斤頂在設(shè)備安裝施工中用來就位便很使用。如以下圖：2.1 螺旋千斤頂齒條千斤頂主要由齒條和棘輪等組成，工作時，由1-2人轉(zhuǎn)動千斤頂

23、上的手柄，利用齒條的頂端頂起高處的重物。同時，也可用齒條的下腳，頂起低處的重物。另外，在千斤頂?shù)氖直蟼溆兄苿訒r需要的齒輪。千斤頂已實施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得和質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準出口。2.2 千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和技術(shù)規(guī)格油壓千斤頂按其結(jié)構(gòu)、用途分為如下兩種： 立式螺紋連接結(jié)構(gòu)的油壓千斤頂，其代號的表征字母為qyl。 立臥兩用油壓千斤頂，其代號的表征字母為qw。螺旋千斤頂按其結(jié)構(gòu)和使用場所分為： 普通型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為ql。 普通高型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為qlg。 普通低型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為qld。 鉤式螺旋千斤頂,其代號的表征字母為qlg。 剪式螺旋千斤頂,

24、其代號的表征字母為qlj。 自落式螺旋千斤頂,其代號的表征字母為qlz。表2.1 移動式螺旋千斤頂技術(shù)規(guī)格輕重量t頂起高度mm螺桿落下最小高度mm水平移動距離mm自重kg825051017540102805403008012.5300660300851534566030010017.5350660360120203606803601452536069037016530360730370225表2.2 齒條千斤頂?shù)募夹g(shù)規(guī)格型號01型02型起重量t靜負荷1515動負荷1010最大起重高度mm280330鉤面最低高度mm5555機座尺寸長寬,mm260166260166外形尺寸長寬高，mm37016

25、6525414166550自重kg26252.3千斤頂?shù)墓ぷ髟砑胺桨复_定千斤頂有機械千斤頂和液壓千斤頂?shù)葞追N，原理各有不同。從原理上來說，液壓傳動所基于的最根本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比擬小的活塞上面施加的壓力比擬小，而大的活塞上施加的壓力也比擬大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以到達一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來到達力的傳遞。螺旋千斤頂是通過往復扳動手柄，拔爪即推動棘輪間隙回轉(zhuǎn)，小傘齒輪帶動大傘齒輪、使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從而使升降套筒獲得起升或下降，而到達起重拉

26、力的功能，但不如液壓千斤頂簡易?；谶@次課題設(shè)計的要求及其原理分析，我選擇了通用機械式螺旋千斤頂作為這次的設(shè)計題目，在傳動方面選擇螺紋傳動，在設(shè)計中可以很好的利用其自鎖性，同時螺紋的制造相對簡單，本錢低。螺旋式千斤頂?shù)目傮w設(shè)計思路是，通過直接的人力1-2人轉(zhuǎn)動手柄，利用螺紋傳動的原理使螺母、螺桿、螺套直接發(fā)生相對位移從而到達舉高物體的目的，在設(shè)計的過程中還需進行各種計算，比方說耐磨強度，自鎖性校核等等。3 螺旋傳動的設(shè)計與計算3.1螺旋傳動的應用和類型螺旋傳動是利用螺桿絲杠和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動均勻、準確

27、、平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點，在工業(yè)中獲得了廣泛應用。1按螺桿與螺母的相對運動方式，螺旋傳動可以有以下四種運動方式：螺母固定不動，如圖(a)螺桿轉(zhuǎn)動并往復移動，這種結(jié)構(gòu)以固定螺母為主要支承，結(jié)構(gòu)簡單，但占據(jù)空間大。常用于螺旋壓力機、螺旋千斤頂?shù)取Ｂ菽皋D(zhuǎn)動，如圖(b)螺桿做直線移動，螺桿應設(shè)防轉(zhuǎn)機構(gòu)，螺母轉(zhuǎn)動要設(shè)置軸承均使結(jié)構(gòu)復雜，且螺桿行程占據(jù)尺寸故應用較少。螺母旋轉(zhuǎn)并沿直線移動，如圖(c)由于螺桿固定不動，因而二端支承結(jié)構(gòu)較簡單，但精度不高。有些鉆床工作臺采用了這種方式。螺桿轉(zhuǎn)動，如圖(d)螺母做直線運動，這種運動方式占據(jù)空間尺寸小，適用于長行程螺桿。螺桿兩端的軸承和螺母防轉(zhuǎn)機構(gòu)使其結(jié)構(gòu)較復雜。車

28、床絲杠、刀架移動機構(gòu)多采用這種運動方式。 (a) (b) (c) (d)圖3.1 運動方式本次設(shè)計的螺旋千斤頂是運用了上圖a的運動方式，即螺母固定不動。2按照用途不同，螺旋傳動分為三種類型。傳力螺旋以傳遞動力為主，要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力，一般為間歇性工作，工作速度較低，通常要求具有自鎖能力，以下圖3.2螺旋壓力機均為傳力螺旋。圖3.2 螺旋壓力機傳導螺旋以傳遞運動為主，這類螺旋常在較長的時間內(nèi)連續(xù)工作且工作速度較高，傳動精度要求較高，以下圖3.3為機床進給機構(gòu)的螺旋。圖3.3 傳導螺旋調(diào)整螺旋用于調(diào)整并固定零件間的相對位置，一般不經(jīng)常轉(zhuǎn)動，要求能自鎖，有時也要求很高精度，如帶傳動張

29、緊裝置、機床卡盤和精密儀表微調(diào)機構(gòu)的螺旋等。本次設(shè)計的螺旋千斤頂就是運用了傳力螺旋這種傳動類型。3.2螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和用途按照螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，螺旋傳動又可分為滑動摩擦螺旋傳動簡稱滑動螺旋、滾動摩擦螺旋傳動簡稱滾動螺旋和靜壓滑動螺旋傳動簡稱靜壓螺旋?；瑒勇菪齻鲃佑址譃槠胀ɑ瑒勇菪齻鲃雍挽o壓螺旋傳動，且應用較廣，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，本錢低；易于實現(xiàn)自鎖；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。缺點在于當?shù)退倩蜻M行運動微調(diào)時可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；摩擦阻力大，傳動效率低一般為30%50%；螺紋通常采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋有側(cè)向間隙，反向時有空行程；磨損較大。廣泛應用于機床的進給、分度、定位等機構(gòu)，如此次設(shè)計過程中千斤頂?shù)?/p>

30、傳力螺旋。滾動螺旋也稱滾珠絲杠，其特點是摩擦阻力小，傳動效率高90%以上；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，低速時不爬行，啟動時無抖動；螺旋副經(jīng)調(diào)整和預緊可實現(xiàn)高精度定位精度和重復定位精度；傳動具有可逆性，如果運用于禁止逆轉(zhuǎn)的場合，需要加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機構(gòu)；不易摩擦，使用壽命長。缺點為結(jié)構(gòu)復雜，制造困難；抗沖擊能力差。應用于精密和數(shù)控機床、測試機械、儀器的傳動和調(diào)整螺旋，車輛、飛機上的傳動螺旋。滾動螺旋傳動特點：傳動效率高，傳動精度高，起動阻力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，工作壽命長。滾動螺旋傳動應用于機床、汽車、拖拉機、航空軍工等制造業(yè)。滾動螺旋傳動按滾珠循環(huán)方式分為：內(nèi)循環(huán)：滾珠始終和螺桿接觸，兩個封閉循環(huán)回路有兩個反向器，三個

31、封閉循環(huán)回路有三個反向器。特點：流動性好，效率高，經(jīng)向尺寸小。外循環(huán)：別離，工藝性好，分為螺旋式，插管式，擋珠式。靜壓螺旋傳動螺桿與螺母被油膜隔開，不直接接觸。具有摩擦阻力小，傳動效率高達99%；螺母的結(jié)構(gòu)復雜；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象；傳動具有可逆性不需要時應加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機構(gòu)；反向時無空行程，定位精度高，軸向剛力大；磨損小，壽命長等優(yōu)點。其缺點為結(jié)構(gòu)復雜，制造較難，需要一套壓力穩(wěn)定，供油系統(tǒng)要求高。應用于精密機床的進給、分度機構(gòu)的傳動螺旋。3.3螺旋傳動的計算在螺旋傳動中，結(jié)構(gòu)最簡單應用最廣泛的是滑動螺旋，滑動螺旋副工作時，主要承受轉(zhuǎn)矩和軸向拉力或壓力的作用，由于螺桿和螺母的旋合螺紋間存在著較大的

32、相對滑動，因此，其主要失效形式是螺紋牙破損。滑動螺旋的根本尺寸通常根據(jù)耐磨條件確定。對于傳力螺旋還應校核螺桿危險截面的強度；對于青銅或鑄鐵螺母以及承受重載的調(diào)整螺旋應校核其自鎖性；對于精度傳動螺旋應該校核螺桿的剛度；對于受壓螺桿，當其長徑比很大時，應校核其穩(wěn)定性；對于高速長螺桿，應校核其臨界轉(zhuǎn)速；要求自鎖時，多采用單線螺紋，要求高效時，多采用多線螺紋。1一般螺旋機構(gòu)的計算一般螺旋機構(gòu)當螺桿轉(zhuǎn)角rad時，螺母軸向移動的位移Lmm為: L=S/2 式3.1那么式中S為螺旋線導程mm。如果螺桿的轉(zhuǎn)速為n(r/min)時，那么螺母移動速度v(mm/s)為:V=Sn/60 式3.2 2差動螺旋機構(gòu)與復式

33、螺旋機構(gòu)的計算1-機架 2-螺桿 3-螺母 4-導向桿圖3.4 差動螺旋機構(gòu)上圖的螺旋機構(gòu)中，螺桿1上有A、B兩段螺旋，A段螺旋導程為SAmm，B段螺旋導程為SBmm，兩者旋向相同，那么當螺桿轉(zhuǎn)角rad時，螺母軸向移動的位移Lmm為： L=SA-SB/2 式3.3 如果螺桿的轉(zhuǎn)速為n(r/min)時，那么螺母移動速度v(mm/s)為： L=SA-SBn/60 式3.4由上式可知：當A、B兩螺旋的導程SA、SB接近時，螺母可得到微小位移，這種螺旋機構(gòu)稱為差動螺旋機構(gòu)又稱微動螺旋機構(gòu)，常用于分度機構(gòu)、測微機構(gòu)等。如果兩螺旋的旋向相反，那么螺母軸向移動的位移L為：L=SA-SB/2 式3.5移動速度

34、為： VSA-SBn/60 式3.6這種螺旋機構(gòu)稱為復式螺旋機構(gòu)，適合于快速靠近或離開的場合。滑動螺旋傳開工作時，螺桿和螺母主要承受轉(zhuǎn)矩和軸向載荷拉力或壓力的作用，同時在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對滑動?；瑒勇菪齻鲃拥闹饕问绞锹菁y磨損。因此，通常根據(jù)螺旋副的耐磨性條件，計算螺桿中徑及螺母高度，并參照螺紋標準確定螺旋的主要參數(shù)和尺寸，然后再對可能發(fā)生的其他失效逐一進行校核。3.4螺旋傳動的設(shè)計和選材滑動螺旋的結(jié)構(gòu)包括螺桿、螺母的結(jié)構(gòu)形式及其固定和支承結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，當螺桿短而粗且垂直布置時，如起重及加壓裝置的傳力螺旋，可以采用螺母本身作為支承

35、的結(jié)構(gòu)。當螺桿細長且水平布置時，如機床的傳導螺旋絲杠等，應在螺桿兩端或中間附加支承，以提高螺桿工作剛度。螺母結(jié)構(gòu)有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。整體螺母結(jié)構(gòu)簡單，但由磨損而產(chǎn)生的軸向間隙不能補償，只適合在精度要求較低的場合中使用。對于經(jīng)常雙向傳動的傳導螺旋，為了消除軸向間隙并補償旋合螺紋的磨損，通常采用組合螺母或剖分螺母結(jié)構(gòu)。利用螺釘可使斜塊將其兩側(cè)的螺母擠緊，減小螺紋副的間隙，提高傳動精度。傳動用螺桿的螺紋一般采用右旋結(jié)構(gòu)，只有在特殊情況下采用左旋螺紋。螺桿和螺母材料應具有較高的耐磨性、足夠的強度和良好的工藝性。表3.1 螺桿與螺母常用的材料螺紋副材料應用場合螺桿Q235 Q275 4

36、5 50輕載、低速傳動。材料不熱處理40Gr 65Mn 20GrMnTi重載、較高速。材料需經(jīng)熱處理，以提高耐磨性9Mn2V GrWMn 38GrMoAl精密傳導螺旋傳動。材料需經(jīng)熱處理螺母ZcuSn10P1 ZcuSn5Pb5Zn5一般傳動ZcuAL10Fe3 ZcuZn25AL6Fe3Mn重載、低速傳動。尺寸較小或輕載高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)空澆鑄巴士合金或青銅3.5螺旋機構(gòu)耐磨性的計算耐磨性計算尚無完善的計算方法，目前是通過限制螺紋副接觸面上的壓強作為計算條件，其校核公式為：PP 式3.7式中，F(xiàn)為軸向工作載荷N；A為螺紋工作外表投影到垂直于軸向力的平面上的面積mm；d2為螺

37、紋中徑(mm)；P為螺距(mm)；h為螺紋工作高度(mm)，矩形與梯形螺紋的工作高度h=0.5P,鋸齒形螺紋高度h=0.75P；z=H/P為螺紋工作圈數(shù)，H為螺紋高度(mm)，p為許用壓強(MPa)。表3.2 滑動螺旋傳動的許用壓強螺紋副材料滑動副速度/(mmin-1)許用壓強/MPa鋼對青銅低速151825111871012鋼-耐磨鑄鐵61268鋼-灰鑄鐵2.4612131847鋼-鋼低速7.513 淬火鋼-青銅6121013注：4。臨界載荷FC與螺桿的柔度及材料有關(guān)，根據(jù)=的大小選用不同的公式計算。當8590時，根據(jù)歐拉公式計算，即： 式3.15當8590時；對b380MPa的碳素鋼如Q2

38、35、Q275Fc=(304/1.12) 式3.16當8590時，對b470MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼如355、45Fc=(461/2.57) 式3.17當40時，無需進行穩(wěn)定性計算。式中FC為臨界載荷N；E為螺桿材料的彈性模量MPa，對于鋼E=2.06105；I為危險截面的慣性矩mm4，I=，d1為螺桿螺紋內(nèi)徑(mm)；為長度系數(shù)，與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，L為螺桿最大受力長度(mm)；i為螺桿危險截面的慣性半徑(mm)，i=。 式3.18表3.4 長度系數(shù)的選擇螺桿端部結(jié)構(gòu)兩端固定0.5一端固定，一端不完全固定0.6一端固定，一端自由如千斤頂2一端固定，一端鉸支如壓力機0.7兩端鉸支如傳導螺桿1注：用以

39、下方法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時：lo為支承長度，do為支承孔直徑，lo/do3固定。采用滾動支承時：只有徑向約束時為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。注：用以下方法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時：lo為支承長度，do為支承孔直徑，lo/do3固定。采用滾動支承時：只有徑向約束時為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。3.8自鎖性的校核 對于要求自鎖的螺旋傳動，應校核是否滿足自鎖條件，即： 式3.19式中，fV為螺紋副的當量摩擦系數(shù)表3.5 螺旋傳動螺旋副的當量摩擦系數(shù)fV定期潤滑螺旋副材料鋼和青銅鋼和耐磨鑄鐵鋼和鑄鐵鋼和鋼淬火鋼和青銅0.080.100.100.120.120.1

40、50.110.170.060.084螺旋千斤頂本體的設(shè)計斤頂一般由底座1，螺桿4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所組成見圖11。螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)，并上下升降，把托杯上的重物舉起或放落。設(shè)計時某些零件的主要尺寸是通過理論計算確定的，其它結(jié)構(gòu)尺寸那么是根據(jù)經(jīng)驗公式或制造工藝決定的，必要時才進行強度驗算。4.1螺桿螺紋類型的選擇螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，千斤頂常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角=30，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的根本牙形按GB/T5796.12005的規(guī)定。千斤頂?shù)淖枣i行能要好，所以用單線螺紋。4.2選取螺桿的材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、

41、45、55等。在此選用的是55鋼。4.3確定螺桿直徑按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準選取相應公稱直徑d、螺距t及其它尺寸。 計算過程： 滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力p。F(KN):作用域螺桿的軸向力A()螺紋承壓面積螺紋的中徑h螺紋的高度P螺紋的螺距H螺母的高度由于，所以有；對于等腰梯形螺紋，有，一般取1.23.5,所以此處取2.5因為千斤頂?shù)穆輻U與螺母的相互運動是低速滑動，所以兩者的材料均選為鋼，由查表可知，許用壓力p取為10MPa。螺桿螺紋中徑，根據(jù)求得的此螺紋中徑，查表GB/T5796.22005和表GB/T5796.320

42、05有：公稱直徑，螺距，螺桿小徑，螺桿中徑，螺母大徑，螺母小徑，螺母中徑，螺母高度，旋合圈數(shù)。4.4自鎖驗算自鎖條件是v式中：為螺紋中徑處升角；v為當量摩擦角當量摩擦角v=arctanv，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當量摩擦角小1。:當量摩擦系數(shù)；：摩擦系數(shù)；：牙側(cè)角，。摩擦系數(shù)由查表可知，由于千斤頂?shù)倪\動速度是很低的，所以摩擦系數(shù)按起動時區(qū)最大值0.17。至少為，所以有，符合自鎖條件。4.5螺桿結(jié)構(gòu)螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dkdp十0.5mm。由后面的計算可知手柄的直徑=30mm，所以。為了便于切制螺紋，螺紋

43、上端應設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應比螺桿小徑d1約小0.20.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5P=15mm。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。4.6螺桿強度計算對受力較大的螺桿應根據(jù)第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材公式(6.23)，其中扭矩，式中為螺紋中徑處升角，為當量摩擦角。對受力較大的螺桿應根據(jù)第四強度理論交合螺桿強度：或FN螺桿所受的軸向壓；A：螺桿螺紋的危險截面面積； ：螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)；

44、mm螺桿螺紋小徑；T；(MPa)：螺桿材料的許用應力，由前面可知螺桿的材料是55號鋼，查表得其屈服強度，所以其許用應力，由于千斤頂?shù)妮d荷是穩(wěn)定的，許用應力取最大值有。計算：那么有：，符合強度計算的條件。4.7穩(wěn)定性計算細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。Fcr / F 2.5 4。螺桿的臨界載荷Fcr與柔度s有關(guān)，s= l/i，為螺桿的長度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，l為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取lH+5P+(1.41.6)d，i為螺桿危險截面的慣性半徑，假設(shè)危險截面面積A=d12/4，那么(I為螺桿危險截面的軸慣性矩)，當螺桿的柔

45、度s40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時應注意正確確定。臨界載荷，EMPa：螺桿材料的拉壓彈性模量，;I：螺桿危險截面的慣性矩，。該千斤頂一螺母座位支承時，作不完全固定支承，另一端有徑向和軸向約束，為固定支承，所以端部職稱情況是一端固定，一端不完全固定。因此。；，所以經(jīng)過計算螺桿穩(wěn)定。4.8選取螺母材料螺母材料一般可選用青銅，對于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。該千斤頂螺母材料采用45號鋼。4.9確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度H=d2，螺紋工作圈數(shù)，考慮退刀槽的影響，實際螺紋圈數(shù)u = u+1.5(u應圓整)?？紤]到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜

46、大于10，否那么應改選螺母材料或加大d。螺母高度由下式計算：H= ut。，實際螺紋圈數(shù)，實際螺母高度。4.10校核螺紋牙強度一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其它尺寸見圖13。必要時還應對螺母外徑D3進行強度驗算。如圖有：螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，股只需校核螺母的螺紋牙強度。假設(shè)螺母每圈螺紋 所承受的平均壓力為，并作用再螺紋中徑為直徑的圓周上，那么螺紋牙危險截面的剪切強度條件為，螺紋牙危險截面的彎曲強度條件為。式中：bmm：螺紋牙根部的厚度，對于梯形螺紋;lmm:彎曲力臂，；MPa螺母材料的許用切應力，螺母材料為45號鋼，查表可知：；MP

47、a：螺母材料的許用彎曲應力，查表可知：。計算：，符合剪切強度條件； ，符合彎曲強度條件。4.11螺母與底座孔配合螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問的配合常采用或等配合。為了安裝簡便，需在螺母下端圖13和底座孔上端圖17做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應裝置緊定螺釘圖11，緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為612mm。緊定螺釘選擇的是GB/T711985.4.12托杯的設(shè)計與計算托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結(jié)構(gòu)尺寸見圖14。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對滑動，在托杯上外表制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。當螺

48、桿轉(zhuǎn)動時，托杯和重物都不作相對轉(zhuǎn)動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了防止過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。p如圖計算各尺寸：厚度；p為許用壓強，取托杯和螺桿材料p中較小的一個，螺桿p=380MPa，托杯p=235MPa；根據(jù)結(jié)構(gòu)，所以進行強度計算有：滿足強度條件。4.13手柄材料常用Q235和Q215。該千斤頂采用的是Q215。4.14手柄長度Lp板動手柄的力矩：KLp=T1+T2，那么式中：K加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150250N，工作時間較長時為100150N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩，T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩，

49、T2 = (D12+D11) f F/4。T1螺旋副間的摩擦阻力矩，T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4。 手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長度還應加上+50150mm。手柄實際長度不應超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。手柄的實際長度是4.15手柄直徑dp把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑dp，其強度條件為F 或為 dp式中：F手柄材料許用彎曲應力，當手柄材料為Q215和Q235時，F(xiàn)=120Mpa。計算： 所以手柄的直徑。4.16結(jié)構(gòu)手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩

50、端面應加上擋環(huán)圖16，并用螺釘或鉚合固定。因為手柄的精度要求不高，如圖計算選用的螺釘為GB/T68-2000,而擋環(huán)尺寸為D=38mm，厚H=5mm。4.17底座設(shè)計底座材料常用鑄鐵HT150及HT200圖17，鑄件的壁厚不應小于812mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應大些，因此將其外形制成110的斜度。圖中： 為底座下枕墊物的許用擠壓應力。對于木材，取計算：5使用千斤頂?shù)目记绊氈?.千斤頂使用前，應檢查各零件是否靈活可靠，有無損壞，油液是否干凈，油閥、活塞、皮碗是否完好。3.千斤頂工作時，要放在平整堅實的地面上，并要在其下面墊枕木、木板或鋼板來擴大受壓面積，防止塌陷。4.千斤頂安放位置要

51、擺正，頂升時，用力要均勻；卸載時，要檢查重物是否支撐牢固。5.幾臺千斤頂同時作業(yè)時，要動作一致，保證同步頂升和降落。6.螺旋千斤頂和齒條千斤頂，在任何環(huán)境下都可使用。而液壓千斤頂在高溫和低溫條件下不準使用。7.螺旋千斤頂和齒條千斤頂，應在工作面上涂上防銹油，以前少磨損防止銹蝕。液壓千斤頂應按說明書要求，定時清洗和加油。8.螺旋千斤頂和齒條千斤頂?shù)膬?nèi)部要保持清潔，防止泥砂、雜物混入，增加阻力，造成過度磨損，降低使用壽命。同時轉(zhuǎn)動不分要添加潤滑油進行潤滑。9.液壓千斤頂?shù)膬σ浩饕３譂崈簦绠a(chǎn)生渣滓或液體混濁，都會使活塞頂升受到阻礙，致使頂桿伸出速度緩慢，甚至發(fā)生事故。10.液壓千斤頂不準作永久支

52、承。如必須做長時間支撐時，應在重物下面增加支承部件，以保證液壓千斤頂不受損壞。11.齒條千斤頂放松時，不得突然下降，以防止其內(nèi)部機構(gòu)受到?jīng)_擊而損壞，或使搖把跳動傷人。12.各種千斤頂要定期進行維修保養(yǎng)。存放時，要將機體外表涂以防銹油，把頂升局部回落至最低位置，并放在庫房枯燥處，妥善保管。6 設(shè)計總結(jié)將近兩個月的畢業(yè)設(shè)計已告近尾聲，它不僅是大學三年中的最后一個環(huán)節(jié)，也是對三年的學習生活中所學知識的一個匯總和概括，同時也穩(wěn)固了前兩年所學的專業(yè)知識，使我了解到自己學到了什么，理解多少，會運用多少，還有多少知識不了解，需要進一步加深理解，使我們對理論和實際的結(jié)合鋪就了一個接軌點。在本次的設(shè)計中主要做了的工作有，強度校核計算、傳動強度校核、潤滑方式選擇、cad制圖及其裝配，在設(shè)計工程中是我增強了對大