畢業(yè)設(shè)計 螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計

1、畢 業(yè) 設(shè) 計題目 螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計 系別 機電系 專業(yè) 班級 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 日期 設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計設(shè)計要求：設(shè)計一人力驅(qū)動的螺旋千斤頂，其軸向承載能力為F=60000N,要求提升高度為h=150mm；要求耐磨性好，螺母材料為ZCuSn10-1，采用梯形螺紋。使用AoutCAD、Solidworks繪畫裝配圖、零件圖；設(shè)計進度要求：第一周：選擇課題，勾勒根本的設(shè)計思路；第二周：查找與其有關(guān)的資料；第三周：進行螺旋傳動的設(shè)計和計算；第四周：進行千斤頂?shù)脑O(shè)計；第五周：繪制草圖；第六周：完善初稿及草圖使其語言更加簡練、布局更加合理；第七周：整理電子稿；第八周: 再次修改論

2、文，進行辯論。 指導(dǎo)教師簽名： 摘要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、Solidworks等。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(xué)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(yīng)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)

3、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。關(guān)鍵詞：螺旋傳動，體積小，方便，本錢低目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc217012658 摘要 PAGEREF _Toc217012658 h II HYPERLINK l _Toc217012659 1 起重機械的概述 PAGEREF _Toc217012659 h 1 HYPERLINK l _Toc21701

4、2660 2 千斤頂?shù)母攀?PAGEREF _Toc217012660 h 2 HYPERLINK l _Toc217012661 2.1 千斤頂?shù)姆N類 PAGEREF _Toc217012661 h 2 HYPERLINK l _Toc217012662 2.2 千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和技術(shù)規(guī)格 PAGEREF _Toc217012662 h 3 HYPERLINK l _Toc217012663 2.3千斤頂?shù)墓ぷ髟?PAGEREF _Toc217012663 h 5 HYPERLINK l _Toc217012664 3 螺旋傳動的設(shè)計與計算 PAGEREF _Toc217012664 h 6

5、HYPERLINK l _Toc217012665 3.1螺旋傳動的應(yīng)用和類型 PAGEREF _Toc217012665 h 6 HYPERLINK l _Toc217012666 3.2螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和用途 PAGEREF _Toc217012666 h 8 HYPERLINK l _Toc217012667 3.3螺旋傳動的計算 PAGEREF _Toc217012667 h 9 HYPERLINK l _Toc217012668 3.4螺旋傳動的設(shè)計和選材 PAGEREF _Toc217012668 h 10 HYPERLINK l _Toc217012669 3.5螺旋機構(gòu)耐磨性的計

6、算 PAGEREF _Toc217012669 h 11 HYPERLINK l _Toc217012670 3.6螺母螺紋牙的計算 PAGEREF _Toc217012670 h 12 HYPERLINK l _Toc217012671 3.7螺桿強度和穩(wěn)定性的校核 PAGEREF _Toc217012671 h 13 HYPERLINK l _Toc217012672 強度的校核 PAGEREF _Toc217012672 h 13 HYPERLINK l _Toc217012673 穩(wěn)定性的校核 PAGEREF _Toc217012673 h 14 HYPERLINK l _Toc217

7、012674 3.8自鎖性的校核 PAGEREF _Toc217012674 h 15 HYPERLINK l _Toc217012675 4千斤頂?shù)脑O(shè)計 PAGEREF _Toc217012675 h 16 HYPERLINK l _Toc217012676 4.1選擇材料 PAGEREF _Toc217012676 h 16 HYPERLINK l _Toc217012677 4.2耐磨性計算 PAGEREF _Toc217012677 h 17 HYPERLINK l _Toc217012678 4.3螺母外部尺寸計算 PAGEREF _Toc217012678 h 18 HYPERLI

8、NK l _Toc217012679 4.4手柄設(shè)計計算 PAGEREF _Toc217012679 h 19 HYPERLINK l _Toc217012680 4.5螺桿穩(wěn)定性校核 PAGEREF _Toc217012680 h 20 HYPERLINK l _Toc217012681 5 螺旋千斤頂圖形的繪制 PAGEREF _Toc217012681 h 21 HYPERLINK l _Toc217012682 6 使用千斤頂?shù)目记绊氈?PAGEREF _Toc217012682 h 23 HYPERLINK l _Toc217012683 7 設(shè)計總結(jié) PAGEREF _Toc217

9、012683 h 24 HYPERLINK l _Toc217012684 致謝 PAGEREF _Toc217012684 h 25 HYPERLINK l _Toc217012685 參考文獻 PAGEREF _Toc217012685 h 261 起重機械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

10、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(fù)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

11、。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(fù)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(dǎo)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(fù)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，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

12、，另一方面也會造成很大的經(jīng)濟損失。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。(參考文獻4)2 千斤頂?shù)母攀銮Ы镯斢纸信e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

13、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

14、用的張拉機具，在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時，對預(yù)應(yīng)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)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(fù)搬動手柄時，撐牙推動棘輪組間歇回轉(zhuǎn)，小錐

15、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

16、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,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kg8250510

17、17540102805403008012.5300660300851534566030010017.5350660360120203606803601452536069037016530360730370225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，mm370166525414166550自重kg26252.3千斤頂?shù)墓ぷ髟砬Ы镯斢袡C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

18、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(fù)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，而到達起重拉力的功能，但不如液壓千斤頂簡易。(此局部參考文獻4和5) 3 螺旋傳動的設(shè)計與計算3.1螺旋傳動的應(yīng)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?/p>

19、線運動，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、平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點，在工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)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(fù)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)?。螺母轉(zhuǎn)動，如圖(b)螺桿做直線移動，螺桿應(yīng)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(fù)雜，且螺桿行程占據(jù)尺寸故應(yīng)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

20、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(fù)雜。車床絲杠、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(dǎo)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(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋用于調(diào)整并固定零件間的相對位置，

21、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。滑動螺旋傳動又分為普通滑動螺旋傳動和靜壓螺旋傳動，且應(yīng)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(yīng)

22、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)膫髁β菪?。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(yù)緊可實現(xiàn)高精度定位精度和重復(fù)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(fù)雜，制造困難；抗沖擊能力差。應(yīng)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(yīng)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

23、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(fù)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(yīng)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(fù)雜，制造較難，需要一套壓力穩(wěn)定，供油系統(tǒng)要求高。應(yīng)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(yīng)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

24、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(yīng)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(yīng)校核其自鎖性；對于精度傳動螺旋應(yīng)該校核螺桿的剛度；對于受壓螺桿，當其長徑比很大時，應(yīng)校核其穩(wěn)定性；對于高速長螺桿，應(yīng)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(dǎo)程mm。如果螺桿的轉(zhuǎn)速為n(r/min)時，那么螺母移動速度v(m

25、m/s)為:V=Sn/60 式3.2 2差動螺旋機構(gòu)與復(fù)式螺旋機構(gòu)的計算1-機架 2-螺桿 3-螺母 4-導(dǎo)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(dǎo)程為SAmm，B段螺旋導(dǎo)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(dǎo)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

26、母軸向移動的位移L為：L=SA-SB/2 式3.5移動速度為： VSA-SBn/60 式3.6這種螺旋機構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機構(gòu)，適合于快速靠近或離開的場合?；瑒勇菪齻鏖_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

27、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的結(jié)構(gòu)。當螺桿細長且水平布置時，如機床的傳導(dǎo)螺旋絲杠等，應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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

28、螺母常用的材料螺紋副材料應(yīng)用場合螺桿Q235 Q275 45 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(dǎo)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

29、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

30、： 式3.15當8590時；對b380MPa的碳素鋼如Q235、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

31、端固定，一端鉸支如壓力機0.7兩端鉸支如傳導(dǎo)螺桿1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。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(yīng)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

32、淬火鋼和青銅0.080.100.100.120.120.150.110.170.060.084千斤頂?shù)脑O(shè)計軸向載荷F=60000N,最大舉升高度為150mm. 方案圖如下所示：1托杯 2手臂 3銷 4手柄 5擋環(huán) 6螺套7螺桿 8螺釘 9底座圖4.1 千斤頂剖視圖4.1選擇材料由上表螺桿與螺母常用的材料選材料為45鋼，由手冊查=360Mpa；為了提高耐磨性，螺母選較軟的材料錫青銅為ZCuSn10P-1，由上表知鋼對青銅低速時，對人力驅(qū)動可提高20%，即=，螺母為整體螺母。，取。選螺紋牙為梯形。4.2耐磨性計算1取，那么計算d2 式4.1 由手冊查得：2計算螺母高H： 式4.23計算旋合圈數(shù)z：

33、 式4.34校核螺紋副自鎖性： 式4.4由上表查得，滿足自鎖條件。5螺母螺紋牙強度校核：由上表查得青銅螺母螺紋牙許用彎曲應(yīng)力許用剪切應(yīng)力；梯形螺紋螺紋牙根寬度mm；梯形螺紋螺紋牙工作高度。那么：彎曲強度校核： 合格 式4.5剪切強度校核：，合格 式4.66螺桿強度校核：由上表查得螺桿許用應(yīng)力 式4.7螺桿所受轉(zhuǎn)矩：式4.8螺桿強度校核： 合格 式4.94.3螺母外部尺寸計算1計算確定D3螺母懸置局部受拉伸和扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用，為計算簡單，將F增大30%，按拉伸強度計算得：= 式4.10式中，為螺母材料的許用拉伸應(yīng)力，可取=0.83b，由上表取b=50Mpa，因此=0.83b=41.5Mpa。故 D3

34、 式4.11取D3=65 mm2確定D1和a按經(jīng)驗公式D1=1.31.4D3及a=可求：D1=1.31.465=84.5-91mm 取D1=86 mm 式4.12a= 取a=20mm 式4.133校核凸緣支承外表的擠壓強度，強度條件為：p=p 合格 式4.144 校核凸緣根部彎曲強度：p=所以合格 式4.155校核凸緣根部剪切強度，強度條件為：= 式4.16式中，螺母材料的許用切應(yīng)力=35Mpa 故：= 合格 式4.174.4手柄設(shè)計計算1拖杯與手柄的結(jié)構(gòu)：確定手柄長度，那么手柄上的工作轉(zhuǎn)矩為：T=FHLH=T1+T2= 式4.18式中，T1、T2分別為螺紋副摩擦力矩及拖杯與接觸面摩擦力矩Nm

35、m；fc=0.15為拖杯與支承面的摩擦系數(shù)；D0為托杯底座與支承面接觸局部外徑mm，由經(jīng)驗公式確定，取mm；d0為托杯底座與支承面接觸局部內(nèi)徑mm，取d0=20mm,FH為手作用在手柄上的力N,如一人連續(xù)工作，手作用力通常取FH=150200N,取FH=200N；LH為手柄有效長度mm。因此，200 LH= 式4.19得：LH=1777.56 mm 取LH=1778 mm2確定手柄直徑dk選手柄材料為45鋼，S=360MPa,許用彎曲應(yīng)力=140180 Mpa，取b=160 Mpa。手柄的彎曲強度條件為：b= 式4.20因此，dK, 取dK=30mm 式4.21托杯其他局部尺寸為：托杯高 取h=70 mm式4.22鉸支頭高 取h1=55 mm式4.234.5螺桿穩(wěn)定性校核(1)計算柔度=螺桿一端固定，一端自由，長度系數(shù)=2；螺桿最大受力長度L由起重高度、螺母高H、鉸支頭高及螺桿軸向預(yù)留余量決定，其中。因此，螺桿的工作長度，螺桿危險截面慣性半徑i= 。 = 式4.24(2)計算臨界載荷：I=式4.25因此：FC=474101.68N式4.26=7.9S=4 合格5 螺旋千斤頂圖形的繪制要繪制螺旋千斤頂?shù)难b配圖，首先應(yīng)中選定繪圖比例和圖幅后布置視圖，先確定各視圖的位置，畫出主要軸線、中心線及基準線。然后開始畫底圖，按照“先主后次的原那么，沿裝配軸線按裝配關(guān)系依次畫出底座螺套