機械零部件設(shè)計 第2版 課件 學(xué)習(xí)情境3 設(shè)計螺旋千斤頂

《機械零部件設(shè)計》

情境三

設(shè)計

螺旋千斤頂

1、了解螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成和工作原理；2、掌握螺紋連接的基本知識；3、了解螺旋傳動的類型、結(jié)構(gòu)和用途；4、掌握螺旋傳動的設(shè)計方法；5、根據(jù)使用條件自行設(shè)計螺旋千斤頂，能正確繪制螺旋千斤頂?shù)难b配圖和零件圖；6、初步學(xué)會編寫設(shè)計計算說明書。學(xué)習(xí)目標任務(wù)一螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)分析

任務(wù)二螺旋傳動的設(shè)計任務(wù)三螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計計算工作任務(wù)任務(wù)一螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)分析工作任務(wù)1、了解螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和工作原理；2、掌握螺紋連接的基本知識。學(xué)習(xí)目標1、螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)；2、螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟恚?、螺紋連接的基本知識。主要內(nèi)容1、千斤頂?shù)墓δ芎吞攸c

千斤頂是一種起重高度小于1m的最簡單輕小起重設(shè)備，它使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)頂起重物。功能：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。特點：其結(jié)構(gòu)輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。一、螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和工作原理2、千斤頂?shù)姆诸?/p>

一、螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和工作原理千斤頂種類按結(jié)構(gòu)特征齒條千斤頂螺旋千斤頂液壓（油壓）千斤頂按動力裝置電動千斤頂手動千斤頂電動手動兩用千斤頂3、結(jié)構(gòu)主要由托杯、手柄、螺母、螺桿、底座等組成，如右圖所示。4、工作原理利用螺旋傳動來頂起重物或放下重物。一、螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和工作原理1—托杯；2—手柄；3—螺母；4—緊定螺釘；5—螺桿；6—底座；7—螺栓；8—擋圈螺旋千斤頂工作安全保障：精益求精、標準規(guī)范英國航空BAC-111客機事故1990年6月10日，英國航空公司一架BAC-111客機在爬升至17,300英尺的高度時駕駛室突然發(fā)出巨響，飛機主駕駛前方的擋風(fēng)玻璃突然掉落，機長大半身體被吸出機外，全靠空乘拉住才幸免于難。事后調(diào)查員發(fā)現(xiàn)，該飛機于出事前27小時曾被更換擋風(fēng)玻璃，可是安裝在擋風(fēng)玻璃里的90顆螺絲釘中，有84顆的直徑為0.026英寸，比標準的小；其余的6顆的長度為0.1英寸，比標準的短。思考題如何設(shè)計出一個工作可靠、操作安全、加工方便和經(jīng)濟螺旋千斤頂？設(shè)計時應(yīng)該注意哪些事項？設(shè)計之前應(yīng)該儲備哪些方面的知識？

1．螺紋的分類和主要參數(shù)（1）螺紋的分類

1）根據(jù)螺紋在圓柱面上的位置，螺紋可分為外螺紋和內(nèi)螺紋，內(nèi)外螺紋共同組成螺旋副用于連接和傳動。

2）根據(jù)螺紋的螺旋線繞行方向的不同，螺紋可分為：

左旋螺紋和右旋螺紋二、螺紋連接的基本知識

二、螺紋連接的基本知識左旋螺紋和右旋螺紋

（1）螺紋的分類

3）根據(jù)螺紋螺旋線的數(shù)目，可將螺紋分為：

單線螺紋和多線螺紋單線螺紋主要用于連接，多線螺紋主要用于傳動。二、螺紋連接的基本知識

二、螺紋連接的基本知識單線螺紋和多線螺紋

1．螺紋的分類和主要參數(shù)（1）螺紋的分類二、螺紋連接的基本知識4）根據(jù)螺紋軸向剖面的形狀即螺紋的牙型，可分為：三角形矩形梯形鋸齒形主要用于連接多用于傳動二、螺紋連接的基本知識

（2）螺紋的主要參數(shù)

1）外徑（大徑）d（D）——與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑，亦稱公稱直徑。

2）內(nèi)徑（小徑）d1(D1)——與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑。

3）中徑d2——在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想柱面的直徑，d2≈0.5(d+d1)。二、螺紋連接的基本知識

4）螺距P——相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應(yīng)兩點間的軸向距離5）導(dǎo)程（S）——同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對應(yīng)兩點間的軸向距離6）線數(shù)n——螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造，n≤4

螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S=nP

二、螺紋連接的基本知識

7）螺旋升角λ——中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角8）牙型角α——螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角9）牙型斜角β——螺紋牙的側(cè)邊與螺紋軸線垂直平面的夾角2．螺紋連接的基本類型二、螺紋連接的基本知識(1)螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接2．螺紋連接的基本類型二、螺紋連接的基本知識(2)雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接2．螺紋連接的基本類型二、螺紋連接的基本知識(3)螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接2．螺紋連接的基本類型二、螺紋連接的基本知識(4)緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接3．螺紋的預(yù)緊和防松（1）螺紋的預(yù)緊一般螺紋連接在裝配的時候都必須擰緊，稱為預(yù)緊。預(yù)緊的目的是防止工作時連接出現(xiàn)縫隙和滑移，增強連接的可靠性、緊密性和防松能力。預(yù)緊的螺栓連接稱為緊連接，不預(yù)緊的螺栓連接稱為松連接。預(yù)緊的目的是增強螺栓連接的可靠性，提高緊密性和防止松脫。對于受拉力作用的螺栓連接，還可提高螺栓的疲勞強度；對于受橫向載荷的緊螺栓連接，有利于增大連接中的摩擦力。預(yù)緊使螺栓所受到的拉力稱為預(yù)緊力。如果預(yù)緊力過小，則會使連接不可靠；若預(yù)緊力過大，則會導(dǎo)致連接件的損壞。二、螺紋連接的基本知識3．螺紋的預(yù)緊和防松（1）螺紋的預(yù)緊

對于一般的連接，可憑經(jīng)驗來控制預(yù)緊力的大小，但對重要的連接就要嚴格控制其預(yù)緊力，可通過控制擰緊力矩來實現(xiàn)。生產(chǎn)中常用測力矩扳手（見下圖（a））和定力矩扳手（見下圖（b））來控制擰緊力矩。要求較精確控制時，則可采用測螺栓伸長變形的方法，見下頁圖。二、螺紋連接的基本知識(a)測力矩扳手；(b)定力矩扳手3．螺紋的預(yù)緊和防松（1）螺紋的預(yù)緊

二、螺紋連接的基本知識測量螺栓伸長量的方法3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松連接中常用的單線螺紋和管螺紋都能滿足自鎖條件，即螺紋升角λ小于當量摩擦角φ，在靜載荷或沖擊振動不大、溫度變化不大時，不會自行松脫。但在沖擊、振動載荷或變載荷下，當溫度變化大時，連接有可能松動，甚至松脫，這就可能發(fā)生事故。所以在設(shè)計時，必須考慮防松問題。常用的防松方法：二、螺紋連接的基本知識摩擦防松機械防松:不可拆防松彈簧墊圈對頂螺母尼龍圈鎖緊螺母開口銷圓螺母用止動墊片止動墊片串聯(lián)鋼絲3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識摩擦防松3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識對頂螺母摩擦防松3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識尼龍圈鎖緊螺母摩擦防松3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識開口銷機械防松3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識圓螺母用止動墊片機械防松3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識止動墊片機械防松3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識串聯(lián)鋼絲機械防松3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識沖點法不可拆防松3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識粘合法不可拆防松3．螺紋的預(yù)緊和防松（2）螺紋的防松

二、螺紋連接的基本知識焊點法不可拆防松4．螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計

機器中多數(shù)螺紋連接件一般都是成組使用的，其中螺栓組連接最具典型性。在對螺栓組連接進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾方面的問題：

（1）接合面的幾何形狀通常設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀（見下頁圖），使螺栓組的幾何中心與接合面的形心重合，保證接合面受力均勻，且便于加工制造。二、螺紋連接的基本知識4．螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、螺紋連接的基本知識螺栓組連接接合面常用形狀（2）螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理二、螺紋連接的基本知識

（3）受橫向載荷的螺栓組，應(yīng)避免沿橫向載荷方向布置過多的螺栓（一般不超過8個），以免受力不均勻。（4）同一組螺栓在連接中，各螺栓的直徑和材料均應(yīng)相同。分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)取3、4、6、8、12等，以便于畫線和分度。二、螺紋連接的基本知識

（5）螺栓組排列應(yīng)有一定的間距，螺栓中心線與機體壁之間、螺栓相互之間的距離應(yīng)根據(jù)扳手空間大小和連接的密封性要求確定。下圖所示的扳手空間尺寸可查手冊，對壓力容器密封性要求較高的重要連接的螺栓排列的間距不得大于下頁表表的推薦值。二、螺紋連接的基本知識

二、螺紋連接的基本知識

螺栓間距

（6）應(yīng)避免螺栓承受偏心載荷（見下圖）。為減小載荷相對于螺栓軸心的偏距，以保證螺栓頭部支承面平整并與螺栓軸線相垂直，被連接件上應(yīng)采用凸臺、沉頭座或斜面墊圈（見下圖）結(jié)構(gòu)。二、螺紋連接的基本知識1．螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成和工作原理；2．螺紋的類型和主要參數(shù)；3．螺紋連接的基本類型和標準螺紋連接件；4．螺紋的預(yù)緊和防松；5．螺栓組連接結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮的幾個問題。小結(jié)《機械零部件設(shè)計》

情境三

設(shè)計

螺旋千斤頂

1、了解螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成和工作原理；2、掌握螺紋連接的基本知識；3、了解螺旋傳動的類型、結(jié)構(gòu)和用途；4、掌握螺旋傳動的設(shè)計方法；5、根據(jù)使用條件自行設(shè)計螺旋千斤頂，能正確繪制螺旋千斤頂?shù)难b配圖和零件圖；6、初步學(xué)會編寫設(shè)計計算說明書。學(xué)習(xí)目標任務(wù)一螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)分析

任務(wù)二螺旋傳動的設(shè)計任務(wù)三螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計計算工作任務(wù)任務(wù)二螺旋傳動的設(shè)計工作任務(wù)1．了解螺旋傳動類型、結(jié)構(gòu)和用途；2．掌握螺旋傳動的設(shè)計方法。學(xué)習(xí)目標1．螺旋傳動的用途和運動方式；2．螺旋傳動的分類；3．滑動螺旋傳動的設(shè)計。主要內(nèi)容

1．螺旋傳動的用途

螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求，主要用于將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。一、螺旋傳動的用途和運動方式

2．螺旋傳動的運動方式

一、螺旋傳動的用途和運動方式

2．螺旋傳動的運動方式

一、螺旋傳動的用途和運動方式

2．螺旋傳動的運動方式

一、螺旋傳動的用途和運動方式

2．螺旋傳動的運動方式

一、螺旋傳動的用途和運動方式

1．根據(jù)用途的不同分類

（1）傳力螺旋應(yīng)保證螺旋具有足夠的強度和剛度，同時一般還應(yīng)具有自鎖能力。二、螺旋傳動的分類

1．根據(jù)用途的不同分類

（2）傳導(dǎo)螺旋—進給機構(gòu)要求有較高的傳動精度。

二、螺旋傳動的分類

1．根據(jù)用途的不同分類

要求有可靠的自鎖性能和精度。

（3）調(diào)整螺旋-千分尺（3）調(diào)整螺旋-虎鉗鉗口調(diào)節(jié)機構(gòu)二、螺旋傳動的分類

2．根據(jù)摩擦性質(zhì)的不同分類

（1）滑動螺旋：在傳動中螺桿與螺母間產(chǎn)生滑動摩擦。（2）滾動螺旋：螺旋副作相對運動時產(chǎn)生滾動摩擦的螺旋，也稱滾珠絲杠。（3）靜壓螺旋：將靜壓原理應(yīng)用于螺旋傳動中。二、螺旋傳動的分類

1.滑動螺旋傳動的結(jié)構(gòu)

（1）支承結(jié)構(gòu)當螺桿長徑比小且垂直布置時（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的結(jié)構(gòu)。當螺桿長徑比大且水平布置時（如機床絲杠等），應(yīng)在螺桿兩端或中間附加支承，以提高螺桿的工作剛度。

三、滑動螺旋傳動的設(shè)計（2）螺母的結(jié)構(gòu)：有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。（a）整體螺母（b）組合螺母（c）剖分螺母不能調(diào)整間隙

楔塊作用可調(diào)間隙便于操作三、滑動螺旋傳動的設(shè)計（3）螺桿的結(jié)構(gòu)：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，如為了符合操作習(xí)慣，車床的橫向進給絲杠螺紋即采用左旋螺紋。螺紋牙形可采用梯形、矩形和鋸齒形，常用梯形和鋸齒形螺紋。三、滑動螺旋傳動的設(shè)計

2.滑動螺旋傳動的材料選擇

三、滑動螺旋傳動的設(shè)計應(yīng)力-應(yīng)變曲線

3.滑動螺旋傳動的設(shè)計計算（1）耐磨性計算

三、滑動螺旋傳動的設(shè)計

3.滑動螺旋傳動的設(shè)計計算（2）自鎖性驗算

（3）螺桿強度校核

三、滑動螺旋傳動的設(shè)計

3.滑動螺旋傳動的設(shè)計計算（4）螺母螺紋牙強度計算

三、滑動螺旋傳動的設(shè)計

3.滑動螺旋傳動的設(shè)計計算（5）穩(wěn)定性計算

三、滑動螺旋傳動的設(shè)計1．螺旋傳動的用途和傳動方式；2．螺旋傳動的分類；3．滑動螺旋傳動的設(shè)計方法。小結(jié)《機械零部件設(shè)計》

情境三

設(shè)計

螺旋千斤頂

1、了解螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成和工作原理；2、掌握螺紋連接的基本知識；3、了解螺旋傳動的類型、結(jié)構(gòu)和用途；4、掌握螺旋傳動的設(shè)計方法；5、根據(jù)使用條件自行設(shè)計螺旋千斤頂，能正確繪制螺旋千斤頂?shù)难b配圖和零件圖；6、初步學(xué)會編寫設(shè)計計算說明書。學(xué)習(xí)目標任務(wù)一螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)分析

任務(wù)二螺旋傳動的設(shè)計任務(wù)三螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計計算工作任務(wù)任務(wù)三螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計計算工作任務(wù)1、能根據(jù)使用條件自行設(shè)計螺旋千斤頂；2、能正確繪制出螺旋千斤頂?shù)难b配圖和零件工作圖；3、初步學(xué)會編寫設(shè)計計算說明書。學(xué)習(xí)目標1.設(shè)計任務(wù)設(shè)計一螺旋千斤頂，最大起重量F=40kN，最大起重高度h′=180mm，采用單頭梯形螺紋，螺旋應(yīng)有自鎖性，其運動簡圖如右圖所示。一、螺旋千斤頂設(shè)計任務(wù)分析2.設(shè)計要求（1）能滿足把40kN的物體舉起180mm的高度，并能平穩(wěn)下降，具有足夠的壽命。（2）螺桿在上升和下降的過程中，可以停在任一中間位置，而不自行落下（即能夠自鎖）。（3）一人操作，人手推力不可過大，以免操作者過分疲勞。（4）螺旋千斤頂?shù)闹С忻媾c被舉起重物之間不能有相對滑動，千斤頂與地面應(yīng)有足夠大的接觸面積。如果地面太松軟，可以墊木板。（5）在保證上述要求的同時，還應(yīng)保證工作可靠、操作安全、加工方便和經(jīng)濟等。1.設(shè)計過程和步驟

二、螺旋千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析計算（1）選擇材料（2）計算耐磨性、設(shè)計螺旋副尺寸（3）校核螺紋副自鎖