汽車螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計題目汽車千斤頂?shù)脑O(shè)計系別機(jī)械學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級08本一姓名學(xué)號指導(dǎo)教師日期2012年4月2日星期一設(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：1、 設(shè)計一人力驅(qū)動的螺旋千斤頂，起重載荷F=3.2t=32000N,要求最小高度150mm最大高度240mm；2、 了解螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟?，掌握其設(shè)計方法；3、 本型號螺旋千斤頂?shù)倪x型布局、總體設(shè)計與結(jié)構(gòu)計算，實(shí)現(xiàn)頂起自鎖與下落功能；4、 完成A0號本型號千斤頂總裝圖一張，A1號部裝圖一張，A4號零件圖三張；設(shè)計進(jìn)度要求：1. 實(shí)習(xí)、翻譯與資料準(zhǔn)備三周（2010-3-2至2010-3-19）；2. 總體方案設(shè)計兩周（

2、2010-3-2至2010-3-13）；3. 硬件設(shè)備選型兩周（2010-3-22至2010-4-2）；4. 詳細(xì)設(shè)計和計算三周（2010-4-5至2010-4-23）；5. 繪圖三周（2010-4-26至2010-5-14）；6. 編寫設(shè)計說明書及答辯三周（2010-5-16至20指導(dǎo)教師（簽名）:_目 錄摘要3第一章 起重機(jī)械的概述4第二章 千斤頂?shù)母攀?2.1 千斤頂?shù)姆N類52.2 千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)62.3千斤頂?shù)墓ぷ髟?第三章 螺旋傳動的設(shè)計與計算83.1螺旋傳動的應(yīng)用和類型83.2螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和用途93.3螺旋傳動的計算113.4螺旋傳動的設(shè)計和選材123.5螺旋機(jī)構(gòu)耐磨性的計算13

3、3.6螺母螺紋牙的計算143.7螺桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性的校核153.7.1強(qiáng)度的校核153.7.2穩(wěn)定性的校核153.8自鎖性的校核17第四章 千斤頂?shù)脑O(shè)計184.1螺桿的設(shè)計計算184.1.1.選擇材料184.1.2.確定螺桿直徑194.1.3.螺紋副自鎖性驗(yàn)算：194.1.4.螺桿強(qiáng)度校核204.1.5.螺桿穩(wěn)定性校核214.2螺母的設(shè)計計算224.2.1選取螺母材料224.2.2確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)N224.2.3校核螺紋牙強(qiáng)度234.2.4螺母外部尺寸計算234.3手柄設(shè)計計算244.3.1拖杯與手柄的結(jié)構(gòu)：244.3.2確定手柄直徑dk254.3.3擋圈254.4托杯的設(shè)計計算264

4、.5底座的設(shè)計274.6安裝要求28第五章 螺旋千斤頂圖形的繪制29第六章 使用千斤頂?shù)淖⒁馐马?xiàng)31第七章 設(shè)計總結(jié)32致謝33參考文獻(xiàn)33摘要千斤頂是一種起重高度小(小于1)的最簡單的起重設(shè)備。主要用于廠礦、交通運(yùn)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)輕巧堅固、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。螺旋千斤頂采用機(jī)械傳動，主要有螺桿、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(diǎn)運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計方面的知識，另外還運(yùn)用了輔

5、助繪圖工具AoutCAD、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(yùn)用了大量的科學(xué)加工理論及計算公式，對它進(jìn)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，造價成本低，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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能和目標(biāo)的方案，結(jié)構(gòu)和選材。制造方法以及產(chǎn)品運(yùn)行，使用和維修方法?，F(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的要求不對傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品高的多，因而在產(chǎn)品開發(fā)和改進(jìn)過程中只有全面深入地運(yùn)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(jī)械產(chǎn)品愈來愈苛刻的要求，提高其市場競爭能力。關(guān)鍵

6、詞：螺旋傳動，體積小，方便，成本低第一章 起重機(jī)械的概述起重機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)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(jī)是機(jī)械化作業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，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(jī)已成為主要的生產(chǎn)力要素，在生產(chǎn)中進(jìn)行著高效的工作，構(gòu)成合理組織批量生產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標(biāo)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(jī)械由運(yùn)動機(jī)械、承載機(jī)構(gòu)、動力源和控制設(shè)備以及安全裝備、信號指示裝備等組成；是一種以間歇作業(yè)方式對物料進(jìn)

7、行起升，下降和水平移動的搬運(yùn)機(jī)械。起重機(jī)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(jī)械廣泛用于交通運(yùn)輸業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)和農(nóng)業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)各部門及人們?nèi)粘Ｉ钪小?在實(shí)際生產(chǎn)中，我們總是會遇到一些將重物如機(jī)床笨重的箱子井下的軌道等在沒有起吊設(shè)備的情況下移動或抬起的情況，僅靠工人操作是很難實(shí)現(xiàn)的，這時我們就需要用到千斤頂。千斤頂與我們的生活息息相關(guān)，在各行各業(yè)如建筑鐵路汽車維修等部門均得到廣泛的應(yīng)用，因此千斤頂技術(shù)的發(fā)展將直接或間接影響到這些部門的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作，而螺旋千斤頂又是千斤頂?shù)囊环N，螺旋千斤頂是由人力通過螺旋副傳動，其結(jié)

8、構(gòu)緊湊，成本較低，使用攜帶較為方便；能長期支持重物，最大起重量已達(dá)100噸，應(yīng)用廣泛。通過研究螺旋千斤頂?shù)膬?nèi)部結(jié)構(gòu)，工作原理，使我們對千斤頂有進(jìn)一步的了解，使我們更加科學(xué)合理的應(yīng)用千斤頂。而千斤頂又屬于起重機(jī)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。 第二章 千斤頂?shù)母攀?千斤頂又叫舉重器、頂重機(jī)、頂升機(jī)等，是一種用比較小的力就能把重物頂升、下降或移位的簡單起重機(jī)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(yùn)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)輕巧堅固、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

9、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(dá)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(jī)械式和液壓式，機(jī)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。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。但液壓千斤頂傳動的缺點(diǎn)是：(1)液壓千斤頂系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓千斤頂傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比。(2)液壓千斤頂傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體粘性變化，引起運(yùn)動特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫

10、度變化很大的環(huán)境條件下工作。(3)為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。(4)液壓千斤頂傳動要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。(5)液壓千斤頂系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。 螺旋千斤頂?shù)闹鬏S外表用鉻處理可增加使用壽命；其高度低，適用于一般窄小空間之作業(yè)需求，楊程短，可多次的墊高使用，它是由人力通過螺旋副傳動，其結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低，使用攜帶較為方便；能長期支持重物，最大起重量已達(dá)100噸，使用更為廣泛。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(jìn)而頂

11、起或下落重物。在工程施工時，YQ型手動液壓千斤頂（或稱移溜千斤頂）是一種內(nèi)回液雙作用的液壓機(jī)構(gòu)。使用較多。這種千斤頂質(zhì)量輕，效率高，使用和搬運(yùn)也比較方便，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(jī)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。絕大時候使用穿心式。 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、頂壓活塞及彈簧等部分組成。它的特點(diǎn)是：沿拉伸機(jī)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、固定式LQ型螺旋千斤頂和移動式螺旋千斤頂三大類。（1）固

12、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；（2）固定式LQ型螺旋千斤頂結(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(dāng)往復(fù)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2.1 螺旋千斤頂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)備安裝施工中使用起來就很方很。如右圖：2.2 千斤頂

13、的結(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。2.3千斤頂?shù)墓ぷ髟?千斤頂有機(jī)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基本的原理就是帕斯卡原理，

14、就是說，液體各處的壓強(qiáng)是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，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，這樣就可以達(dá)到一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達(dá)到力的傳遞。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，而達(dá)到起重拉力的功能，它是由人力通過螺旋副傳動，其結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低，使用攜帶較為方便；能長期支持重物，最大起重量已達(dá)100噸，使用更為廣泛。第三章 螺旋傳動的設(shè)計與計算3.1螺旋傳動的應(yīng)用和類型

15、螺旋傳動是利用螺桿（絲杠）和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，同時傳遞運(yùn)動和動力。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動均勻、準(zhǔn)確、平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。（1）按螺桿與螺母的相對運(yùn)動方式，螺旋傳動可以有以下四種運(yùn)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(jī)、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(jī)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

16、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(yùn)動，這種運(yùn)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(jī)構(gòu)使其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。車床絲杠、刀架移動機(jī)構(gòu)多采用這種運(yùn)動方式。 (a) (b) (c) (d)(c)(d)圖3.1 運(yùn)動方式本次設(shè)計的螺旋千斤頂是運(yùn)用了上圖（a）的運(yùn)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，下圖3.2螺旋壓力機(jī)均為傳力螺旋。傳導(dǎo)螺旋以傳遞運(yùn)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，

17、下圖3.3為機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺旋。圖3.2 螺旋壓力機(jī)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，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(jī)床卡盤和精密儀表微調(diào)機(jī)構(gòu)的螺旋等。本次設(shè)計的螺旋千斤頂就是運(yùn)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）。滾動螺旋也稱滾珠絲杠，其特點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動效率高（90%以上）；運(yùn)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(shí)現(xiàn)高精度定位精度和重復(fù)定位精度；傳動具

18、有可逆性，如果運(yùn)用于禁止逆轉(zhuǎn)的場合，需要加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；不易摩擦，使用壽命長。缺點(diǎn)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(jī)床、測試機(jī)械、儀器的傳動和調(diào)整螺旋，車輛、飛機(jī)上的傳動螺旋。滾動螺旋傳動特點(diǎn)：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(jī)床、汽車、拖拉機(jī)、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，三個封閉循環(huán)回路有三個反向器。特點(diǎn)：流動性好，效率高，經(jīng)向尺寸小。外循環(huán)：分離，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

19、小，傳動效率高（達(dá)99%）；螺母的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；運(yùn)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(jī)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(diǎn)。其缺點(diǎn)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(jī)床的進(jìn)給、分度機(jī)構(gòu)的傳動螺旋?；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(yīng)用較廣，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低;易于實(shí)現(xiàn)自鎖：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。缺點(diǎn)在于當(dāng)?shù)退倩蜻M(jìn)行運(yùn)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。圖 矩形螺紋傳動螺紋也屬于普通滑動螺

20、旋傳動，按牙型的不同可分為矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒型螺紋。矩形螺紋牙型為正方形，牙型角其傳動效率較其他螺紋高，但牙跟強(qiáng)度弱，螺旋副磨損后，間隙難易修復(fù)和補(bǔ)償，傳動精度降低。圖 梯形螺紋梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角。內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動。與矩形螺紋相比，傳動效率略低，但工藝性好，牙根強(qiáng)度高對中性好。如用剖分螺母，還可以調(diào)整間隙。圖 鋸齒型螺紋鋸齒型螺紋為不等腰梯形螺紋，工作面的牙側(cè)角為，非工作面的牙側(cè)角為。外螺紋旋合后，大徑處無間隙，便于對中。這種螺紋兼有矩形螺紋傳動效率高、梯形螺紋牙型根強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但只能用于單向德螺紋連接或螺旋傳動中，如螺旋壓力機(jī)。此次螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計采用梯形螺紋傳

21、動。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?；瑒勇菪幕境叽缤ǔ８鶕?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(qiáng)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(dāng)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(jī)構(gòu)的計算一般螺旋機(jī)構(gòu)當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)角（rad）時，螺母軸向移動的位移

22、L（mm）為: L=S/2(機(jī)械原理第七版) (式3.1) 則式中S為螺旋線導(dǎo)程（mm）。如果螺桿的轉(zhuǎn)速為n(r/min)時，則螺母移動速度v(mm/s)為:V=Sn/60 (機(jī)械原理第七版) (式3.2) （2）差動螺旋機(jī)構(gòu)與復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)的計算1-機(jī)架 2-螺桿 3-螺母 4-導(dǎo)向桿圖3.4 差動螺旋機(jī)構(gòu)上圖的螺旋機(jī)構(gòu)中，螺桿1上有A、B兩段螺旋，A段螺旋導(dǎo)程為SA（mm），B段螺旋導(dǎo)程為SB（mm），兩者旋向相同，則當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)角（rad）時，螺母軸向移動的位移L（mm）為： L=（SA-SB）/2 (機(jī)械原理第七版) (式3.3) 如果螺桿的轉(zhuǎn)速為n(r/min)時，則螺母移動速度v(mm/

23、s)為： V=（SA-SB）n/60 (機(jī)械原理第七版) (式3.4) 由上式可知：當(dāng)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(jī)構(gòu)稱為差動螺旋機(jī)構(gòu)（又稱微動螺旋機(jī)構(gòu)），常用于分度機(jī)構(gòu)、測微機(jī)構(gòu)等。如果兩螺旋的旋向相反，則螺母軸向移動的位移L為：L=（SA-SB）/2 (機(jī)械原理第七版) (式3.5) 移動速度為： V（SA-SB）n/60 (機(jī)械原理第七版) (式3.6) 這種螺旋機(jī)構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)，適合于快速靠近或離開的場合?；瑒勇菪齻鲃庸ぷ鲿r，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?/p>

24、形式是螺紋磨損。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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(dāng)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的結(jié)構(gòu)。當(dāng)螺桿細(xì)長且水平布置時，如機(jī)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(bǔ)償，只適合在精度要求較低的場合

25、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(bǔ)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(qiáng)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(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 ZcuSn5Pb5

26、Zn5一般傳動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(jī)構(gòu)耐磨性的計算磨損多發(fā)生在螺母，把螺紋牙展直后相當(dāng)于一根懸臂梁。耐磨性的計算在于限制螺紋副的壓強(qiáng)P，其校核公式為： P=Fp/d2hHP (機(jī)械設(shè)計第四版) (式3.7) 式中，F(xiàn)為軸向工作載荷（N）；A為螺紋工作表面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(

27、mm)，p為許用壓強(qiáng)(MPa)。為便于推導(dǎo)設(shè)計公式，令 =H/d2，代入整理后得螺紋中徑的設(shè)計公式為：d2 (機(jī)械設(shè)計第四版) （式3.8） 對矩形、梯形螺紋，h=0.5p，則：d20.8 (機(jī)械設(shè)計第四版) （式3.9）對鋸齒形螺紋，h=0.75p，則 d20.65 (機(jī)械設(shè)計第四版) （式3.10） 表3.2 滑動螺旋傳動的許用壓強(qiáng)螺紋副材料滑動副速度/(mmin-1)許用壓強(qiáng)/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

28、同的公式計算。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(jī)）0.7兩端鉸支（如傳導(dǎo)螺桿）1注：用下列辦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。當(dāng)8590時，根據(jù)歐拉公式計算，即： （式3.15）當(dāng)8590時；對b380MPa的碳素鋼（如Q235、Q275）Fc=(304/1.12) （式3.16）當(dāng)8590時，對b470MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如355、45）Fc=(461/2.57)

29、（式3.17）當(dāng)40 （式4.24）所以需要校核。(2)計算臨界載荷：查手冊表1-6，E取200GP。I=（式4.25）因此：FC=194.549KN（式4.26）=6.079S=4 穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求。4.2螺母的設(shè)計計算14.2.1 選取螺母材料 螺母選較軟的材料錫青銅由上表3.1選取材料為 ZCuSn10P-1。24.2.1 確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)U螺母高： （式4.2）螺紋工作圈數(shù)z： （式4.3）考慮到退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)=10.9（應(yīng)圓整）考慮到螺紋圈數(shù)越多載荷分布越不均勻，故u不宜取大，此次設(shè)計u取11。所以螺母的實(shí)際高度34.2.1 校核螺紋牙強(qiáng)度由上表查得青銅螺母螺

30、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。則：彎曲強(qiáng)度校核： 合格 （式4.5）剪切強(qiáng)度校核：，合格 （式4.6）式中：螺母螺紋大徑，mm.Z螺母螺紋工作圈數(shù)。44.2.1 螺母外部尺寸計算（1）計算確定D3螺母懸置部分受拉伸和扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用，為計算簡單，將F增大30%，按拉伸強(qiáng)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 （式4.11）取D3=45 mm（2）確定D5和a按經(jīng)驗(yàn)公式D5=（1.31.4）D5及a=可求：D5=（1.31.4）45=58.5-

31、63mm 取D1=60 mm （式4.12）a= 取a=18mm （式4.13）（3）校核凸緣支承表面的擠壓強(qiáng)度，強(qiáng)度條件為：p=p （式4.14）滿足設(shè)計要求。（4） 校核凸緣根部彎曲強(qiáng)度：p= （式4.15）滿足設(shè)計要求。 （5）校核凸緣根部剪切強(qiáng)度，強(qiáng)度條件為：= （式4.16）式中，螺母材料的許用切應(yīng)力=35Mpa 故：= （式4.17）滿足設(shè)計要求。 4.3手柄設(shè)計計算4.3.1 拖杯與手柄的結(jié)構(gòu)：確定手柄長度，則手柄上的工作轉(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（Nmm）；fc拖杯與支承面的摩擦系數(shù)，fc=0.1

32、5；D0托杯底座與支承面接觸部分外徑（mm），由經(jīng)驗(yàn)公式確定，取mm；d0 托杯底座與支承面接觸部分內(nèi)徑（mm），取d0=21mm,FH為手作用在手柄上的力（N）； LH手柄有效長度（mm）。如一人連續(xù)工作，手作用力通常取FH=150200N,取FH=200N；因此，200 LH= （式4.19）得：LH=853.377mm 取LH=855mm4.3.2 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(qiáng)度條件為： b= （式4.20）因此，dK, 取dK=25mm （式4.21）4.3.3 擋圈手柄插入螺桿上端的孔中，

33、為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應(yīng)加上擋圈，并用螺釘固定。手柄直徑為26mm，由GB891-86查得 4.4托杯的設(shè)計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，取材料為Q235。其結(jié)構(gòu)尺寸見圖。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，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。當(dāng)螺桿轉(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，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。 式中：p許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料p的小者。Q235:p杯= 225MPa； 45鋼：p

34、桿=570MPa 取p杯。D10=(2.42.5)d =2.4530=73.5mmD11=(0.60.8）d=0.730=21mmD13=(1.71.9)d=1.830=54mmD12=D13 - (24)=54-3=51mmh1=（1.51.8）d=1.8*30=54mm故 滿足設(shè)計要求托杯厚度=812mm，此處取=10mm杯底厚度為 1.3=13mm；溝紋寬度為1.5=15mm；溝紋深度為/2=5mm；托杯高度為1.8*d=1.8*30=54mm；為保證托杯可以轉(zhuǎn)動，螺桿頂端的墊片與托杯底部留有間隙，間隙值為34mm，因承受力不大，故取值為3mm。4.5底座的設(shè)計底座材料常用鑄鐵HT150

35、及HT200，選用HT150。鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，取=15mm。為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此將其外形制成110的斜度。底座結(jié)構(gòu)及尺寸如圖S=（1.52）=1.5*15=22.5mm H1=L+（1428）mm =125+20=145mmH-a=72-18=54mmD3=48mmD5= D3+2=48+2*15+4=82mmD6=D3+4mm =48+4=52mmD7=D6+2* =52+ =111mmD8=1.4D7=1.4*111=155.4mm4.6安裝要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間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1

36、7）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應(yīng)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。2.4.1 螺母的相關(guān)尺寸已得：D=d+1=33mm內(nèi)螺紋小徑D1= 26mmD3= 1.5d =1.532=48mmD4= 1.4D3 =1.448=67.2mmH=72mm;；a=（0.20.3）H=0.25*72=18mm第五章 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)當(dāng)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(zhǔn)線。然后開始畫底圖，按照“先主后次”的原則，沿裝配軸線按裝配關(guān)系依次畫出底座螺套螺旋桿絞杠頂墊等零件。底圖完成后，檢查

37、加深圖線，還要進(jìn)行尺寸標(biāo)注，編注零件序號，填寫明細(xì)欄、標(biāo)題欄等，完成全圖。同時要了解千斤頂?shù)墓ぷ髟恚呵Ы镯斒抢寐菪齻鲃觼眄斉e重物的一種起重或頂壓工具，常用于汽車修理及機(jī)械安裝中。工作時，重物壓于頂墊之上，將手炳穿入螺旋桿上部的孔中，旋動手炳，螺旋桿在螺套中靠螺紋做上、下移動，從而頂起或放下重物。螺套鑲在底座里，用螺釘定位，磨損后便于更換。頂墊套在螺旋桿頂部，其球面形成傳遞承重之配合面，由螺釘鎖定，使頂墊相對螺旋桿旋轉(zhuǎn)而不脫落。圖4.1 螺旋千斤頂?shù)妮S測圖因此由螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟砜芍?，千斤頂?shù)难b配主干線是螺旋桿，為了清楚的表達(dá)千斤頂?shù)膬?nèi)外部裝配結(jié)構(gòu)，則繪制了千斤頂?shù)娜室晥D。在主視圖上，千

38、斤頂?shù)?個零件所處的位置及裝配關(guān)系、各零件的主要形狀均已表達(dá)清楚，只有螺旋桿上與絞杠配合的孔沒有表達(dá)充分，故采用剖面圖AA表達(dá)清楚。所以螺旋千斤頂?shù)难b配圖如下：圖4.2 螺旋千斤頂?shù)难b配圖第六章 使用千斤頂?shù)淖⒁馐马?xiàng)1.無論哪種千斤頂都不準(zhǔn)超負(fù)荷使用，以免發(fā)生人身或設(shè)備故障。2.千斤頂使用前，應(yīng)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(shí)的地面上，并要在其下面墊枕木、木板或鋼板來擴(kuò)大受壓面積，防止塌陷。4.千斤頂安放位置要擺正，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

39、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(zhǔn)使用。7.螺旋千斤頂和齒條千斤頂，應(yīng)在工作面上涂上防銹油，以前少磨損避免銹蝕。液壓千斤頂應(yīng)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(jìn)行潤滑。9.液壓千斤頂?shù)膬σ浩饕３譂崈?，如產(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(zhǔn)作永久支承。如必須做長時間支撐時，應(yīng)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

40、降，以防止其內(nèi)部機(jī)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(jìn)行維修保養(yǎng)。存放時，要將機(jī)體表面涂以防銹油，把頂升部分回落至最低位置，并放在庫房干燥處，妥善保管。第七章 設(shè)計總結(jié)這次的畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年中的最后一個環(huán)節(jié)，是對四年的學(xué)習(xí)生活中所學(xué)知識的一個匯總和概括，使我們每個人都能了解自己學(xué)到了什么，理解多少，會運(yùn)用多少，還有多少知識不了解，需要進(jìn)一步加深理解。 在校期間，開設(shè)有機(jī)械制圖及AUTOCAD、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造等課程，這些課程對我們搞好這次畢業(yè)設(shè)計有很大的幫助，綜合運(yùn)用好這些課程，加之我們平時的知識積累和老師的極大幫助和指導(dǎo)，為這次畢業(yè)設(shè)計提供了非常有利的保障。即將畢

41、業(yè)的我，在以后的工作中難免會遇到一些問題或麻煩，如機(jī)器損壞或零件老化等一系列問題時，這時就要靠自己以前所學(xué)的知識和積累的經(jīng)驗(yàn)去解決它。隨著科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)達(dá)，一些質(zhì)量優(yōu)、性能好、效率高、能耗低、價格低廉的產(chǎn)品將開發(fā)出來并淘汰那些老的生產(chǎn)技術(shù)或設(shè)備。因此，我們應(yīng)該樹立良好的設(shè)計思想，重視對自己進(jìn)行機(jī)械設(shè)計能力的培養(yǎng)；善于利用各種信息資源，擴(kuò)展知識面和能力；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、艱苦奮斗的企業(yè)精神，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識，做到清潔生產(chǎn)和文明生產(chǎn)，以最大限度的獲得企業(yè)效益和社會效益所以，在以后的工作中，需要繼續(xù)學(xué)習(xí)和加深。在此我非常感謝閆海仙老師在設(shè)計過程中對我的指導(dǎo)和幫助，在此向閆老師致以誠摯的謝

42、意！因水平有限，設(shè)計中必然有所許多不足之處，還望老師批評。致謝為期一個月的畢業(yè)設(shè)計即將接近尾聲，在閆老師的親切指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，此次設(shè)計才得以完成，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。首先，向本設(shè)計的指導(dǎo)老師閆海仙老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進(jìn)行指導(dǎo)，時刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。閆老師給予的幫助貫穿于設(shè)計的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會書本中的知識，更學(xué)會了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計重點(diǎn)，如何合理安排時間和論文的編寫，同時在畢業(yè)設(shè)計過程中，他和我們在一起共同解決了設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個設(shè)