螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1、螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) f 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算步驟: 1.耐磨性計(jì)算 2.螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 3.螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算 4.螺母外徑與凸緣的強(qiáng)度計(jì)算 5.螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算 螺旋傳動(dòng)常用材料見(jiàn)下表： 表：   螺旋傳動(dòng)常用的材料螺旋副材料牌號(hào)應(yīng)用范圍螺桿q235、q275、45、50材料不經(jīng)熱處理，適用于經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動(dòng)40cr、65mn、t12、40wmn、18crmnti材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動(dòng)9mn2v、crwmn、38crmoal材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng)螺母zcu10p1、zc

2、u5pb5zn5材料耐磨性好，適用于一般傳動(dòng)zcual9fe4ni4mn2zcuzn25al6fe3mn3材料耐磨性好，強(qiáng)度高，適用于重載、低速的傳動(dòng)。對(duì)于尺寸較大或高速傳動(dòng)，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金     耐磨性計(jì)算     滑動(dòng)螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動(dòng)速度、螺紋表面粗糙度以及潤(rùn)滑狀態(tài)等因素有關(guān)。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過(guò)度磨損。因此，滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)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。 如圖546所示，假設(shè)作用于螺桿的軸向

3、力為q（n），螺紋的承壓面積（指螺紋工作表面投影到垂直于軸向力的平面上的面積）為a（mm2），螺紋中徑為?。╩m），螺紋工作高度為h（mm），螺紋螺距為 p（mm），螺母高度為 d（mm），螺紋工件圈數(shù)為 uh/p 。則螺紋工作面上的耐磨性條件為   543    上式可作為校核計(jì)算用。為了導(dǎo)出設(shè)計(jì)計(jì)算式，令=h/d2， 則h=d2，代入式（543）引整理后可得       【544】對(duì)于矩形和梯形螺紋，h0.5p，則    

4、   【546】對(duì)于30o鋸齒形螺紋。h0.75p，則    【547】螺母高度                              h=d2 式中：p為材料的許用壓力，mpa，見(jiàn)表513；值一般取1.23.5。對(duì)于整體螺母，由于磨損后不能凋整

5、間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，故取1.22.5對(duì)于剖分螺母和兼作支承的螺母，可取=2.53.5只有傳動(dòng)精度較高；載荷較大，要求壽命較長(zhǎng)時(shí)，才允許取=4。   根據(jù)公式算得螺紋中徑d2后，應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d及螺距p。螺紋工作圈數(shù)不宜超過(guò)10圈。 表：滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力 p螺桿螺母的材料 滑動(dòng)速度 許用壓力 鋼青銅 低速 1825 3.0 1118 612 710 >15 12 淬火鋼青銅 612 1013 鋼鑄鐵 <2.4 1318 612 47 注：表中數(shù)值適用于=2.54的情況。當(dāng)2.5時(shí)，p值可提高20；若為剖分螺母時(shí)

6、則p值應(yīng)降低1520。   螺紋幾何參數(shù)確定后、對(duì)于有自鎖性要求的螺旋副，還應(yīng)校校螺旋副是否滿足自鎖條件，即式中；y為螺紋升角；fv為螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)；f為摩擦系數(shù)見(jiàn)下表。 表：   滑動(dòng)螺旋副的摩擦系數(shù)f 螺桿螺母的材料 摩擦系數(shù)f 鋼青銅 0.080.10 淬火鋼青銅 0.060.08 鋼鋼 0.110.17 鋼鑄鐵 0.120.15  注：起動(dòng)時(shí)取大值運(yùn)轉(zhuǎn)中取小值。       螺桿的強(qiáng)度計(jì)算     受力較大的螺桿需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。螺桿工作時(shí)承受軸向壓力（

7、或拉力）q和扭矩t的作用。螺桿危險(xiǎn)截面上既有壓縮（或拉伸）應(yīng)力；又有切應(yīng)力。因此；核核螺桿強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力ca，其強(qiáng)度條件為或       【549】式中：a 螺桿螺紋段的危險(xiǎn)截面面積。wt螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)，dl   螺桿螺紋小徑，mm；t螺桿所受的扭矩， 螺桿材料的許用應(yīng)力，mpa，見(jiàn)下表 滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力螺旋副材料 許用應(yīng)力(mpa) b 螺桿 鋼 s/(35)     螺母 青銅   4060 3040 鑄鐵   4055

8、 40 鋼   (1.01.2) 0.6           注：1）s為材料屈服極限。                 2）載荷穩(wěn)定時(shí)，許用應(yīng)力取大值。      螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算     螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。  如圖5

9、47所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑d處展開(kāi)，則可看作寬度為d的懸臂梁。假設(shè)螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為q/u，并作用在以螺紋中徑d2為直徑的圓周上，則螺紋牙危險(xiǎn)截面aa的剪切強(qiáng)度條件為       【550】      螺紋牙危險(xiǎn)截面aa的彎曲強(qiáng)度條件為        【551】式中：b螺紋牙根部的厚度， mm，對(duì)于矩形螺紋，b0.5p對(duì)于梯形螺紋，b一0.65p,對(duì)于30o鋸齒形螺紋，b=0.75p，p為螺紋螺距；

10、l彎曲力臂；mm參看圖 ,  l=(d-d2)/2； 螺母材料的許用切應(yīng)力，mpa，見(jiàn)表； b螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，mpa，見(jiàn)表。 當(dāng)螺桿和螺母的材料相同時(shí)，由于螺桿的小徑dl小于螺母螺紋的大徑d，故應(yīng)校核桿螺紋牙的強(qiáng)度。此時(shí)，上式中的d應(yīng)改為d1 。螺母外徑與凸緣的強(qiáng)度計(jì)算。     在螺旋起重器螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算中，除了進(jìn)行耐磨性計(jì)算與螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算外，還要進(jìn)行螺母下段與螺母凸緣的強(qiáng)度計(jì)算。如下圖所示的螺母結(jié)構(gòu)形式，工作時(shí)，在螺母凸緣與底座的接觸面上產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，凸緣根部受到彎曲及剪切作用。螺母下段懸置，承受拉力和螺紋牙上的摩擦力矩作用。  

11、;   設(shè)懸置部分承受全部外載荷q，并將q增加2030來(lái)代替螺紋牙上摩擦力矩的作用。則螺母懸置部分危險(xiǎn)截面bb內(nèi)的最大拉伸應(yīng)力為式中為螺母材料的許用拉伸應(yīng)力，=0.83b，b為螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，見(jiàn)表515。 螺母凸緣的強(qiáng)度計(jì)算包括： 凸緣與底座接觸表面的擠壓強(qiáng)度計(jì)算式中p為螺母材料的許用擠壓應(yīng)力，可取p=（1.51.7）b  凸緣根部的彎曲強(qiáng)度計(jì)算式中各尺寸符號(hào)的意義見(jiàn)下圖。     凸緣根部被剪斷的情況極少發(fā)生，故強(qiáng)度計(jì)算從略。     螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算 ：對(duì)于長(zhǎng)徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向壓力q大于

12、某一臨界值時(shí)，螺桿就會(huì)突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力q必須小于臨界載荷q。則螺桿的穩(wěn)定性條件為  ssc=qc/qss 式中：ssc螺桿穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù)；       ss螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，對(duì)于傳力螺旋（如起重螺桿等），ss=3.55.0對(duì)于傳導(dǎo)             螺旋，ss2.54.0；對(duì)于精密螺桿或水平螺桿，ss4。     

13、0;qc螺桿的臨界載荷，n，根據(jù)螺桿的柔度s值的大小選用不同的公式計(jì)算。s=l/i，此處，為螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)，見(jiàn)表；l為螺桿的工作長(zhǎng)度，mm，若螺桿兩端支承時(shí)，取兩支點(diǎn)間的距離作為工作長(zhǎng)度l；若螺桿一端以螺母支承時(shí)，則以螺母中部到另一端支點(diǎn)的距離，作為工作長(zhǎng)度 l； i為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑， mm，若螺桿 危險(xiǎn)截面面積則    當(dāng)s100時(shí)，臨界載荷qc可按歐拉公式計(jì)算，即式中：e螺桿材料的拉壓彈性模量，e=2.06x105mpa；       i螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩，    當(dāng)s

14、100時(shí)，對(duì)于強(qiáng)度極限b380mpa的普通碳素鋼，如 q235、q275等，取                     qc（304 1.12s）/4d12     對(duì)于強(qiáng)度極限b480mpa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如3550號(hào)鋼等，取             

15、0;       qc（4612.57s）/4d12   當(dāng)s <40時(shí)，可以不必進(jìn)行穩(wěn)定性核核。若上述計(jì)算結(jié)果不滿足穩(wěn)定性條件時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加螺桿的小徑d1。 表:   螺桿的長(zhǎng)度系數(shù) ：端  部  支  撐  情  況 長(zhǎng)度系數(shù)       兩端固定 0.50       一端固定，一端不完全固定 0.60       一端鉸支，一端不完全固定 0.70       兩端不完全固定 0.75       兩端鉸支 1.00       一端固定，一端自由 2.00 注：判斷螺桿端部交承情況的方法