職業(yè)技術學院螺旋千斤頂設計論文

1、濟源職業(yè)技術學院畢 業(yè) 設 計題目螺旋千斤頂?shù)脑O計系別機電系專業(yè)班級姓名學號指導教師高清冉日期設計任務書設計題目：螺旋千斤頂?shù)脑O計設計要求：1、 設計一人力驅動的螺旋千斤頂，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ZCuSn1 1,采用梯形螺紋。2、使用AoutCAD Solidworks繪畫裝配圖、零件圖；設計進度要求：第一周：選擇課題，勾勒基本的設計思路；第二周：查找與其有關的資料；第三周：進行螺旋傳動的設計和計算；第四周：進行千斤頂?shù)脑O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

2、次修改論文，進行答辯。指導教師（簽名）：摘要螺旋千斤頂主要是有螺桿、手柄、底座、螺套、旋轉桿、擋環(huán)、托杯的零部件 組裝而成的。 在本次設計過程中對螺旋傳動的計算和各零部件的設計與選材最為重 要；并且重點運用了機械設計方面的知識，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計與選材等多方面 , 闡述了它設計的全過程。 尤其在工藝規(guī)程設計中，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用。本設計既是產(chǎn)品開發(fā)周期中的關鍵環(huán)節(jié)，有貫穿于產(chǎn)品

3、開發(fā)過程的始終。設計 決定了實現(xiàn)產(chǎn)品功能和目標的方案，結構和選材。制造方法以及產(chǎn)品運行，使用和 維修方法。現(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)和改進 過程中只有全面深入地運用現(xiàn)代設計理論，方法和技術才能滿足社會對現(xiàn)代機械產(chǎn) 品愈來愈苛刻的要求，提高其市場競爭能力。關鍵詞 ：螺旋傳動，體積小，方便，成本低目錄摘 要 II1 起重機械的概述 12 千斤頂?shù)母攀?22。1 千斤頂?shù)姆N類 22.2 千斤頂?shù)慕Y構和技術規(guī)格 32。3 千斤頂?shù)墓ぷ髟?43 螺旋傳動的設計與計算 63。1 螺旋傳動的應用和類型 63。2 螺旋傳動的結構和用途 83.3 螺旋傳動的計算 93。4 螺旋傳

4、動的設計和選材 103。5 螺旋機構耐磨性的計算 113.6 螺母螺紋牙的計算 123。7 螺桿強度和穩(wěn)定性的校核 133.7。1 強度的校核 133。7。2 穩(wěn)定性的校核 143。8 自鎖性的校核 154 千斤頂?shù)脑O計 164。1 選擇材料 164。2 耐磨性計算 174。3 螺母外部尺寸計算 184。4 手柄設計計算 194.5 螺桿穩(wěn)定性校核 205 螺旋千斤頂圖形的繪制 216 使用千斤頂?shù)淖⒁馐马?237 設計總結 24致 謝 1參考文獻 11 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)率的重要工具和設備。起重機是機械化作業(yè)的

5、重要物質基礎，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，構成合理組織批量生和機械化流水作業(yè)的基礎，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重 要標志之一 . 在某些關鍵崗位上增加一兩臺起重設備， 勞動生產(chǎn)率就會成倍的增長 .起重機的驅動多為電力，也可用內(nèi)燃機，人力驅動只用于輕小型起重設備或特 殊需要的場合 . 起重機械由運動機械、承載機構、動力源和控制設備以及安全裝備、 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

6、環(huán)的性質。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钪小Ｆ鹬貦C的驅動 多為電力，也可用內(nèi)燃機 , 人力驅動只用于輕小型起重設備或特殊需要的場合。起重機械的工作特點： （1）起重機械通常結構龐大，機構復雜，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

7、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，潛在安全隱患； （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，決定了它與安全生產(chǎn)的關系 很大。如果對起重機械的設計、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。而千斤頂又屬于起重機械的一種。千斤頂是一種起重高度?。ㄐ∮?m）的最簡單的起重設備。 （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 , 是一種用比較小的力就能把重物頂升、 下降或移位的簡單起重機具，也可用來校正設備安裝的偏

8、差和構件的變形等。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。其結構 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備， 千斤頂?shù)捻斏叨?一般為400mm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。 液壓式千斤頂結構緊

9、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。這種千斤頂質量輕 ，效 率高，使用和搬運也比較方便 , 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具，在制作預應力混凝土構件時，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 彈簧等部分組成

10、 .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；（2） LQ型固定螺旋式千斤頂結構緊湊、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，小錐齒輪帶動大錐齒輪，使鋸齒形螺桿旋轉，從而使升降套筒上升或下降由于推力軸承轉動靈活，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，

11、在作業(yè)時,它的移動主要是靠其底部的水平螺桿轉動，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備安裝施工中用來就位便很使用。如下 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)品質量許可制 度，未取得和質量許可證的產(chǎn)品不準出口。2.2千斤頂?shù)慕Y構和技術規(guī)格油壓千斤頂按其結構、用途分為如下兩種： 立式螺紋連接結構的油壓千斤頂，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

12、母為qw。螺旋千斤頂按其結構和使用場所分為： 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（kg）825051017540102805403008012.5300660300851534566030010017.5350660360120203606803601452

13、536069037016530360730370225表2。2齒條千斤頂?shù)募夹g規(guī)格型號01型02型起重量（t）靜負荷1515動負荷1010最大起重咼度（mr）i280330鉤面最低高度（mm5555機座尺寸（長 寬,mm）260 166260 166外形尺寸（長 寬高，mm370 166 525414 166 550自重（kg）26252。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 傳動所基于的最基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

14、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到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，小傘齒輪帶動大傘齒輪、使舉重螺桿旋轉，從而使升降套筒獲得( 此部分參考文獻 4起升或下降，而達到起重拉力的功能，但不如液壓千斤頂簡易 和 5)3螺旋傳動的設計與計算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 用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。它具有結構緊湊、轉動均 勻、準確、平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點，在工業(yè)中獲得了廣泛

15、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）螺桿轉動并往復移動，這種結構以固定螺母為主要 支承,結構簡單，但占據(jù)空間大。常用于螺旋壓力機、螺旋千斤頂?shù)?螺母轉動，如圖（b）螺桿做直線移動，螺桿應設防轉機構，螺母轉動要設置 軸承均使結構復雜，且螺桿行程占據(jù)尺寸故應用較少。 螺母旋轉并沿直線移動，如圖（c）由于螺桿固定不動，因而二端支承結構 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機構使其結構較復雜。車床絲杠、刀架移動機構多米用

16、這種運動方式。(a)(b)圖3。1 運動方式本次設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，下圖3.3為機床進給機構的螺旋.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

17、精密儀表微調(diào)機構的螺旋等 .本次設計的螺旋千斤頂就是運用了傳力螺旋這種傳動類型。3.2 螺旋傳動的結構和用途按照螺旋副摩擦性質的不同 , 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，且應用較廣，其特點 是結構簡單，制造方便，成本低；易于實現(xiàn)自鎖 ; 運轉平穩(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）有側向間隙，反向時有空行程；磨損較大. 廣泛應用于機床的進給

18、、分度、定位等機構，如此次設計過程中千斤頂?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的場合，需要加設防逆轉 機構; 不易摩擦，使用壽命長。缺點為結構復雜 , 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

19、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：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。具有摩擦阻力小，傳動效 率高（ 達 99%）；螺母的結構復雜；運轉平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象；傳動具有可逆性（不需 要時應加設防逆轉機構） ；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。其缺點為結構復雜，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、分度機構的傳動螺旋。3.3螺旋傳動的計算在螺旋傳動中，結構

20、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?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）一般螺旋機構的計算一般螺旋機構當螺桿轉屮角（rad ）時，螺母軸向移動的位移L （mm為：L=SW12

21、 n（式 3。1）則式中S為螺旋線導程（mm。如果螺桿的轉速為n（r/min）時,則螺母移動速度v（mm/s）為：V=Sn/60（式 3。2）1-機架2-螺桿3-螺母4 導向桿圖3.4差動螺旋機構上圖的螺旋機構中，螺桿 1 上有 A、B 兩段螺旋， A 段螺旋導程為 SA（ mm）,B段螺旋導程為Sb （mm）兩者旋向相同,則當螺桿轉屮角（rad ）時，螺母軸向移動的位移L（ mr）為：L=(Sa-Sb)W /2 n(式 3.3 )如果螺桿的轉速為n（r/min） 時, 則螺母移動速度v (mm/s)為：L=( SA SB) n/60(式 3。4 )由上式可知：當 A、B兩螺旋的導程Sa Sb

22、接近時,螺母可得到微小位移,這種螺旋機構稱為差動螺旋機構（又稱微動螺旋機構 ） ，常用于分度機構、測微機構等。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) W /2 n(式 3.5 )移動速度為：V= (SA SB n/60(式 3。6）這種螺旋機構稱為復式螺旋機構，適合于快速靠近或離開的場合滑動螺旋傳動工作時，螺桿和螺母主要承受轉矩和軸向載荷（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

23、的其他失效逐 一進行校核 .3.4 螺旋傳動的設計和選材滑動螺旋的結構包括螺桿、螺母的結構形式及其固定和支承結構形式。螺旋傳 動的工作剛度與精度等和支承結構有直接關系，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的結構。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。螺母結構有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。整體螺母結構簡單，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

24、母結構利用螺釘可使斜塊將其兩側的螺母擠緊，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構，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 45 50輕載、低速傳動。材料不熱處理40Gr 65Mn 20GrM nTi重載、較高速。材料需經(jīng)熱處理，以提 咼耐磨性9Mn2V GrWM n 38GrMoAI精密傳導螺旋傳動。材料需經(jīng)熱處理螺母ZcuS n10P1 ZcuS n5Pb5Z n5一般傳動ZcuAL10Fe3ZcuZ n25AL6Fe3 Mn重載、低速傳動。尺寸較

25、小或輕載咼速 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p作 為計算條件，其校核公式為：P= F/A F/ d2hz w P（式 3。7）式中,F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（mn2） ； d2為螺紋中徑（mm）； P為螺距（mm）； h為螺紋工作高度（mr）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

26、動副速度/ (m- min-1)許用壓強/MPa低速1825鋼對青銅3.011 18612710>1512鋼-耐磨鑄鐵61268鋼一灰鑄鐵2.4131861247鋼一鋼低速7。 513淬火鋼-青銅6121013注：？ 2。5或人力驅動時:p可提高20% ;螺母為剖分式時，p應降低15%-20%。為便于推導設計公式，令？ =H/d 2,代入整理后得螺紋中徑的設計公式為:d2> .、FP/ hP（式 3.8）對矩形、梯形螺紋，h=0。5P,則：d2>0。8、F/ p（式 3.9）對鋸齒形螺紋，h=0。75P,則d2 > 0.65 F /（式 3。10）?值根據(jù)螺母的結構選取

27、。對于整體式螺母，磨損后間隙不能調(diào)整,通常用于輕載或精度要求低的場合，為使受力分布均勻,螺紋工作圈數(shù)不宜過多，宜取?=1.22.5;對于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力較大，可??？=2。53。5;傳動精度高或要求壽命長時，允許？=4。根據(jù)公式計算出螺紋中徑d2后，按國家標準選取螺紋的公稱直徑 d和螺距P。 由于旋合各圈螺紋牙受力不均，故 z不宜大于10。3。6螺母螺紋牙的計算螺紋牙多發(fā)生剪切與彎曲破壞。由于一般情況下螺母材料的強度比螺桿低，因此 只需校核螺母螺紋牙的強度。假設載荷集中作用在螺紋中徑上，可將螺母螺紋牙視為大徑D處展開的懸臂梁，螺紋牙根部的彎曲強度校核公式為：b = 3Fh/n Db

28、2zW b （式 3。11）剪切強度校核公式為：T =F/z n Db< t（式 3。12）式中D為螺母螺紋的大徑（mm）;b為螺母螺紋牙根部寬度（mm）；可由國家標 準查得，也可取矩形螺紋b=0°5P,梯形螺紋b=0.65P,鋸齒形螺紋b=0°74P; b 、t分別為螺母螺紋牙的許用彎曲應力和許用切應力（MPa）表3.3滑動螺旋副材料的許用應力項目許用應力/ Mpa鋼制螺桿c = c S/35 c S為材料的屈服極限/ MPa螺母材料許用彎曲應力c b許用切應力t青銅40603040耐磨鑄鐵50 6040鑄鐵45 5540鋼(1.01.2) c0。6 c 注：靜載荷

29、許用應力取大值若螺桿與螺母的材料相同，由于螺桿螺紋的小徑d1小于螺母螺紋的大徑D,故應 校核螺桿螺紋牙的強度，這時公式中的 D應改為d1.7螺桿強度和穩(wěn)定性的校核3。7。1強度的校核螺桿受軸向力F及轉矩T的作用，危險截面上受拉（壓）應力c和扭轉切應力 根據(jù)第四強度理論，t螺桿危險截面的強度校核公式為：ca-23 224Fd1223 03( 式 3.13)式中d1為螺桿螺紋的小徑（mm）c 為螺桿材料的許用應力（MPa ,T為螺桿所受轉矩（NmT=礙聞v ;穩(wěn)定性的校核對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向力F超過某一臨界載荷Fc時，螺桿可能會(式 3.14 )性條件為:突然產(chǎn)生側向彎曲而喪失穩(wěn)定。因此

30、，對細長螺紋應進行穩(wěn)定性校核。螺桿的穩(wěn)定S F式中S為穩(wěn)定性安全系數(shù)，對于傳力螺旋取 S=3o 55;對于傳導螺旋取S=2o54;對于精密螺桿或水平螺桿取 S4o臨界載荷Fc與螺桿的柔度丫及材料有關，根據(jù)丫的大小選用不同的公式計i當丫8590時,根據(jù)歐拉公式計算，即:(式 3.15 )17)當丫當丫8590時;8590時,對c b>380MPa的碳素鋼（如Fc=（304/1.12 丫）電4對c b>470MPa的優(yōu)質碳素鋼d 2Fc= (461/2 o 57丫)旦4<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當丫Q235 Q275)(如 3

31、55、45)(式 3。16)式3o(MPa,對于鋼 E=2o 06X 105；I為危險截面的慣性矩（歸，d1為螺桿螺紋內(nèi)徑（mm;卩為長度系數(shù),與螺桿端部結構有關，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=2- d；/44式 3.18)表3。4 長度系數(shù)卩的選擇螺桿端部結構兩端固定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：用下列辦法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時：1。為支承長度,do為支承孔直徑，lo/do<1.5鉸支;l o/d o=1.53不完全固定;lo/do3

32、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：用下列辦法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時：l o為支承長度，do為支承孔直徑，lo/do 1。5鉸支；1 o/d 0=1.5 3不完全固定;l o/do> 3 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:arta nfV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? V0.08 0。100。 100。

33、 120.12 0。150。110.170.06 0.084千斤頂?shù)脑O計已知軸向載荷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c =360Mpa為了提高耐磨性，螺母選較軟的材料錫青銅為ZCuSn10 1,由上表知鋼對青銅低速時,對人 力驅動可提高 20 %,即=(18 25)120%21.6 30MPa ,25MPa，螺母為整體螺母.1.2 2.5,取1.5。選螺紋牙為梯形.4.2耐磨性計算(1 )已知取 1.5,則計算d2

34、| Fd20.860000（式 4.1 ）0.8. .1.532mm25由手冊查得：d132mm, p6mm, D d40mm, d2 36mm(2)計算螺母高H:Hd21.5 3654mm（式 4.2 ）(3)計算旋合圈數(shù)Hz: z 549（式 4。3）P6(4)校核螺紋副自鎖性:p arcta n6arcta n2.98 o（式 4.4）d23.14 36由上表查得fv 0.08, varctan0.08 4.5 ,v,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力40 60MPa,許用剪切應力30 40Mpa ;梯形螺紋螺紋牙根寬度b 0.65p0.65

35、6 3.9mm 梯形螺紋螺紋牙工作高度h 0.5 p 0.5 6 3mm。則: 彎曲強度校核:3Fh2Dzb23 60000 33.14 40 9 3.9231.4 ,合格（式 4.5） 剪切強度校核：Fz Db2(6 )螺桿強度校核：600009 3.14 40 3.913.6MPa,合格（式 4.6）（式 4.7）由上表查得螺桿許用應力s 360 120MPa33螺桿所受轉矩:v）60000嚴.984.5）142648.39N.mm （式 4。8） 螺桿強度校核:ca2 3 23 0.2d1383.62MPa 合格（式 4.9）4.3螺母外部尺寸計算(1) 計算確定D3螺母懸置部分受拉伸和

36、扭轉聯(lián)合作用， 為計算簡單，將F增大30%按拉伸強度 計算得：CT =1.3F一2W （D3 D ）（式 4.10 ）式中，c為螺母材料的許用拉伸應力，可取c =00 83 c b,由上表c b =50Mpa 因此c =0.83 c b =41 o 5Mpa 故（ 式 4. o11）D 3> 1.66 F D21.6660000 40263.25mmV41.5取 D3=65 mm（2）確定D和a按經(jīng)驗公式D=（1.31o 4） D3及a=H可求：3D= （1.3 1.4 ） x65=84o 5-91mm 取 D=86 mm（式 4.12）H 54a= 18mm取 a=20mm（式 4.1

37、3）33（式 4.14 ）（3）校核凸緣支承表面的擠壓強度，強度條件為：c p=22 W c 訂 合格D1D3(4) 校核凸緣根部彎曲強度:M（T p=WD3 /4D3a2/61.5 60000 86 653.14 65 20223.15MPa 50MPa所以合格（式 4.15 ）(5 )校核凸緣根部剪切強度，強度條件為：T =- < T。3玄(式 4.16 )式中，螺母材料的許用切應力t =35Mpa60000故：T =丄6000014.70MPa 合格D3a 3.14 65 20式 4。17)4。4手柄設計計算(1)拖杯與手柄的結構：確定手柄長度，則手柄上的工作轉矩為：1T=F4_h

38、fT1+T?= F d2 tan2Dp d：cD02d0；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(N mr)i ；f c=0。15為拖杯與支承面的摩擦系數(shù)；D°為托杯底座與支承面接觸部分外徑(mrh ,由經(jīng)驗公式D0 (1.6 1.8)d確定,取D0 66mmd。為托杯底座與支承面接觸部分內(nèi)徑(mm).取d°=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 .1 2 因此，200 Lh=2 60000 36 恥98 4.530.15汴(式4.19)得:

39、Lh=1777.56 mm 取 Lh=1778 mm(2)確定手柄直徑dk選手柄材料為45鋼，c s=360MPa許用彎曲應力1.52s =140180 Mpa取(T b =160 Mpa.手柄的彎曲強度條件為:(T b = -FH-HWFh Lhb(式 4.20 )因此,dK>32 200 1777.5616028.3mm,取 dK=30mm(式 4。21)托杯其他部分尺寸為：托杯咼 h （0.8 1）D068.8 86mm取 h=70 mm（式 4.22）鉸支頭咼 h1（1.8 2）dk 54 60mm取 h1=55 mm（式 4.23 ）4.5螺桿穩(wěn)定性校核(1)計算柔度丫 =IL

40、由起重高度li、螺螺桿一端固定，一端自由，長度系數(shù)卩=2;螺桿最大受力長度母高H鉸支頭高及螺桿軸向預留余量I2決定，其中12 1.5d。因此，螺桿的工作長度I li54l2 150 兀60237 mm，螺桿危險截面慣性半徑i=蟲32448mmLY =一I二 60.758式 4.24）(2 )計算臨界載荷:44d1 =3.14 32646451445.76mm（式 4。25）因此：Fc=2EI3.1422何 J445*76474101.68N2 237（式 4。26）電 474101.68 =7o 9> S=4 合格F 600005螺旋千斤頂圖形的繪制要繪制螺旋千斤頂?shù)难b配圖，首先應當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"的原則，沿裝配軸線按裝配關系依次畫出底座一螺套一螺旋桿一絞杠一頂墊 等零件。底圖完成后，