螺旋千斤頂設(shè)計(jì)

PAGE第1頁(yè)共36頁(yè)課程設(shè)計(jì)題目螺旋千斤頂設(shè)計(jì)系別機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師日期2015．10.16設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一人力驅(qū)動(dòng)的螺旋千斤頂，起重載荷F=1.5t=5000N,高度差100mm了解螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟?，掌握其設(shè)計(jì)方法；本型號(hào)剪式千斤頂?shù)倪x型布局、總體設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)頂起自鎖與下落功能；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?52.1千斤頂?shù)姆N類(lèi) 52.2千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu) 72.3千斤頂?shù)墓ぷ髟?8第三章螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 83.1螺旋傳動(dòng)的應(yīng)用和類(lèi)型 93.2螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和用途 103.3螺旋傳動(dòng)的計(jì)算 123.4螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和選材 143.5螺旋機(jī)構(gòu)耐磨性的計(jì)算 153.6螺母螺紋牙的計(jì)算 163.7螺桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性的校核 173.7.1強(qiáng)度的校核 173.7.2穩(wěn)定性的校核 173.8自鎖性的校核 19第四章千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì) 204.1螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 204.1.1. 選擇材料 204.1.2. 確定螺桿直徑 214.1.3. 螺紋副自鎖性驗(yàn)算： 214.1.4. 螺桿強(qiáng)度校核 224.2螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算 234.2.1 選取螺母材料 234.2.2 確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)N 234.2.3 校核螺紋牙強(qiáng)度 24第五章千斤頂圖形的繪制 25第六章使用千斤頂?shù)淖⒁馐马?xiàng) 27參考文獻(xiàn) 31摘要千斤頂是一種起重高度小(小于1ｍ)的最簡(jiǎn)單的起重設(shè)備。主要用于廠(chǎng)礦、交通運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)作為車(chē)輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)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(guò)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(dòng)，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(jì)過(guò)程中對(duì)螺旋傳動(dòng)的計(jì)算和各零部件的設(shè)計(jì)與選材最為重要；并且重點(diǎn)運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，另外還運(yùn)用了輔助繪圖工具AoutCAD、等。本文從螺旋千斤頂?shù)牧悴考脑O(shè)計(jì)與選材等多方面，闡述了它設(shè)計(jì)的全過(guò)程。尤其在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了大量的科學(xué)加工理論及計(jì)算公式，對(duì)它進(jìn)行了精確地計(jì)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(jià)成本低，所以在日常生活中被廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)既是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有貫穿于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的始終。設(shè)計(jì)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(duì)傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品高的多，因而在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和改進(jìn)過(guò)程中只有全面深入地運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論，方法和技術(shù)才能滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品愈來(lái)愈苛刻的要求，提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。關(guān)鍵詞：螺旋傳動(dòng)，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(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化、減輕繁重體力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)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(duì)于工礦企業(yè)、港口碼頭、車(chē)站倉(cāng)庫(kù)、建筑施工工地，以及海洋開(kāi)發(fā)、宇宙航行等部門(mén)，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(tái)起重設(shè)備，勞動(dòng)生產(chǎn)率就會(huì)成倍的增長(zhǎng)。起重機(jī)械由運(yùn)動(dòng)機(jī)械、承載機(jī)構(gòu)、動(dòng)力源和控制設(shè)備以及安全裝備、信號(hào)指示裝備等組成；是一種以間歇作業(yè)方式對(duì)物料進(jìn)行起升，下降和水平移動(dòng)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(gè)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(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)及人們?nèi)粘Ｉ钪?。在?shí)際生產(chǎn)中，我們總是會(huì)遇到一些將重物如機(jī)床﹑笨重的箱子﹑井下的軌道等在沒(méi)有起吊設(shè)備的情況下移動(dòng)或抬起的情況，僅靠工人操作是很難實(shí)現(xiàn)的，這時(shí)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(chē)維修等部門(mén)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(mén)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(guò)螺旋副傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低，使用攜帶較為方便；能長(zhǎng)期支持重物，最大起重量已達(dá)100噸，應(yīng)用廣泛。通過(guò)研究螺旋千斤頂?shù)膬?nèi)部結(jié)構(gòu)，工作原理，使我們對(duì)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。第二章千斤頂?shù)母攀銮Ы镯斢纸信e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(jiǎn)單起重機(jī)具，也可用來(lái)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(chǎng)礦、交通運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)作為車(chē)輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)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(guò)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(dá)500t。2.1千斤頂?shù)姆N類(lèi)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(dòng)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(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓千斤頂傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。(2)液壓千斤頂傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起運(yùn)動(dòng)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(mǎn)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(dòng)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(guò)螺旋副傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低，使用攜帶較為方便；能長(zhǎng)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(chǔ)油腔、活塞和搖把等組成，工作時(shí)，用千斤頂?shù)氖謩?dòng)搖把驅(qū)動(dòng)油壓泵，將工作油壓入油室，推動(dòng)活塞上升或下降，進(jìn)而頂起或下落重物。在工程施工時(shí)，YQ型手動(dòng)液壓千斤頂（或稱(chēng)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(zhuān)用兩類(lèi)。專(zhuān)用液壓千斤頂使專(zhuān)用的張拉機(jī)具，在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋施加張力。專(zhuān)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(shí)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(dòng)式螺旋千斤頂三大類(lèi)。（1）固定螺旋式千斤頂有普通式和棘輪式兩種，在作業(yè)時(shí)，未卸載之前不能作平面移動(dòng)；（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(dòng)手柄時(shí)，撐牙推動(dòng)棘輪組間歇回轉(zhuǎn)，小錐齒輪帶動(dòng)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(dòng)靈活，摩擦力小，因而操作靈敏，工作效率高。（3）移動(dòng)式螺旋千斤頂是一種2.1螺旋千斤頂2.1螺旋千斤頂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：①立式螺紋連接結(jié)構(gòu)的油壓千斤頂，其代號(hào)的表征字母為qyl。②立臥兩用油壓千斤頂，其代號(hào)的表征字母為qw。螺旋千斤頂按其結(jié)構(gòu)和使用場(chǎng)所分為：①普通型螺旋千斤頂，其代號(hào)的表征字母為ql。②普通高型螺旋千斤頂，其代號(hào)的表征字母為qlg。③普通低型螺旋千斤頂，其代號(hào)的表征字母為qld。④鉤式螺旋千斤頂,其代號(hào)的表征字母為qlg。⑤剪式螺旋千斤頂,其代號(hào)的表征字母為qlj。⑥自落式螺旋千斤頂,其代號(hào)的表征字母為qlz。2.3千斤頂?shù)墓ぷ髟砬Ы镯斢袡C(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(lái)說(shuō)，液壓傳動(dòng)所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說(shuō)，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(guò)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(gè)變換的目的。我們所常見(jiàn)到的液壓千斤頂就是利用了這個(gè)原理來(lái)達(dá)到力的傳遞。螺旋千斤頂是通過(guò)往復(fù)扳動(dòng)手柄，拔爪即推動(dòng)棘輪間隙回轉(zhuǎn)，小傘齒輪帶動(dòng)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(guò)螺旋副傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低，使用攜帶較為方便；能長(zhǎng)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(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1螺旋傳動(dòng)的應(yīng)用和類(lèi)型螺旋傳動(dòng)是利用螺桿（絲杠）和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)方式，螺旋傳動(dòng)可以有以下四種運(yùn)動(dòng)方式：①螺母固定不動(dòng)，如圖(a)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并往復(fù)移動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)以固定螺母為主要支承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但占據(jù)空間大。常用于螺旋壓力機(jī)、螺旋千斤頂?shù)?。②螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖(b)螺桿做直線(xiàn)移動(dòng)，螺桿應(yīng)設(shè)防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)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。③螺母旋轉(zhuǎn)并沿直線(xiàn)移動(dòng)，如圖(c)由于螺桿固定不動(dòng)，因而二端支承結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但精度不高。有些鉆床工作臺(tái)采用了這種方式。④螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖(d)螺母做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)方式占據(jù)空間尺寸小，適用于長(zhǎng)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(chē)床絲杠、刀架移動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用這種運(yùn)動(dòng)方式。(a)(b)(c)(d)(c) (d)圖3.1運(yùn)動(dòng)方式本次設(shè)計(jì)的剪式千斤頂是運(yùn)用了上圖（d）的運(yùn)動(dòng)方式。（2）按照用途不同，螺旋傳動(dòng)分為三種類(lèi)型。①傳力螺旋以傳遞動(dòng)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。②傳導(dǎo)螺旋以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，這類(lèi)螺旋常在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作且工作速度較高，傳動(dòng)精度要求較高，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3.2螺旋壓力機(jī)圖圖3.3傳導(dǎo)螺旋③調(diào)整螺旋用于調(diào)整并固定零件間的相對(duì)位置，一般不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，要求能自鎖，有時(shí)也要求很高精度，如帶傳動(dòng)張緊裝置、機(jī)床卡盤(pán)和精密儀表微調(diào)機(jī)構(gòu)的螺旋等。本次設(shè)計(jì)的剪式千斤頂就是運(yùn)用了傳力螺旋這種傳動(dòng)類(lèi)型。3.2螺旋傳動(dòng)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(dòng)又可分為滑動(dòng)摩擦螺旋傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱(chēng)滑動(dòng)螺旋）、滾動(dòng)摩擦螺旋傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱(chēng)滾動(dòng)螺旋）和靜壓滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱(chēng)靜壓螺旋）。滾動(dòng)螺旋也稱(chēng)滾珠絲杠，其特點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高（90%以上）；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，低速時(shí)不爬行，啟動(dòng)時(shí)無(wú)抖動(dòng)；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(dòng)具有可逆性，如果運(yùn)用于禁止逆轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，需要加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；不易摩擦，使用壽命長(zhǎng)。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(cè)試機(jī)械、儀器的傳動(dòng)和調(diào)整螺旋，車(chē)輛、飛機(jī)上的傳動(dòng)螺旋。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)精度高，起動(dòng)阻力矩小，傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，工作壽命長(zhǎng)。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)應(yīng)用于機(jī)床、汽車(chē)、拖拉機(jī)、航空軍工等制造業(yè)。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)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(gè)封閉循環(huán)回路有兩個(gè)反向器，三個(gè)封閉循環(huán)回路有三個(gè)反向器。特點(diǎn)：流動(dòng)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(dòng)螺桿與螺母被油膜隔開(kāi)，不直接接觸。具有摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高（達(dá)99%）；螺母的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象；傳動(dòng)具有可逆性（不需要時(shí)應(yīng)加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)）；反向時(shí)無(wú)空行程，定位精度高，軸向剛力大；磨損小，壽命長(zhǎng)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(dòng)螺旋?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)又分為普通滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)和靜壓螺旋傳動(dòng)，且應(yīng)用較廣，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)微調(diào)時(shí)可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象;摩擦阻力大，傳動(dòng)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(shí)有空行程；磨損較大。圖矩形螺紋圖矩形螺紋矩形螺紋牙型為正方形，牙型角其傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)。與矩形螺紋相比，傳動(dòng)效率略低，但工藝性好，牙根強(qiáng)度高對(duì)中性好。如用剖分螺母，還可以調(diào)整間隙。圖梯形螺紋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(wú)間隙，便于對(duì)中。這種螺紋兼有矩形螺紋傳動(dòng)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(dòng)中，如螺旋壓力機(jī)。圖鋸齒型螺紋此次剪式千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)采用梯形螺紋傳動(dòng)。3.3螺旋傳動(dòng)的計(jì)算在螺旋傳動(dòng)中，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單應(yīng)用最廣泛的是滑動(dòng)螺旋，滑動(dòng)螺旋副工作時(shí)，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(duì)滑動(dòng)，因此，其主要失效形式是螺紋牙破損?；瑒?dòng)螺旋的基本尺寸通常根據(jù)耐磨條件確定。對(duì)于傳力螺旋還應(yīng)校核螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度；對(duì)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(duì)于精度傳動(dòng)螺旋應(yīng)該校核螺桿的剛度；對(duì)于受壓螺桿，當(dāng)其長(zhǎng)徑比很大時(shí)，應(yīng)校核其穩(wěn)定性；對(duì)于高速長(zhǎng)螺桿，應(yīng)校核其臨界轉(zhuǎn)速；要求自鎖時(shí)，多采用單線(xiàn)螺紋，要求高效時(shí)，多采用多線(xiàn)螺紋。（1）一般螺旋機(jī)構(gòu)的計(jì)算一般螺旋機(jī)構(gòu)當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)Ψ角（rad）時(shí)，螺母軸向移動(dòng)的位移L（mm）為:L=SΨ/2π(機(jī)械原理第七版)(式3.1)則式中S為螺旋線(xiàn)導(dǎo)程（mm）。如果螺桿的轉(zhuǎn)速為n(r/min)時(shí)，則螺母移動(dòng)速度v(mm/s)為:V=Sn/60(機(jī)械原理第七版)(式3.2)（2）差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)與復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)的計(jì)算1-機(jī)架2-螺桿3-螺母4-導(dǎo)向桿圖3.4差動(dòng)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)Ψ角（rad）時(shí)，螺母軸向移動(dòng)的位移L（mm）為：L=（SA-SB）Ψ/2π(機(jī)械原理第七版)(式3.3)如果螺桿的轉(zhuǎn)速為n(r/min)時(shí)，則螺母移動(dòng)速度v(mm/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(shí)，螺母可得到微小位移，這種螺旋機(jī)構(gòu)稱(chēng)為差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（又稱(chēng)微動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)），常用于分度機(jī)構(gòu)、測(cè)微機(jī)構(gòu)等。如果兩螺旋的旋向相反，則螺母軸向移動(dòng)的位移L為：L=（SA-SB）Ψ/2π(機(jī)械原理第七版)(式3.5)移動(dòng)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(chēng)為復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)，適合于快速靠近或離開(kāi)的場(chǎng)合?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)工作時(shí)，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(shí)在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對(duì)滑動(dòng)?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)的主要失效形式是螺紋磨損。因此，通常根據(jù)螺旋副的耐磨性條件，計(jì)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(duì)可能發(fā)生的其他失效逐一進(jìn)行校核。3.4螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和選材滑動(dòng)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(dòng)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(shí)，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(zhǎng)且水平布置時(shí)，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(jiǎn)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(chǎng)合中使用。對(duì)于經(jīng)常雙向傳動(dòng)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(dòng)精度。傳動(dòng)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(chǎng)合螺桿Q235Q2754550輕載、低速傳動(dòng)。材料不熱處理40Gr65Mn20GrMnTi重載、較高速。材料需經(jīng)熱處理，以提高耐磨性9Mn2VGrWMn38GrMoAl精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng)。材料需經(jīng)熱處理螺母ZcuSn10P1ZcuSn5Pb5Zn5一般傳動(dòng)ZcuAL10Fe3ZcuZn25AL6Fe3Mn重載、低速傳動(dòng)。尺寸較小或輕載高速傳動(dòng)，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(jì)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(jì)算在于限制螺紋副的壓強(qiáng)P，其校核公式為：P＝=Fp/πd2hH≤[P](機(jī)械設(shè)計(jì)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（mm2）；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(qiáng)(MPa)。為便于推導(dǎo)設(shè)計(jì)公式，令?=H/d2，代入整理后得螺紋中徑的設(shè)計(jì)公式為：d2≥(機(jī)械設(shè)計(jì)第四版)（式3.8）對(duì)矩形、梯形螺紋，h=0.5p，則：d2≥0.8(機(jī)械設(shè)計(jì)第四版)（式3.9）對(duì)鋸齒形螺紋，h=0.75p，則d2≥0.65(機(jī)械設(shè)計(jì)第四版)（式3.10）表3.2滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的許用壓強(qiáng)螺紋副材料滑動(dòng)副速度/(m·min-1)許用壓強(qiáng)/MPa鋼對(duì)青銅低速<3.06~12>1518~2511~187~101~2鋼-耐磨鑄鐵6~126~8鋼-灰鑄鐵<2.46~1213~184~7鋼-鋼低速7.5~13淬火鋼-青銅6~1210~13注：?<2.5或人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，[p]可提高20%；螺母為剖分式時(shí)，[p]應(yīng)降低15%-20%。?值根據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)選取。對(duì)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(chǎng)合，為使受力分布均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，宜取?=1.2～2.5；對(duì)于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力較大，可取?=2.5～3.5；傳動(dòng)精度高或要求壽命長(zhǎng)時(shí)，允許?=4。根據(jù)公式計(jì)算出螺紋中徑d2后，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取螺紋的公稱(chēng)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螺母螺紋牙強(qiáng)度的計(jì)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(qiáng)度比螺桿低，因此只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。假設(shè)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(kāi)的懸臂梁，螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度校核公式為：=3Fh/πDb2z≤[](機(jī)械設(shè)計(jì)第四版)（式3.11）剪切強(qiáng)度校核公式為： τ=F/πDbz≤[τ](機(jī)械設(shè)計(jì)第四版)(式3.12)式中D為螺母螺紋的大徑(mm)；b為螺母螺紋牙底寬度(mm)；可由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)查得，也可取矩形螺紋b=0.5P，梯形螺紋b=0.634P，鋸齒形螺紋b=0.74P；[]、[τ]分別為螺母螺紋牙的許用彎曲應(yīng)力和許用切應(yīng)力(MPa)。表3.3滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力項(xiàng)目許用應(yīng)力/MPa鋼制螺桿[σ]=σS/3~5σS為材料的屈服極限/MPa螺母材料許用彎曲應(yīng)力[σb]許用切應(yīng)力[τ]青銅40~6030~40耐磨鑄鐵50~6040鑄鐵45~5540鋼（1.0~1.2）[σ]0.6[σ]注：靜載荷許用應(yīng)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(yīng)校核螺桿螺紋牙的強(qiáng)度，這時(shí)公式中的D應(yīng)改為d1。3.7螺桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性的校核3.7.1強(qiáng)度的校核螺桿受軸向力F及轉(zhuǎn)矩T的作用，危險(xiǎn)截面上受拉（壓）應(yīng)力σ和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核公式為：=(機(jī)械設(shè)計(jì)第四版)(式3.13)式中d1為螺桿螺紋的小徑（mm）；[σ]為螺桿材料的許用應(yīng)力（MPa），T為螺桿所受轉(zhuǎn)矩(N·m)T=；3.7.2穩(wěn)定性的校核對(duì)于長(zhǎng)徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向力F超過(guò)某一臨界載荷FC時(shí)，螺桿可能會(huì)突然產(chǎn)生側(cè)向彎曲而喪失穩(wěn)定。因此，對(duì)細(xì)長(zhǎng)螺紋應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性校核。螺桿的穩(wěn)定性條件為：(機(jī)械設(shè)計(jì)第四版)（式3.14）式中S為穩(wěn)定性安全系數(shù)，對(duì)于傳力螺旋取S=3.5～5；對(duì)于傳導(dǎo)螺旋取S=2.5～4；對(duì)于精密螺桿或水平螺桿取S>4。臨界載荷FC與螺桿的柔度γ及材料有關(guān)，根據(jù)Υ=的大小選用不同的公式計(jì)算。表3.4長(zhǎng)度系數(shù)μ的選擇螺桿端部結(jié)構(gòu)μ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(dòng)支承時(shí)：lo為支承長(zhǎng)度，do為支承孔直徑，lo/do<1.5鉸支；lo/do=1.5～3不完全固定；lo/do>3固定。采用滾動(dòng)支承時(shí)：只有徑向約束時(shí)為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。當(dāng)Υ≥85～90時(shí)，根據(jù)歐拉公式計(jì)算，即：（式3.15）當(dāng)Υ<85～90時(shí)；對(duì)σb≥380MPa的碳素鋼（如Q235、Q275）Fc=(304/1.12Υ)（式3.16）當(dāng)Υ<85～90時(shí)，對(duì)σb≥470MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如355、45）Fc=(461/2.57Υ)（式3.17）當(dāng)Υ<40時(shí)，無(wú)需進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。式中:FC————臨界載荷（N）；E——螺桿材料的彈性模量（MPa），對(duì)于鋼E=2.06×105；I——危險(xiǎn)截面的慣性矩（mm4），I=，d1為螺桿螺紋內(nèi)徑(mm)；μ——長(zhǎng)度系數(shù)，與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)；L——螺桿最大受力長(zhǎng)度(mm)；i——螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑(mm)，i==。（式3.18）3.8自鎖性的校核對(duì)于要求自鎖的螺旋傳動(dòng)，應(yīng)校核是否滿(mǎn)足自鎖條件，即：（式3.19）式中，fV為螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)表3.5螺旋傳動(dòng)螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)fV（定期潤(rùn)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?ν0.08～0.100.10～0.120.12～0.150.11～0.170.06～0.08第四章千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)已知軸向載荷F=15000N,最大舉升高度100mm.方案圖如下所示。圖4.1千斤頂總裝圖4.1螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算選擇材料前面已做分析，此次設(shè)計(jì)選用梯形螺紋，基本牙型按GB/T5796.1-2005的規(guī)定?？紤]到千斤頂轉(zhuǎn)速較低，單個(gè)作用面受力不大，螺桿材料常用Q235，275，40，45，55等，此處螺桿選常用的45鋼。由手冊(cè)查σ=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(duì)青銅低速時(shí)，對(duì)人力驅(qū)動(dòng)[p]可提高20%，即[p]=，[p]=25MPa，螺母為整體螺母由于磨損后不能調(diào)整間隙，可視受力比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，此處取。確定螺桿直徑按耐磨性條件確定螺桿中徑d2,求出d2后，按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱(chēng)直徑d2，螺距p及其他尺寸。根據(jù)規(guī)定對(duì)整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，可視受力比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，故取，此處取。螺桿——螺母材料分別取為鋼——青銅，查表3.2滑動(dòng)速度為低速，對(duì)人力驅(qū)動(dòng)[p]可提高20%，即[p]=，[p]=25MPa，（摩擦系數(shù)起動(dòng)時(shí)取大值，校核是為安全起見(jiàn)，應(yīng)以起動(dòng)時(shí)為準(zhǔn)。由f值0.08-0.1，應(yīng)取f=0.1,代入F=8660N梯形螺紋，h=05p,已知取，則計(jì)算d2則d2=10.53mm根據(jù)GB/T5796.3-,2005查得取標(biāo)準(zhǔn)d=16mm.取標(biāo)準(zhǔn)值p=2mmd1=13.875mm螺紋副自鎖性驗(yàn)算：自鎖條件是式中：為螺紋中徑處升角；為當(dāng)量摩擦系數(shù)。（，式中為螺紋工作面的牙形斜角）；為當(dāng)量摩擦角（為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小10.）查教材表得（取起動(dòng)時(shí)計(jì)算用最大值）故，所以自鎖性可保證。螺桿強(qiáng)度校核受力較大的螺桿需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。螺桿工作時(shí)承受軸向力F及轉(zhuǎn)矩T的作用。螺桿危險(xiǎn)截面上既有壓縮應(yīng)力，又有切應(yīng)力。因此，校核螺桿強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出螺桿危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力，強(qiáng)度校核公式為：（式4.13）式中:F螺桿所受的軸向壓力，N；A螺桿危險(xiǎn)截面的面積；,；螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù),；d1為螺桿螺紋的小徑（mm）；為螺桿材料的許用應(yīng)力（Mpa）；T為螺桿所受轉(zhuǎn)矩（N.mm）；其中扭矩T=10.36N.m式中：為螺紋中徑處螺紋升角；為當(dāng)量摩擦角。查手冊(cè)GBT6991999.45鋼的，教材表5-13，如下表表5-13滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力項(xiàng)目許用應(yīng)力/Mpa鋼制螺桿,為材料的屈服極限/Mpa螺母材料許用彎曲應(yīng)力許用切應(yīng)力青銅40-6030-40耐磨鑄鐵50-6040鑄鐵45-5540鋼（1.0-1.2）0.6注：靜載荷許用應(yīng)力取大值。安全系數(shù)3-5，取3。故有：=60.64≤所以得到強(qiáng)度校核滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。4.2螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算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。確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)U令：螺母高=20mm則：螺紋工作圈數(shù)z=H/P=20/2=10mm校核螺紋牙強(qiáng)度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b=0.65p=0.65x2=1.3mm；梯形螺紋螺紋牙工作高度h=0.5p=0.5x2=1mm。則：彎曲強(qiáng)度校核：σ=30.60Mpa≤[σ]。合格（式4.5）②剪切強(qiáng)度校核：τ=F/3.14zD4b2=10.20Mpa≤[τ]，合格（式4.6）式中：——螺母螺紋大徑，mm.Z——螺母螺紋工作圈數(shù)。4.6安裝要求銷(xiāo)釘壓入螺母和支座內(nèi)時(shí)，接觸面間的配合為過(guò)盈配合，壓入時(shí)用橡皮錘砸入。第五章螺旋千