螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)

螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì),螺旋,千斤頂,設(shè)計(jì) 題目 螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì) 系別 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 班級 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 日期 南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：1、 設(shè)計(jì)一人力驅(qū)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ZCuSn10-1，采用梯形螺紋。2、 使用AoutCAD、Solidworks繪畫裝配圖、零件圖；設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：選擇課題，勾勒基本的設(shè)計(jì)思路；第二周：查找與其有關(guān)的資料；第三周：進(jìn)行螺旋傳動的設(shè)計(jì)和計(jì)算；第四周：進(jìn)行千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)；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: 再次修改論文，進(jìn)行答辯。 指導(dǎo)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(zhuǎn)桿、擋環(huán)、托杯的零部件組裝而成的。在本次設(shè)計(jì)過程中對螺旋傳動的計(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，另外還運(yùn)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(shè)計(jì)與選材等多方面，闡述了它設(shè)計(jì)的全過程。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(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(jì)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)鍵詞：螺旋傳動，體積小，方便，成本低I目 錄摘要II1 起重機(jī)械的概述12 千斤頂?shù)母攀?2.1 千斤頂?shù)姆N類22.2 千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和技術(shù)規(guī)格32.3千斤頂?shù)墓ぷ髟?3 螺旋傳動的設(shè)計(jì)與計(jì)算63.1螺旋傳動的應(yīng)用和類型63.2螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和用途83.3螺旋傳動的計(jì)算93.4螺旋傳動的設(shè)計(jì)和選材103.5螺旋機(jī)構(gòu)耐磨性的計(jì)算113.6螺母螺紋牙的計(jì)算123.7螺桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性的校核133.7.1強(qiáng)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(shè)計(jì)164.1選擇材料164.2耐磨性計(jì)算174.3螺母外部尺寸計(jì)算184.4手柄設(shè)計(jì)計(jì)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?xiàng)237 設(shè)計(jì)總結(jié)24致謝25參考文獻(xiàn)2601 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)的驅(qū)動多為電力，也可用內(nèi)燃機(jī)，人力驅(qū)動只用于輕小型起重設(shè)備或特殊需要的場合。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)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(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)等國民經(jīng)濟(jì)各部門及人們?nèi)粘Ｉ钪?。起重機(jī)的驅(qū)動多為電力，也可用內(nèi)燃機(jī)，人力驅(qū)動只用于輕小型起重設(shè)備或特殊需要的場合。起重機(jī)械的工作特點(diǎn)：（1）起重機(jī)械通常結(jié)構(gòu)龐大，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，能完成一個(gè)起升運(yùn)動、一個(gè)或幾個(gè)水平運(yùn)動；（2）所吊運(yùn)的重物多種多樣，載荷是變化的；（3）大多數(shù)起重機(jī)械，需要在較大的空間范圍內(nèi)運(yùn)行，有的要裝設(shè)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(jī)械需要直接載運(yùn)人員在導(dǎo)軌、平臺或鋼絲繩上做升降運(yùn)動；（5）暴露的、活動的零件較多，且常與吊運(yùn)作業(yè)員直接接觸，潛在安全隱患；（6）作業(yè)環(huán)境復(fù)雜；（7）作業(yè)中常常需要多人配合，共同進(jìn)行；起重機(jī)械的上述工作特點(diǎn)，決定了它與安全生產(chǎn)的關(guān)系很大。如果對起重機(jī)械的設(shè)計(jì)、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(shè)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(jì)損失。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。(參考文獻(xiàn)4)2 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(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；由于起重量小，操作費(fèi)力，所以螺旋千斤頂一般只用于機(jī)械維修工作，在修橋過程中不適用。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。其缺點(diǎn)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(shí)，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)而頂起或下落重物。在工程施工時(shí)，YQ型手動液壓千斤頂使用較多。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(shí)，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。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、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(shí)，未卸載之前不能作平面移動；（2）LQ型固定螺旋式千斤頂結(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(shí)，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在頂升過程中可以移動的千斤頂，在作業(yè)時(shí)，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(shí)，由1-2人轉(zhuǎn)動千斤頂上的手柄，利用齒條的頂端頂起高處的重物。同時(shí)，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(shí)需要的齒輪。千斤頂已實(shí)施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得和質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準(zhǔn)出口。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： 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。表2.1 移動式螺旋千斤頂技術(shù)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）825051017540102805403008012.5300660300851534566030010017.5350660360120203606803601452536069037016530360730370225表2.2 齒條千斤頂?shù)募夹g(shù)規(guī)格型號01型02型起重量（t）靜負(fù)荷1515動負(fù)荷1010最大起重高度（mm）280330鉤面最低高度（mm）5555機(jī)座尺寸（長寬,mm）260166260166外形尺寸（長寬高，mm）370166525414166550自重（kg）26252.3千斤頂?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(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(gè)變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個(gè)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，但不如液壓千斤頂簡易。(此部分參考文獻(xiàn)4和5) 3 螺旋傳動的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1螺旋傳動的應(yīng)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(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(shí)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)圖3.1 運(yùn)動方式本次設(shè)計(jì)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。圖3.2 螺旋壓力機(jī)傳導(dǎo)螺旋以傳遞運(yùn)動為主，這類螺旋常在較長的時(shí)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(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺旋。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(shí)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(jì)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）?；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(shí)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(shí)有空行程；磨損較大。廣泛應(yīng)用于機(jī)床的進(jìn)給、分度、定位等機(jī)構(gòu)，如此次設(shè)計(jì)過程中千斤頂?shù)膫髁β菪L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(shí)不爬行，啟動時(shí)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(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(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(shí)應(yīng)加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)）；反向時(shí)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。3.3螺旋傳動的計(jì)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(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滑動，因此，其主要失效形式是螺紋牙破損。滑動螺旋的基本尺寸通常根據(jù)耐磨條件確定。對于傳力螺旋還應(yīng)校核螺桿危險(xiǎn)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(shí)，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(shí)，多采用單線螺紋，要求高效時(shí)，多采用多線螺紋。（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)角（rad）時(shí)，螺母軸向移動的位移L（mm）為: L=S/2 （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(shí)，則螺母移動速度v(mm/s)為:V=Sn/60 （式3.2） （2）差動螺旋機(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(shí)，螺母軸向移動的位移L（mm）為： L=（SA-SB）/2 （式3.3） 如果螺桿的轉(zhuǎn)速為n(r/min)時(shí)，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(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 （式3.5）移動速度為： V（SA-SB）n/60 （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。滑動螺旋傳動工作時(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(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(jì)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(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 ZcuSn5Pb5Zn5一般傳動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(jì)算耐磨性計(jì)算尚無完善的計(jì)算方法，目前是通過限制螺紋副接觸面上的壓強(qiáng)作為計(jì)算條件，其校核公式為：PP （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(mm)，p為許用壓強(qiáng)(MPa)。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)=的大小選用不同的公式計(jì)算。當(dāng)8590時(shí)，根據(jù)歐拉公式計(jì)算，即： （式3.15）當(dāng)8590時(shí)；對b380MPa的碳素鋼（如Q235、Q275）Fc=(304/1.12) （式3.16）當(dāng)8590時(shí)，對b470MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如355、45）Fc=(461/2.57) （式3.17）當(dāng)40時(shí)，無需進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。式中FC為臨界載荷（N）；E為螺桿材料的彈性模量（MPa），對于鋼E=2.06105；I為危險(xiǎn)截面的慣性矩（mm4），I=，d1為螺桿螺紋內(nèi)徑(mm)；為長度系數(shù)，與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，L為螺桿最大受力長度(mm)；i為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑(mm)，i=。 （式3.18）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(shí)：lo為支承長度，do為支承孔直徑，lo/do3固定。采用滾動支承時(shí)：只有徑向約束時(shí)為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。注：用下列辦法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時(shí)：lo為支承長度，do為支承孔直徑，lo/do3固定。采用滾動支承時(shí)：只有徑向約束時(shí)為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。3.8自鎖性的校核 對于要求自鎖的螺旋傳動，應(yīng)校核是否滿足自鎖條件，即： （式3.19）式中，fV為螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)表3.5 螺旋傳動螺旋副的當(dāng)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0.080.100.100.120.120.150.110.170.060.084千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)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=360Mpa；為了提高耐磨性，螺母選較軟的材料錫青銅為ZCuSn10P-1，由上表知鋼對青銅低速時(shí)，對人力驅(qū)動可提高20%，即=，螺母為整體螺母。，取。選螺紋牙為梯形。4.2耐磨性計(jì)算（1）已知取，則計(jì)算d2 （式4.1） 由手冊查得：（2）計(jì)算螺母高H： （式4.2）（3）計(jì)算旋合圈數(shù)z： （式4.3）（4）校核螺紋副自鎖性： （式4.4）由上表查得，滿足自鎖條件。（5）螺母螺紋牙強(qiáng)度校核：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）（6）螺桿強(qiáng)度校核：由上表查得螺桿許用應(yīng)力 （式4.7）螺桿所受轉(zhuǎn)矩：（式4.8）螺桿強(qiáng)度校核： 合格 （式4.9）4.3螺母外部尺寸計(jì)算（1）計(jì)算確定D3螺母懸置部分受拉伸和扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用，為計(jì)算簡單，將F增大30%，按拉伸強(qiáng)度計(jì)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=65 mm（2）確定D1和a按經(jīng)驗(yàn)公式D1=（1.31.4）D3及a=可求：D1=（1.31.4）65=84.5-91mm 取D1=86 mm （式4.12）a= 取a=20mm （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 合格 （式4.14）（4） 校核凸緣根部彎曲強(qiáng)度：p=所以合格 （式4.15）（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：= 合格 （式4.17）4.4手柄設(shè)計(jì)計(jì)算（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=0.15為拖杯與支承面的摩擦系數(shù)；D0為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為托杯底座與支承面接觸部分內(nèi)徑（mm），取d0=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）。因此，200 LH= （式4.19）得：LH=1777.56 mm 取LH=1778 mm（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=30mm （式4.21）托杯其他部分尺寸為：托杯高 取h=70 mm（式4.22）鉸支頭高 取h1=55 mm（式4.23）4.5螺桿穩(wěn)定性校核(1)計(jì)算柔度=螺桿一端固定，一端自由，長度系數(shù)=2；螺桿最大受力長度L由起重高度、螺母高H、鉸支頭高及螺桿軸向預(yù)留余量決定，其中。因此，螺桿的工作長度，螺桿危險(xiǎn)截面慣性半徑i= 。 = （式4.24）(2)計(jì)算臨界載荷：I=（式4.25）因此：FC=474101.68N（式4.26）=7.9S=4 合格5 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(shí)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(shí)，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，千斤頂?shù)?個(gè)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6 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(shí)，要放在平整堅(jiān)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(shí)，用力要均勻；卸載時(shí)，要檢查重物是否支撐牢固。5.幾臺千斤頂同時(shí)作業(yè)時(shí)，要?jiǎng)幼饕恢拢ＷC同步頂升和降落。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(shí)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(shí)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(shí)間支撐時(shí)，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(shí)，不得突然下降，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(shí)，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。7 設(shè)計(jì)總結(jié)致謝 參考文獻(xiàn)1 王定國.機(jī)械原理與機(jī)械零件.北京,高等教育出版社,1996年（第十章第六節(jié)）2 鄭志祥,劉天一.機(jī)械零件.上海,高等教育出版社,1992年（第四章第六節(jié)）3 吳宗澤.機(jī)械零件.北京,廣播電視大學(xué)出版社,1994年（第三章第八節(jié)）4 黃景一,付榮伯.起重機(jī)械設(shè)計(jì)制造使用手冊.安徽文化出版社,2002年5 范祖堯.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備實(shí)際手冊.北京.機(jī)械工業(yè)出版社,1996年