1、新鄉(xiāng)學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）螺旋千斤頂（3t）的主要零件設(shè)計學(xué)生姓名： 趙朋善 學(xué)生學(xué)號： 0905021012 院（系）： 機電工程學(xué)院 年級專業(yè)： 2009級機械制造及其自動化指導(dǎo)教師： 劉建華 指導(dǎo)教師職稱： 副教授 二一二年五月 33目 錄內(nèi)容摘要1關(guān)鍵詞1Abstract1Keywords21 緒論31.1千斤頂?shù)母攀?1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢51.3本文主要研究的內(nèi)容72 螺旋傳動的設(shè)計與計算82.1螺旋傳動的應(yīng)用和類型82.2 螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和用途92.3螺旋傳動的計算102.4螺旋傳動的設(shè)計和選材122.5螺旋機構(gòu)耐磨性的計算132.6螺母螺紋牙的計算152.7螺桿強度和

2、穩(wěn)定性的校核163 千斤頂主要零件的設(shè)計183.1 螺桿螺母的設(shè)計183.2閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算223.3 棘輪的設(shè)計與選擇274 使用千斤頂?shù)淖⒁馐马椉皾櫥?84.1注意事項284.2潤滑295 總結(jié)31參考文獻32致 謝33 內(nèi)容摘要: 螺旋千斤頂是一種小型的起重設(shè)備，體積小且方便攜帶，造價成本比較低，在日常生活中被廣泛應(yīng)用。 螺旋千斤頂主要是由螺桿、螺母、底座、手柄、小傘齒輪、大傘齒輪、機架、棘輪組、升降套筒等零部件組合而成的。在本設(shè)計過程中對螺旋傳動的計算和各零部件的設(shè)計與選材最是重要；而且重點運用了機械設(shè)計方面的許多知識，另外還要用到輔助繪圖工具AutoCAD等。 本文從

3、螺旋千斤頂?shù)牧悴考脑O(shè)計與選材等多方面，闡述了設(shè)計它的整個過程。尤其在工藝規(guī)程設(shè)計中，運用了很多的科學(xué)加工理論和計算公式，對它進行了精確地計算。 尤其在螺旋傳動部分，通過對耐磨性的計算、螺桿穩(wěn)定性校核、螺旋機構(gòu)的耐磨性計算、螺母螺紋牙的計算、自鎖性校核和各種強度計算。通過計算使設(shè)計出來的螺旋千斤頂更加能夠滿足各種實際的需求。同時對主要零件的加工工藝進行了詳細的闡述。 關(guān)鍵詞：千斤頂 螺旋傳動 Abstract: Screw jack is a small hoisting equipment, small volume and easy to carry, capital cost is lo

4、wer, in daily life has been widely used. Screw jack is mainly composed of screw, nut, base, handle, small bevel gear, big bevel gear, frame, ratchet group, lift sleeve, a combination of parts. In the design process to screw transmission of parts of the calculation and design and material selection i

5、s the most important; And key using a mechanical design many knowledge, and to use computer-aided drawing tools such as AutoCAD.This article from the parts of the screw jack the design and material selection and other aspects, this paper expounds the design it of the entire process. Especially in th

6、e process planning, the use of many of the scientific process theory and formula, it accurately calculated. Especially in screw transmission part, through to the wear resistance of calculation, screw stability checking, screw mechanism the wear resistance of the calculation, nut the thread of calcul

7、ation, the lock test and all kinds of sex strength calculation. Through the calculation to design out of the screw jack more can meet the needs of various practical. At the same time for the processing technology of the main parts in detail. Keywords: jack screw transmission 1 緒論 1.1千斤頂?shù)母攀?千斤頂又叫舉重器、

8、頂重機、頂升機等，是種用較小的力就把重物頂升、下降或移位的簡單起重機具，也能用來校正設(shè)備安裝的偏差和構(gòu)件的變形等。千斤頂主要用于交通運輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。它的結(jié)構(gòu)輕巧堅固、靈活可靠，一人也可攜帶和操作。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錐齒輪在小行程內(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500t。 1.1.1 千斤頂?shù)姆N類 千斤頂按其構(gòu)造及工作原理的不同，通常分為機械式和液壓式，機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種，而螺旋式千斤頂和液壓式千斤頂較為常用；因起重量小，操作費力，所以

9、螺旋千斤頂一般用于機械維修工作，而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，所以使用廣泛。但是其有起重高度有限，起升速度慢的缺點。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，進而頂起或下落重物。液壓千斤頂是一種采用柱塞或液壓缸作為剛性頂舉件的千斤頂。液壓千斤頂又有通用液壓千斤頂和專用液壓千斤頂。液壓千斤頂廣泛使用在電力維護，橋梁維修，重物頂升，靜力壓樁，基礎(chǔ)沉降，橋梁及船舶修造，特別在公路鐵路建設(shè)當(dāng)中及機械校調(diào)、設(shè)備拆卸等方面。 在工程施工時，YQ型手動液壓千斤頂使用較多。這種

10、千斤頂質(zhì)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(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。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(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，使用方便。它有棘

11、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，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。齒條千斤頂主要由齒條和棘輪等組成，工作時，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，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

12、需要的齒輪。千斤頂已實施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得和質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準出口。1.1.2千斤頂?shù)墓ぷ髟?千斤頂有機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(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，而達到起重拉力的功能，但不如液壓千斤頂簡易。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 在生產(chǎn)實踐中我們經(jīng)常會遇到一些將重物如機床、笨重的箱子、井下的

13、軌道等在沒有起吊設(shè)備的情況下移動或抬起, 僅靠人工操作是很困難的, 這就需要用到千斤頂來幫助我們。千斤頂與我們的生活密切相關(guān), 在建筑、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1.2.1千斤頂?shù)膽?yīng)用 目前在生產(chǎn)實踐中使用著各種各樣的千斤頂: (1).在建筑領(lǐng)域中應(yīng)用的千斤頂主要有鋼絞線千斤頂、松卡式千斤頂、穿心式千斤頂、掩護支架平衡千斤頂、預(yù)應(yīng)力前卡式千斤頂、預(yù)應(yīng)力張拉千斤頂、窄空間小噸位千斤頂?shù)鹊? (2).在汽車運輸維修部門應(yīng)用的千斤頂有螺旋千斤頂、液壓千斤頂、充氣千斤頂?shù)仍S多種類; (3).在醫(yī)療衛(wèi)生部門應(yīng)用的有X 線刀機械微調(diào)千斤頂。 (4).除此以

14、外還有應(yīng)用在其他領(lǐng)域的一些千斤頂。 1.2.2 千斤頂?shù)膰鴥?nèi)外發(fā)展概況 汽車千斤頂是汽車保養(yǎng)、維修不可缺少的主要舉升工具。隨著我國國民經(jīng)濟和汽車工業(yè)的發(fā)展,小轎車的產(chǎn)量逐年遞增, 轎車普遍進入平民百姓的家庭生活將成為社會發(fā)展的趨勢, 這使得千斤頂?shù)男枨罅咳找嬖龃?。因此對千斤頂技術(shù)的進一步研究, 生產(chǎn)出外形美觀、安全可靠、使用方便的高性價比產(chǎn)品顯得尤為重要。早在20 世紀40 年代, 臥式千斤頂就已經(jīng)開始在國外的汽車維修部門使用但由于當(dāng)時設(shè)計和使用上的原因, 其尺寸較大, 承載量較低。后來隨著社會需求量的增大以及千斤頂本身技術(shù)的發(fā)展, 在90 年代初國外絕大部分用戶已以臥式千斤頂替代了立式千斤頂

15、。 在90 年代后期國外研制出了充氣千斤頂和便攜式液壓千斤頂?shù)刃滦颓Ы镯敗３錃馇Ы镯斒怯杀＜永麃喴黄囘\輸研究所發(fā)明的, 它用有彈性而又非常堅固的橡膠制成。使用時, 用軟管將千斤頂連在汽車的排氣管上, 經(jīng)過15-20 秒, 汽車將千斤頂鼓起, 成為圓柱體。這種千斤頂可以把1-5t 重的汽車頂起70cm。便攜式液壓千斤頂則可用于所有類型的鐵道車輛, 包括裝運三層汽車的貨車、聯(lián)運車以及高車頂車輛。同時它具有一個將負載定位的機械鎖定環(huán), 一個三維機械手, 一個全封閉構(gòu)架以及一個用于防止雜質(zhì)進入液壓系統(tǒng)的外置過濾器。另外一種便攜式液壓千斤頂則可用于對已斷裂的貨車轉(zhuǎn)向架彈簧進行快速的現(xiàn)場維修。該千斤頂能

16、在現(xiàn)場從側(cè)面對裝有70-125t 級轉(zhuǎn)向架的大多數(shù)卸載貨車進行維修, 并能完全由轉(zhuǎn)向架側(cè)架支撐住。它適用于車間或軌道上無需使用鋼軌道碴或軌枕作承。 我國千斤頂技術(shù)起步較晚, 由于歷史的原因, 直到1979 年才接觸到類似于國外臥式千斤頂這樣的產(chǎn)品。但是經(jīng)過全面改進和重新設(shè)計, 在外形美觀,使用方便, 承載力大, 壽命長等方面, 都超過了國外的同類產(chǎn)品, 并且迅速打入歐美市場。經(jīng)過多年設(shè)計與制造的實踐, 除了臥室千斤頂以外, 我國還研制出了新型折疊式液壓千斤頂、快速升降千斤頂?shù)榷喾N千斤頂。目前我國出口的千斤頂已達到門類、規(guī)格齊全, 形成系列產(chǎn)品。 隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展, 汽車隨車千斤頂?shù)囊?/p>

17、求也越來越高; 同時隨著市場競爭的加劇, 用戶要求的不斷變化, 將迫使千斤頂?shù)脑O(shè)計質(zhì)量要不斷提高, 以適應(yīng)用戶的需求。用戶喜歡的、市場需要的千斤頂將不僅要求重量輕, 攜帶方便, 外形美觀,使用可靠, 還會對千斤頂?shù)倪M一步自動化, 甚至智能化都有所要求。如何充分利用經(jīng)濟、情報、技術(shù)、生產(chǎn)等各類原理知識, 使千斤頂?shù)脑O(shè)計工作真正優(yōu)化?如何在設(shè)計過程中充分發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性勞動和集體智慧, 提高產(chǎn)品的使用價值及企業(yè)、社會的經(jīng)濟效益? 如何在知識經(jīng)濟的時代充分利用各種有利因素, 對資源進行有效整合等等都將是我們面臨著又必須解決的重要的問題。 所幸科技的進步, 知識的更新, 尤其是當(dāng)今計算機技術(shù)發(fā)展的

18、日新月異為千斤頂設(shè)計質(zhì)量的進一步完善和提高, 甚至突破提供了有力的支持。如充分利用計算機資源, 從系統(tǒng)優(yōu)化的角度進行設(shè)計和價值分析, 可以大大縮短產(chǎn)品設(shè)計周期, 提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)性能, 降低成本, 取得顯著的經(jīng)濟技術(shù)效益。在設(shè)計過程中, 為了使設(shè)計更直觀、更方便, 可以使用AutoCAD 技術(shù)輔助進行設(shè)計,而針對千斤頂設(shè)計過程中所需要進行的各種計算, 可以考慮將有限元分析方法應(yīng)用到其元件和系統(tǒng)中; 將系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和價值分析等現(xiàn)代設(shè)計方法運用到千斤頂?shù)拈_發(fā)當(dāng)中, 也是今后 在千斤頂?shù)脑O(shè)計中必須考慮的問題?？傊? 從發(fā)展的觀點看, 我們應(yīng)充分利用計算機技術(shù)來促進千斤頂技術(shù)的進步, 并合理運用高科

19、技、前沿知識使千斤頂技術(shù)更上一層樓1.3本文主要研究的內(nèi)容1.3.1 抗壓強度的校核 螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計目的主要是用來支撐和移動重物的，其受力方式主要是受壓，主要受力部件是螺桿和螺母。因此螺桿和螺母的強度要求是必須要滿足的，螺桿材料選擇45鋼調(diào)質(zhì)，并采用梯形螺紋，因為梯形螺紋承載能力大，且容易加工。螺桿在全部旋出升至最高位置時, 其受力情況最為不利,且螺桿為一壓桿, 同時承受壓力及扭矩。手動螺旋千斤頂主要包括底座、棘輪圓錐齒輪副、托杯、傳動螺紋副等部分。千斤頂最大起重量是其最主要的性能指標之一。千斤頂在工作過程中,傳動螺紋副承受主要的工作載荷,螺紋副工作壽命決定千斤頂使用壽命,故傳動螺紋副的設(shè)計

20、最為關(guān)鍵,其設(shè)計與最大起重量、螺紋副材料、螺紋牙型以及螺紋頭數(shù)都有關(guān)系。所以，應(yīng)該對螺桿和螺母進行嚴格的強度校核。1.3.2 穩(wěn)定性核算 螺桿升至最高位置時，可視為下端固定，上端自由的懸臂桿件，如果螺桿很長的話，螺桿必然不穩(wěn)定，很容易傾翻。所以，必須要對螺旋千斤頂進行穩(wěn)定性的核算。確保，螺旋千斤頂在工作時平穩(wěn)可靠。對于長徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向壓力F大于某一臨界值時，螺桿就會突然發(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F必須小于臨界載荷。1.3.3 自鎖能力校核 當(dāng)放置在斜面上的物體不會自行下滑時，斜面對于水平面的最大傾角就是該物體與斜面的摩擦角。為了防止螺桿因重物壓力

21、而自行下落, 顯然, 必須具有足夠的自鎖能力。自鎖現(xiàn)象在機械工程中得到廣泛的應(yīng)用，如螺旋千斤頂，它是由絲桿和螺紋槽組成的，轉(zhuǎn)動手柄時可使螺桿上升，頂起重物不會下降，這是因為螺紋槽相當(dāng)于斜面，螺桿和重物相當(dāng)于放在斜面上的重物，當(dāng)螺紋的傾角小于摩擦角時就會產(chǎn)生自鎖，因此再重的物體也不會下降。2 螺旋傳動的設(shè)計與計算2.1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現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動均勻、準確、平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點，在工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)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

22、： 螺母固定不動，如圖2-1(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、螺旋千斤頂?shù)取?螺母轉(zhuǎn)動，如圖2-1(b)螺桿做直線移動，螺桿應(yīng)設(shè)防轉(zhuǎn)機構(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2-1(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2-1(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(zhuǎn)機構(gòu)使其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。車床絲杠、刀架移動機構(gòu)多采用這種運動方式。 (a) (b) (c) (d)圖2

23、-1 運動方式簡圖 本次設(shè)計的螺旋千斤頂是運用了圖2-1（d）的運動方式，即螺母做直線運動。 （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。 傳導(dǎo)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。 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、機床卡盤和精密儀表微調(diào)機構(gòu)的螺旋等。本次設(shè)計的螺旋千斤頂就是運用了傳力螺旋這種傳動類型。2.2 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

24、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(yīng)用較廣，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低；易于實現(xiàn)自鎖；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。缺點在于當(dāng)?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(cè)向間隙，反向時有空行程；磨損較大。廣泛應(yīng)用于機床的進給、分度、定位等機構(gòu)，如此次設(shè)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(zhuǎn)平穩(wěn)，低速時不爬行，啟動時無抖動；螺旋副經(jīng)調(diào)

25、整和預(yù)緊可實現(xiàn)高精度定位精度和重復(fù)定位精度；傳動具有可逆性，如果運用于禁止逆轉(zhuǎn)的場合，需要加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機構(gòu)；不易摩擦，使用壽命長。缺點為結(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(yīng)用于機床、汽車、拖拉機、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：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。

26、 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(jié)構(gòu)復(fù)雜；運轉(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。其缺點為結(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)用于精密機床的進給、分度機構(gòu)的傳動螺旋。2.3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。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)

27、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(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）一般螺旋機構(gòu)的計算 一般螺旋機構(gòu)當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)角（rad）時，螺母軸向移動的位移L（mm）為: L=S/2 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 （2）差動螺旋機構(gòu)與復(fù)式螺旋機構(gòu)的計算1-機架 2-螺桿 3-螺母 4-導(dǎo)向桿圖2-2 差動螺旋機構(gòu)簡圖 圖2-2的螺旋

28、機構(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 如果螺桿的轉(zhuǎn)速為n(r/min)時，則螺母移動速度v(mm/s)為： L=（SA-SB）n/60 則可知：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，這種螺旋機構(gòu)稱為差動螺旋機構(gòu)（又稱微動螺旋機構(gòu)），常用于分度機構(gòu)、測微機構(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=（）/2移動速度為： V（）n/60 這種螺旋機構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機構(gòu)，適合于快速靠近或離開的場合。 滑動螺旋傳動工作時，

29、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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)生的其他失效逐一進行校核。2.4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)螺桿細長且水平布置時，如機床的傳導(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。

30、 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、足夠的強度和良好的工藝性。 表2-1 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

31、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2.5螺旋機構(gòu)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作為計算條件，其校核公式為： PP 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

32、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2-2 滑動螺旋傳動的許用壓強螺紋副材料滑動副速度/(m·min-1)許用壓強/MPa鋼對青銅低速<3.0612>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：ø<2.5或人力驅(qū)動時，p可提高20%；螺母為剖分式時，p應(yīng)降低15%-20%。 為便于推導(dǎo)設(shè)計公式，令ø =H/d2，代入整理后得螺紋中徑的設(shè)計公式為： d2

33、對矩形、梯形螺紋，h=0.5P，則： d20.8 對鋸齒形螺紋，h=0.75P，則 d20.65 ø值根據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)選取。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ø=1.22.5；對于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力較大，可取ø=2.53.5；傳動精度高或要求壽命長時，允許ø=4。 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。2.6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

34、核螺母螺紋牙的強度。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處展開的懸臂梁，螺紋牙根部的彎曲強度校核公式為：= 3Fh/Db²z 剪切強度校核公式為： =F/zDb 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； 、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2-3 滑動螺旋副材料的許用應(yīng)力項 目許用應(yīng)力/ Mpa鋼制螺桿=S/35 S為材料的屈服極限/ MPa螺 母材料許用彎曲應(yīng)力b許用切應(yīng)力青銅40603040耐磨鑄鐵506040鑄鐵4555

35、40鋼（1.01.2）0.6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度，這時公式中的D應(yīng)改為d1。2.7螺桿強度和穩(wěn)定性的校核2.7.1強度的校核 螺桿受軸向力F及轉(zhuǎn)矩T的作用，危險截面上受拉（壓）應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。根據(jù)第四強度理論，螺桿危險截面的強度校核公式為： = 式中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·m) T=2.7.2穩(wěn)定性的校核 對于長徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向力F超過某一臨界載荷FC時，螺桿可能會突然產(chǎn)生側(cè)向彎曲而喪失穩(wěn)定。因此，對細長螺紋應(yīng)進行穩(wěn)定

36、性校核。螺桿的穩(wěn)定性條件為： 式中S為穩(wěn)定性安全系數(shù)，對于傳力螺旋取S=3.55；對于傳導(dǎo)螺旋取S=2.54；對于精密螺桿或水平螺桿取S>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算。 當(dāng)8590時，根據(jù)歐拉公式計算，即： 當(dāng)<8590時；對b380MPa的碳素鋼（如Q235、Q275） Fc=(304/1.12) 當(dāng)<8590時，對b470MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如355、45） Fc=(461/2.57) 當(dāng)<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（MPa），對于鋼E=2.06×105；I為危險

37、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為螺桿危險截面的慣性半徑(mm)，i=。 2.7.3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： 式中，fV為螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)表2-4 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0.080.100.100.120.120.150.110.170.060.083 千斤頂主要零件的設(shè)計3.1 螺桿螺母的設(shè)計3.1.1選擇材料 由表2-1（螺桿與螺母常用的材料）選材料為45鋼，知=360Mpa；為

38、了提高耐磨性，螺母選較軟的材料錫青銅為ZCuSn10P-1，由表2-2知鋼對青銅低速時，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。3.1.2耐磨性計算（1）已知取，則計算d2 得：（2）計算螺母高H： （3）計算旋合圈數(shù)z： （4）校核螺紋副自鎖性： 則得，滿足自鎖條件。（5）螺母螺紋牙強度校核： 因為青銅螺母螺紋牙許用彎曲應(yīng)力許用剪切應(yīng)力；梯形螺紋牙根寬度mm；梯形螺紋牙工作高度。則：彎曲強度校核： 合格 剪切強度校核： ，合格 （6）螺桿強度校核：因為螺桿許用應(yīng)力 螺桿所受轉(zhuǎn)矩： 螺桿強度校核： 合格 3.1.3螺母外部尺寸計算 （1）計算確定D3 （2）懸置部分

39、受拉伸和扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用，為計算簡單，將F增大30%，按拉伸強度計算得： = 式中，為螺母材料的許用拉伸應(yīng)力，可取=0.83b，由表2-3取b=50Mpa，因此=0.83b=41.5Mpa。故 D3 取D3=50 mm（3）確定D1和a按經(jīng)驗公式D1=（1.31.4）D3及a=可求： D1=（1.31.4）×50=65-70mm 取D1=67 mm a= 取a=16mm （4）校核凸緣支承表面的擠壓強度，強度條件為： p=p 合格 （5） 校核凸緣根部彎曲強度：p=所以合格 （6）校核凸緣根部剪切強度，強度條件為： = 式中，螺母材料的許用切應(yīng)力=35Mpa 故：= 合格 3.1.4手柄

40、設(shè)計計算 （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·mm）；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=34mm；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= 得：LH=361.09 mm 取LH=400 mm（2）確定手柄直徑dk選手柄材料為45鋼，S=

41、360MPa,許用彎曲應(yīng)力=140180 Mpa，取b=160 Mpa。手柄的彎曲強度條件為：b= 因此，dK, 取dK=20mm 托杯其他部分尺寸為：托杯高 取h=60 mm3.1.5螺桿穩(wěn)定性校核 (1)計算柔度= 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，螺桿危險截面慣性半徑i= 。 = (2)計算臨界載荷： I= 因此：FC=148151.98N 式中：E螺桿材料的拉壓彈性模量，Mpa，E=2.06I螺桿危險截面的慣性矩，I=, =4.9S=4 合格式中： 螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù)； 螺桿安全系數(shù)；

42、 螺桿的臨界載荷，N；3.2閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算3.2.1 選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù) 按傳動裝置的設(shè)計方案，選用圓錐齒輪傳動。 千斤頂為一般工作機械，速度不高，故選用7級精度。 材料選擇，選擇小齒輪材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)后表面淬火，表面硬度為250 HBS；大齒輪材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為280HBS；二者材料硬度差為30HBS。 由于小齒輪更易失效，故按小齒輪設(shè)計。選小齒輪齒數(shù)=24；由=2，大齒輪齒數(shù)為=48；取=48。 (1)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計： 由設(shè)計計算公式計算：選壓力角=，則：2.92 注： =48/24=2確定公式內(nèi)的各計算值： 1）.試選載

43、荷系數(shù)=2； 2）.取齒寬系數(shù)=1/3； 3）.確定彈性影響系數(shù)：=189.8MPa1/2 4）.確定接觸許用應(yīng)力： 循環(huán)次數(shù) N1=60=60×60×1×2×8×10×300=1.73× N2=60=8.65× 則得=0.91 =0.93 得=600MPa =560MPa取安全系數(shù) ：=1.0 =0.91×600=546MPa =0.93×560=521MPa ,計算取=521Mpa。計算： 1）驗算載荷系數(shù)： 齒輪的使用系數(shù)：載荷狀況以輕微振動為依據(jù)，知=1齒輪的圓周速度V=0.308m/s

44、 則=1.18 1.0 1.25 =1.5 1.5×1.25=1.8753.2.2 接觸強度載荷系數(shù) =1×1.18×1.0×1.875=2.215 (1）校正直徑 =98.15×=101.55mm =4.2mm 3.2.3 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計確定彎曲強度載荷系數(shù)：（與按接觸疲勞強度計算的一樣）=1×1.18×1.0×1.875=2.215 計算當(dāng)量齒數(shù)： =，= 則：=27.9 =80 知 ： =2.65 =2.236 =1.58 =1.754確定許用應(yīng)力=0.865 =0.885 取安全系數(shù)=1.4 故=5

45、00MPa =380MPa由齒輪為單向運轉(zhuǎn)，按脈動循環(huán)變應(yīng)力確定許用應(yīng)力即=308.9285MPa =240.214MPa 計算小齒輪的，并加以比較0.01355 =0.016327 。所以使用=對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的大于由齒根彎曲疲勞強度計算的，又因齒輪模數(shù)的大小主要由彎曲強度決定承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，所以將其圓整到標準值，即=4。按接觸疲勞計算的分度圓直徑=101.55 mm得：= =101.55/4=25,則=26。3.2.4 大小齒輪的基本幾何尺寸模 數(shù)：m=4分度圓直徑：=4×25=100 mm=4×26=1

46、04mm齒頂圓直徑：=d1+2mcos1=100+8cos36.87°=106.39 mm =d2+2mcos2=104+8cos53.13°=108.80 mm齒根圓直徑：=d1-2.4mcos1=100-9.6cos36.87°=92.32 mm =d2-2.4mcos2=104-9.6cos53.13°=98.24 mm齒輪錐距： R=0.5m=0.5×4mm 將其圓整為R=73mm大端圓周速度：V=0.3m/s 齒 寬： b= =73/3=24mm 分度圓平均直徑： =100×(1-0.5×0.3)=85mm =10

47、4×(1-0.5×0.3)=88.4mm 3.3 棘輪的設(shè)計與選擇 (1)設(shè)棘輪齒的工作齒面與徑向OA傾角為a角，棘爪軸心和棘軸心與棘輪齒頂A點的連線之間的夾角為，若不計棘輪爪的重力和轉(zhuǎn)動副中的磨擦，則當(dāng)棘爪由棘輪齒頂沿工作齒面AB滑向齒底時，棘爪將受到棘輪輪齒對其作用的法向和摩擦力，為了使棘爪能夠順利進入棘輪的齒底，則要求和的合力的作用線應(yīng)位于之間，即使 為了在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時棘爪受力最小，一般取=，此時有即棘齒的傾斜角a應(yīng)大于摩擦角，當(dāng)f=0.2時，=，故常取a= (2)棘輪齒的強度計算： 棘輪齒數(shù)，根據(jù)機械設(shè)計手冊，選取棘輪輪齒數(shù)為8，選取棘輪的材料為HT150,查表

48、22.13-53選取齒寬系數(shù)=2，則許用彎曲應(yīng)力=30Mpa。m=9.738=10mm（圓整為10mm） 按棘爪尖與齒頂受擠壓驗算棘輪齒，取 綜合上述去棘輪模數(shù)為10mm。 （3）棘爪的強度計算： 查設(shè)計手冊有計算公式如下： 彎矩 N.mmZ棘爪危險截面的截面系數(shù)（）, .棘爪寬度，一般比棘輪齒寬寬2-3mm，為棘爪危險截面厚度A棘爪危險截面的面積，棘爪材料的許用彎曲應(yīng)力作用在棘爪上的力=20+2=22mm=20mm Z=mmA=mm=30Mpa F=選棘爪的材料為45鋼 =120Mpa4 使用千斤頂?shù)淖⒁馐马椉皾櫥?.1注意事項 1.無論哪種千斤頂都不準超負荷使用，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，要放在平整堅實的