螺杆和螺母设计计算.docx
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螺杆和螺母设计计算
1螺杆和螺母的设计计算(F二58KN,H=250inm)
1」螺旋副的计算
1・1・1螺杆螺纹类型的选择
螺纹有矩形、梯形与锯齿形,常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角a=30\梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。
故选梯形螺纹。
1.1.2选取螺杆材料
螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
选45钢。
1.1.3计算
根据国家规定0=1・2~2$取0=14(梯形螺纹);螺纹牙的工作高度
h=0・5P;査教材表2-4-9,91取2IMpa
故’J抚]=Jo.5蚀同-^0.5x3.14x1.4x21x10
FP
FP
58x10’
层35・45mm
査机械制图附表2-3Td取40mm,厶取36,5nm,P=7inin
■
螺母高度
H=洌2=L4X35.45=49・63〃〃",H'取50mni
螺母的螺纹工作圈数
"A弓…4,所以肿圈
螺纹牙的工作高度
h=0・5P=a5x7=3・5mm
根据教材V)的校核式"
58x1(?
■
"一M加一3.14x36.5x107x3.5x107x7"20&6MP"
■
1.1.4自锁验算
自锁条件是2 2为螺纹升角;0为螺旋副当量摩擦角, Q=arctan/r当螺旋副材料为钢对青铜时取人=0・09(为保证自锁,螺纹升角至少要比当量摩擦角小1。 ~1・5。 ) A=arctan(nP/jrd2)=arctan(1x7/3.14x36.5)总3・5° 所以满足自锁条件 /^=arctan0.09君5・14°故,久=3・5。 <0・1。 , 1・2螺杆的计算 121螺杆强度 螺旋千斤顶工作时, 螺杆受轴向压力F和转矩T的作用,应根据第四强度 、2 <\a 式中[b]为螺杆材料的许用应力(MPa),0卜6/3~5 其中扭矩 T=Ftan(A+p)号=58x10’lan(3.5^+5.14^)xx10'^«U60.84N*w 式中: /I为螺纹升角,0为当量摩擦角。 查手册,45钢, 查机械制图附表2・3,d|=32mm,故 1-2.2稳性的计算 细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳,为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。 起頃高度H=250mm,=W+20=250+20=270/呦 螺杆危险剖面的惯性半径 螺杆的工作长度 i+¥+]S250+罟+640=335^ 查教材,〃取2(—端固定,一端自山)螺杆的柔度 =丛=^2^=8375 J• 因为兄厂单<100,所以 314*92 X=168.97xlO^7V 4 临界载荷 2=(3(M一1.12&)曾-=(3O4-l」2x83.75) 稳定性计算 「3螺母的计算 1-3,1螺母的基本参数 Dy=(1・6~1.8)£)=1,7x41=69.7zjtfj/,£>3取70mm £>4=(1~1・4)£>3=1・4X70=98畀"“ a=—=—016.67/;//«,取17inin3■ 螺纹牙多发生剪切和挤压破坏,一般螺母的材料强度低于螺杆,故只需校核螺母螺纹牙的强度 螺母材料选用青铜 r3.2螺纹牙强度 F=5$KN,内螺纹大径D=41mm,z=l 梯形螺纹的螺纹牙根部宽度b=0・65P=0.65x7=4.55加也 青铜螺母的H=30~AGMPa 剪切强度 "绘Tmz岚;所以满足条件 58x10 螺纹牙受力弯曲力臂心¥=恃"沁 青铜螺母[bb]=4O~6OMPa,选取[bb]=50MPa 弯曲强度 1-3.3螺母体强度 螺母材料的许用拉伸应力[b],可取[b]=0・83[bb]=33・2~49・8MPd,选取 4L5MPa 螺母外径(校核) 険严咅)Jd,=、怦一5.2X8今+(4110亓心 Y兀WV3.14x41.5x10'''' 所以2取40mm 螺母材料的许用挤压应力 gp]=(l・5~l・7)[crJ=l・6x50=80MPd 螺母凸缘与底座接触表面的挤圧强度 =48.IMP*0』 F58x10' b==P "彳(DJ-£>,/)(56X10")~-(40x10")■ 满足条件 螺母凸缘根部的弯曲强度 3.14x40x10"^x(l7xl0"^)' 咕善=1"化6)=658x10.(型叮-40雪T=3&35MP*况] 所以满足条件 2托杯设计 托杯用来承托重物,一般用铸钢或铸钢材料。 为了使托杯与重物a好和防止与巫物之间出现相对滑动,在托盘表现制有切口和沟纹。 为了防止托杯从螺杆端部脱落,在螺杆上端应安有挡圈。 山于托杯在起重时不转动,因此,托杯底部与螺杆接触面有相对滑动,为了避免过快磨损,一方面要加注润滑剂,另一方面还需限制接触面间比压 P<[/;],许用压力同可取15~20N/"肿 £>10=(2.4~25)〃=2.45x4O=98畀““ Dj,=(0.6~0・7)d=0.65X40=26nim £>13=(1.7~1・9》/=1.8x40=12/iun 3底座设计 底座常用铸铁铸造,壁月•一般不应小于8-12mm,为稳定起见,可以制成 1/10-1/12的斜度,所以壁片 BUT Hi=H+(14〜28)mm=250+20=270mm D6=D卄(5〜10)mm=70+6=76mm D7=D6+电=76+—=128mm 以=-^+Dt=J4x58x10・+(]28x10JF"30・93如,取231mm 冋6pV3.14x2x10"\> 式中: [a]p——联接结合面材料的许用挤压应力。 当联接结合面材料为木头时,取[a]p=2MPao 4手柄设计与计算 4・1手柄材料1 常用碳素结构钢制造,如Q235和Q275。 4.2手柄长度厶 螺旋副间的摩擦阻力矩 f々乙c 7;=F^^Zg(/t+/J=58x—xZg(3.5^+5J4^)^I60.847V*/M 22 断面摩擦力矩 T,=Ff严严%=58x10’xO.11x°39+O026-儿4 151.53N 式中厶为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数,可取£=0・1~0・12 螺旋驱动力矩 T=T\+兀=160.84+151.53=312.37N•加 驱动力作用半径(即手柄的计算长度) T31237 =1561■85〃"” 手柄的实际长度 Q£.C L=厶“+二+(50~150)=1561・85+=+100=1680・"wn因为L过长,22 可以用段手柄外加套筒。 所以L取500mm 手柄的直径 〃八禹匚用命29.64^,式中心」为手柄材料的许用弯 31237 曲应力.町取[a;J=120MPa.所以d。 取30mm 5螺旋千斤顶的效率 "麺r2®4x2g0.严7"%式中: 分子上P为螺距,分母上P为 FP58x10^x7x10"^ 人手作用力 6参考文献 [1]马履中•机械原理与设计[下册]•北京: 机械工业出版社,2009.2 ⑵淸华大学工程图学及计算机辅助设il•教研室.机械制图.北京: 高等教育出版社,2006 [3]吴宗泽.机械设计课程设计手册[M].北京: 高等教育出版社,2006 [4]江苏大学机械设讣课程组•机械设汁课程大作业指导书,2001.7
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