螺旋传动例题

3、 螺母耐磨性计算（公式推导过程见P96页） 中径
FP d2 ≥ πhφ [ p]
考虑到螺杆对中精度要求不高，采用矩形螺纹， h=0.5P,取φ=2（P97）,由表5-18查得[p]=18MPa.
FP 20000 × P d2 ≥ = mm = 18.8mm π hφ [ p ] π × 0.5 P × 2 × 18
S c ≥ 2.5 ~ 4
稳定性校核合格
8 设计计算螺母其它尺寸 (1) 计算螺母外径Da 螺母外径Da按悬置部分的抗拉强度计算
σ = (1.2 ~ 1.3)
F
π
4
2 ( Da − d 2 )
≤ [σ ]
解得:Da=36mm (2) 螺母凸缘的强度校核
可先按经验初步确定 凸缘尺寸,然后校核 Db=52mm,a=14mm 凸缘根部的弯曲应力条件:
σs
5 校核螺杆自锁能力（P97） 螺纹升角 ψ = 4.234 ° 摩擦角 ϕ v = 5.71° 因此
ψ < ϕv
证明螺旋自锁可靠
6 校核螺母的螺纹强度（P98） 由表查的:青铜材料 [τ]=40MPa, [σ]b=60MPa
F 20000 τ= = = 13.3MPa < [τ ] = 40 MPa uπdb 8 × π × 24 × 2.5
4F 2 T 2 σ = ( 2 ) + 3( ) 3 0.2d1 πd1
式中:
F 20000 × 21.5 × tan(4.234° + 5.71°) = 37700 N .mm d 2 tan(ψ + ϕ v ) = 2 2 P 5 = arctan = 4.234° ψ = arctan πd 2 π × 21.5 T=
取螺距P d2/4=18.8/4mm=4.7mm.为 了加工方便,矩形螺纹螺距应取整数,取 =5mm,小径d1=19mm,大径d=24mm,中径 d2=21.5mm。螺纹牙高度 h=0.5P=0.5*5=2.5mm。螺母高度 H=φd2=2*18.8=37.6mm,取H=40mm 螺母的螺纹圈数Z=H/P=40/5=8圈,合理 （小于10） 4 校核螺杆强度（P97）
9 手柄的设计计算
FH L = T + T ′ = D −d d2 1 F tan(ψ + ρ ) + fF ( ) 2 3 D −d
3 0 2 0 3 0 2 0
L=418mmm,取L=500mm 按弯曲强度求手柄直径dk
FH L FL σ b= = ≤ [σ ]b 3 W 0.1d k
解得:dk=18mm 10 螺旋传动效率计算 FP = 19% η= FH L × 2π 11 底座主要尺寸设计
2 × 230 λ= = = 96.8 i 4.75
µl
计算临界载荷Fc
π 2 EI π 2 × 2.06 ×105 × π ×19 4 / 64 Fc = = = 62660 N 2 2 ( µl ) (2 × 230)
稳定性安全系数
Fc 62660 Sc = = = 3.13 F 20000
要求
• • • • 螺栓联接 螺钉联接 双头螺柱联接 双头螺柱联接 紧定螺钉联接 紧定螺钉联接
作业一 设计螺旋起重器 螺旋起重器是用于起重的简单机 械装置，人力驱动，借助螺旋传动的 增力作用达到起重的目的．
设计题目及数据
题号 起重量Q(KN)
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 20 30 40 50 60 70
最大起重高度h（mm） 140 180 200 220 150 200
结构简图
设计内容
• • • • • • • • • • 螺旋起重器的结构 选择螺旋螺母的材料 螺母耐磨性计算 校核螺杆强度 校核螺杆自锁能力 受压螺杆稳定性计算 设计计算螺母其它尺寸 手柄的设计计算 螺旋传动效率计算 底座主要尺寸设计
M F ( Db − Da ) / 4 σb = = = 21.7 MPa < [σ ]b = 60 MPa 2 W πDa a / 6
凸缘根部的剪切应力条件
F τ= = 12.6 MPa < [τ ] = 40 MPa πDa a
凸缘端面挤压强度
4F σp = = 18.1MPa < [σ ] p = 90 MPa 2 2 π ( Db − Da )
复习
1.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较 大，且材料较软，强度较低，需要经常 拆装的情况下，一般宜采用 。 ( ) A. 普通螺栓联接 B.铰制孔用螺栓联 接 C.双头螺柱联接 2、 两摩擦表面间的膜厚比λ>3-5时，其摩 擦状态为 （ ） A.液体摩擦 B.干摩擦 C.混合摩 擦 D.边界摩擦
3、螺纹联接的基本类型有那些？ 、螺纹联接的基本类型有那些？
3F (d − d 2 ) 3 × 20000 × (24 − 21.5) σb = = = 39.8Mpa < [σ ]b = 60 Mpa 2 2 πdb u π × 24 × 2.5 × 8
螺母螺纹牙的剪切和弯曲强度均能满足要求
7 受压螺杆稳定性计算
µl 螺杆柔度 λ = λ
此螺旋为一端固定, 一端自由 µ=2 按托杯底面至螺母中部的长 度为计算长度l,l=230mm i=d1/4=19/4mm=4.75mm.
例 ： 设计螺旋起重器(千斤顶),已知 其重量F=20KN,最大升矩hmax=150mm 解 1 螺旋起重器的结 构见图,螺杆7和螺母6 是它的主要零件。螺母 6用紧定螺钉5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定在底 座8上。转动手柄4时， 螺杆即转动并上下运动。 托杯1直接顶住重物， 不随螺杆转动。
安全板3防止托杯脱落，安全板9防止螺杆由螺 母中全部脱出。对这一装置的主要要求是:保 证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳 定性合格等 2 、选择螺旋螺母的材料 螺旋采用45号钢正火，由课本P86表5-8查得抗 拉强度 σB=600MPa， σS=480MPa。 螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）
ϕ v = arctan 0.1 = 5.71°
4 × 20000 2 37700 2 σ= ( ) + 3( ) = 85.1MPa < [σ ] = 120 MPa 2 3 π ×19 0.2 × 19
查表得螺杆的许用应力 结果证明螺杆强度足够
480 [σ ] = = = 120 MPa 3~5 4