螺杆和螺母设计计算

1螺杆和螺母的设计计算(F=58KN,H=250mm)1.1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α=30º，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=1.2~2.5，取=1.4（梯形螺纹）；螺纹牙的工作高度h=0.5P；查教材表2-4-9，[p]取21Mpa故，d2≥phFP=pPFP5.0=6310214.114.35.0105835.45mm查机械制图附表2-3，d取40mm，mm5.362取d，P=7mm螺母高度mmdH63.4945.354.12'，'H取50mm螺母的螺纹工作圈数14.7750'PHz，所以z取7圈螺纹牙的工作高度3.5mm70.5=0.5P=h根据教材（2-4-36）的校核式phzdFp2pMPahzdFp66.207105.3105.3614.310583332，满足条件1.1.4自锁验算自锁条件是v，式中：为螺纹升角；v为螺旋副当量摩擦角，v=arctanvf，当螺旋副材料为钢对青铜时取vf=0.09（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小1°~1.5°）=arctan(nP/d2)=arctan（17/3.1436.5）3.5°v=arctan0.095.14°故，=3.5°v-1°，所以满足自锁条件1.2螺杆的计算1.2.1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，应根据第四强度理论对其强度进行校核。强度计算方法参阅教材公式(2-4-39)，231221ca1634dTdF式中为螺杆材料的许用应力（MPa），5~3/s其中扭矩式中：为螺纹升角，v为当量摩擦角。查手册，45钢，s=355MPaMPass75.88435545~3查机械制图附表2-3，d1=32mm，故MPaMPa75.8812.72103214.384.160163103214.3105842332233ca满足强度要求mNdFT84.1601025.3614.55.3tan10582)tan(332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。起重高度H=250mm，mmHH27020250201螺杆危险剖面的惯性半径mmdAIi843241螺杆的工作长度mmdHHl335405.12502505.12'查教材，取2(一端固定，一端自由)螺杆的柔度75.8383352ils因为100ils，所以临界载荷NdQsc32211097.16843214.3)75.8312.1304(4)12.1304(稳定性计算91.210581097.16833FQScsc1.3螺母的计算1.3.1螺母的基本参数mmDD7.69417.1)8.1~6.1(3，3D取70mmmmDD98704.1)4.1~3.1(34mmHa67.163503'，取17mm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1.3.2螺纹牙强度KNF58，内螺纹大径D=41mm，7z梯形螺纹的螺纹牙根部宽度mmPb55.4765.065.0青铜螺母的MPa40~30剪切强度MPaDbzF15.1471055.4104114.31058333，所以满足条件螺纹牙受力弯曲力臂mmDDl25.225.364122青铜螺母MPab60~40，选取MPab50弯曲强度MPazDbFlb97.417)1055.4(104114.31025.2105866233332，符合强度条件1.3.3螺母体强度螺母材料的许用拉伸应力，可取MPab8.49~2.3383.0，选取41.5MPa螺母外径（校核）mmDFD77.381041105.4114.31058)2.58.4()2.58.4(236323，所以3D取40mm螺母材料的许用挤压应力MPabp80506.1)7.1~5.1(螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度ppMPaDDF1.4810401056414.31058)(4232332324，所以满足条件螺母凸缘根部的弯曲强度bbMPaaDDDFWM35.381017104014.31040105610585.1)(5.12333333342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。为了使托杯与重物良好和防止与重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。由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pp，许用压力p可取15~202/mmNmmdD984045.2)5.2~4.2(10mmdD264065.0)7.0~6.0(11mmdD72408.19.1~7.113693724~21312DDMPaFp09.184)026.0069.0(14.310584)DD(223211212，满足条件3底座设计底座常用铸铁铸造，壁厚一般不应小于8~12mm，为稳定起见，可以制成1/10~1/12的斜度，所以壁厚（）选择12mmH1=H+（14～28）mm=250+20=270mmD6=D3+（5～10）mm=70+6=76mmD7=D6+51H=76+5260=128mmD8=mmF93.2301012810214.310584D][π4236327p，取231mm式中：[]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[]p=2MPa。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Lp螺旋副间的摩擦阻力矩mNtgftgdFTv84.16014.55.325.3658)(221断面摩擦力矩mNDDFfTc53.1514026.0069.011.010584311122式中cf为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取12.0~1.0cf螺旋驱动力矩mNTTT37.31253.15184.16021驱动力作用半径（即手柄的计算长度）mmPTLp85.156120037.312手柄的实际长度mmDLLp.168010025.3685.1561)150~50(22，因为L过长，可以用段手柄外加套筒。所以L取500mm手柄的直径mmTdhp64.29101201.037.3121.0363，式中h为手柄材料的许用弯曲应力，可取h=120MPa，所以pd取30mm5螺旋千斤顶的效率%53.575.020014.321071058233pPLFP式中：分子上P为螺距，分母上P为人手作用力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[2]清华大学工程图学及计算机辅助设计教研室.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]江苏大学机械设计课程组.机械设计课程大作业指导书,2001.7