螺杆和螺母设计计算.docx
《螺杆和螺母设计计算.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《螺杆和螺母设计计算.docx(9页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
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$取0=14(梯形螺纹);螺纹牙的工作高度
h=0・5P;査教材表2-4-9,91取2IMpa
故’J抚]=Jo.5蚀同-^0.5x3.14x1.4x21x10
FP
FP
58x10’
层35・45mm
査机械制图附表2-3Td取40mm,厶取36,5nm,P=7inin
■
螺母高度
H=洌2=L4X35.45=49・63〃〃",H'取50mni
螺母的螺纹工作圈数
"A弓…4,所以肿圈
螺纹牙的工作高度
h=0・5P=a5x7=3・5mm
根据教材V)的校核式"
58x1(?
■
"一M加一3.14x36.5x107x3.5x107x7"20&6MP"
■
1.1.4自锁验算
自锁条件是22为螺纹升角;0为螺旋副当量摩擦角,
Q=arctan/r当螺旋副材料为钢对青铜时取人=0・09(为保证自锁,螺纹升角至少要比当量摩擦角小1。
~1・5。
)
A=arctan(nP/jrd2)=arctan(1x7/3.14x36.5)总3・5°
所以满足自锁条件
/^=arctan0.09君5・14°故,久=3・5。
<0・1。
,
1・2螺杆的计算
121螺杆强度
螺旋千斤顶工作时,
螺杆受轴向压力F和转矩T的作用,应根据第四强度
、2
<\a
式中[b]为螺杆材料的许用应力(MPa),0卜6/3~5
其中扭矩
T=Ftan(A+p)号=58x10’lan(3.5^+5.14^)xx10'^«U60.84N*w
式中:
/I为螺纹升角,0为当量摩擦角。
查手册,45钢,
查机械制图附表2・3,d|=32mm,故
1-2.2稳性的计算
细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳,为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。
起頃高度H=250mm,=W+20=250+20=270/呦
螺杆危险剖面的惯性半径
螺杆的工作长度
i+¥+]S250+罟+640=335^
查教材,〃取2(—端固定,一端自山)螺杆的柔度
=丛=^2^=8375
J•
因为兄厂单<100,所以
314*92
X=168.97xlO^7V
4
临界载荷
2=(3(M一1.12&)曾-=(3O4-l」2x83.75)
稳定性计算
「3螺母的计算
1-3,1螺母的基本参数
Dy=(1・6~1.8)£)=1,7x41=69.7zjtfj/,£>3取70mm
£>4=(1~1・4)£>3=1・4X70=98畀"“
a=—=—016.67/;//«,取17inin3■
螺纹牙多发生剪切和挤压破坏,一般螺母的材料强度低于螺杆,故只需校核螺母螺纹牙的强度
螺母材料选用青铜
r3.2螺纹牙强度
F=5$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