螺丝和螺母设计计算.docVIP

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≥ = =35.45mm查机械制图附表2-3，d取40mm，，P=7mm螺母高度，取50mm螺母的螺纹工作圈数，所以z取7圈螺纹牙的工作高度根据教材（2-4-36）的校核式 ，满足条件1.1.4自锁验算自锁条件是rv，式中：为螺纹升角；rv为螺旋副当量摩擦角，rv=arctan，当螺旋副材料为钢对青铜时取=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 / pd2)=arctan（17/3.1436.5）3.5°rv=arctan0.095.14°故，=3.5°rv-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)， 式中为螺杆材料的许用应力（MPa），其中扭矩式中：为螺纹升角，rv为当量摩擦角。查手册，45钢，=355MPa查机械制图附表2-3，d1=32mm ，故 满足强度要求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，螺杆危险剖面的惯性半径螺杆的工作长度查教材，取2(一端固定，一端自由)螺杆的柔度因为，所以临界载荷稳定性计算1.3螺母的计算1.3.1螺母的基本参数，取70mm，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，内螺纹大径D=41mm，梯形螺纹的螺纹牙根部宽度青铜螺母的剪切强度，所以满足条件螺纹牙受力弯曲力臂青铜螺母，选取弯曲强度，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，选取41.5MPa螺母外径（校核），所以取40mm螺母材料的许用挤压应力螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度，所以满足条件螺母凸缘根部的弯曲强度所以满足条件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，许用压力可取15~20 ，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12mm H1=H+（14～28）mm =250+20=270mmD6=D3+（5～10）mm =70+6=76mmD7=D6+=76+=128mmD8=，取231mm式中：[s]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[s]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断面摩擦力矩式中为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取螺旋驱动力矩驱动力作用半径（即手柄的计算长度）手柄的实际长度，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，式中为手柄材料的许用弯曲应力，可取=120MPa，所以取30mm5 螺旋千斤顶的效率 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