基于proE的螺旋千斤顶毕业设计说明书

1、攀枝花学院本科毕业设计（论文） 攀枝花学院本科毕业设计（论文）基于pro/e的螺旋千斤顶（5t）及主要零件加工工艺设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 机电工程学院 年级专业： 2007级机械设计制造及其自动化 指导教师： 助理指导教师： 二一一年六月 攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要摘 要由于螺旋千斤顶是一种小型的起重设备，体积小方便携带，造价成本低，所以在日常生活中被广泛应用。螺旋千斤顶主要是由螺杆、螺母、手柄、底座、大伞齿轮、小伞齿轮、机架、棘轮组、升降套筒等零部件组装而成的。在本次设计过程中对螺旋传动的计算和各零部件的设计与选材最为重要；并且重点运用了机械设计方面的知识，另外还运用

2、了辅助绘图工具autocad、pro/e等。本文从螺旋千斤顶的零部件的设计与选材等多方面，阐述了它设计的全过程。尤其在工艺规程设计中，运用了大量的科学加工理论及计算公式，对它进行了精确地计算。 特别是在螺旋传动部分，通过对耐磨性的计算、螺杆稳定性校核、螺旋机构的耐磨性计算、螺母螺纹牙的计算、自锁性校核和各种强度计算。通过各种科学的计算使设计出来的螺旋千斤顶更加能够满足各种实际的需求。同时对主要零件的加工工艺进行了详细的阐述。在本次设计中使用了pro/e进行了许多零件和传动机构的三维建模，清楚形象的表示出了各种零件的外形和结构。关键词：千斤顶，螺旋传动，pro/ei攀枝花学院本科毕业设计（论文）

3、abstract abstractas the spiral jack is a kind of lifting equipment, besides, it has small size and portability, and low cost, so it is widely used in our daily life.spiral jack is consist with screw, nut, handle, base, large bevel gear, rundlet gears, racks, ratchet set, lifting the sleeve and other

4、 parts. it is most important to calculate the spiral driven and design and selection for the parts, in this design process; what is more, used the knowledge of mechanical design, in addition to used cad tools such as autocad, pro / e and so on. this article described the whole process of its design

5、from the spiral jack design to the selection of components and other aspects. it was precisely calculated because it used a large number of scientific processing theory and formula, especially in process planning. in the spiral transmission part, through the calculation of wear resistance, stability

6、 check of the screw, screw mechanism of the resistance calculation, the calculation of the nut thread teeth, self-locking of the check and a variety of strength calculation. through a variety of scientific calculations the screw jack designed will meet the actual demand. in this design, we used pro/

7、e to design a number of parts and transmission of three-dimensional modeling, it clearly show the various parts of the shape and structure. keywords: spiral, screw transmission, pro/e朗读显示对应的拉丁字符的拼音ii攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录 目 录摘 要1abstract11 绪论41.1千斤顶的概述41.1.1 千斤顶的种类41.1.2 千斤顶的结构和技术规格71.1.3千斤顶的工作原理81.2国内外研

8、究现状和发展趋势91.2.1千斤顶的应用91.2.2 千斤顶的国内外发展概况91.3本文主要研究的内容111.3.1 抗压强度的校核111.3.2 稳定性核算111.3.3 自锁能力校核111.3.4 用pro/e来进行三维实体建模122 螺旋传动的设计与计算132.1螺旋传动的应用和类型132.2 螺旋传动的结构和用途152.3螺旋传动的计算162.4螺旋传动的设计和选材182.5螺旋机构耐磨性的计算192.6螺母螺纹牙的计算202.7螺杆强度和稳定性的校核222.7.1强度的校核222.7.2稳定性的校核243.8自锁性的校核253 千斤顶主要零件的设计263.1 螺杆螺母的设计263.1

9、.1选择材料263.1.2耐磨性计算263.1.3螺母外部尺寸计算273.1.4手柄设计计算293.1.5螺杆稳定性校核303.2闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算313.2.1 选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数313.2.2 接触强度载荷系数333.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计333.2.4 大小齿轮的基本几何尺寸353.3 棘轮的设计与选择374 基于pro/e千斤顶主要零件的三维建模394.1 主要零件的三维建模如下395 千斤顶主要零件的加工工艺475.1螺纹车削加工工艺475.1.1螺纹加工概念及加工工艺475.1.2螺纹加工刀具485.1.3螺纹加工过程485.1.4螺纹加工工

10、艺事项485.2棘轮的铸造工艺505.3齿轮加工工艺526 使用千斤顶的注意事项及润滑546.1注意事项546.2润滑557 总结56参考文献58致 谢59攀枝花学院本科毕业设计（论文）绪论1 绪论1.1千斤顶的概述千斤顶又叫举重器、顶重机、顶升机等，是一种用比较小的力就能把重物顶升、下降或移位的简单起重机具，也可用来校正设备安装的偏差和构件的变形等。千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部锥齿轮在小行程内顶升重物的轻小起重设备，千斤顶的顶升高度一般为400mm，顶升

11、速度一般为10-35mm/min，起重能力最大可达500t。1.1.1 千斤顶的种类千斤顶按其构造及工作原理的不同，通常分为机械式和液压式，机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种，其中螺旋式千斤顶和液压式千斤顶较为常用；由于起重量小，操作费力，所以螺旋千斤顶一般只用于机械维修工作，在修桥过程中不适用。液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。其缺点是起重高度有限，起升速度慢。液压千斤顶主要由油室、油泵、储油腔、活塞和摇把等组成，工作时，用千斤顶的手动摇把驱动油压泵，将工作油压入油室，推动活塞上升或下降，进而顶起或下落重物。在工程施工时，yq型手动液压千斤顶使用较多。这种千斤顶质量轻，

12、效率高，使用和搬运也比较方便，它又可以分为通用和专用两类。专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸机轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢丝)穿入后由尾部的工具锚固。螺旋式千斤顶又分为：固定式螺旋式千斤顶、lq型固定式螺旋千斤顶和移动式螺旋千斤顶三大类。（1）固定螺旋式千斤顶有普通式和棘轮式两种，在作业时，未卸载之前不能作平面移动；（2）lq型固定螺旋式千斤顶结构紧凑、轻巧，使用方便。它有棘轮组、大小锥齿

13、轮、升降套筒、锯齿形螺杆、主架等组成；当往复搬动手柄时，撑牙推动棘轮组间歇回转，小锥齿轮带动大锥齿轮，使锯齿形螺杆旋转，从而使升降套筒上升或下降。由于推力轴承转动灵活，摩擦力小，因而操作灵敏，工作效高。 图1.1 螺旋千斤顶主要零件的装配示意图图1.2 螺旋千斤顶装配图（3）移动式螺旋千斤顶是一种在顶升过程中可以移动的千斤顶，在作业时，它的移动主要是靠其底部的水平螺杆转动，从而使顶起或下降的重物连同千斤顶一同做水平移动。因此，移动式螺旋千斤顶在设备安装施工中用来就位便很使用。如下图：图1.3 螺旋千斤顶示意简图齿条千斤顶主要由齿条和棘轮等组成，工作时，由1-2人转动千斤顶上的手柄，利用齿条的顶

14、端顶起高处的重物。同时，也可用齿条的下脚，顶起低处的重物。另外，在千斤顶的手柄上备有制动时需要的齿轮。千斤顶已实施出口产品质量许可制度，未取得和质量许可证的产品不准出口。1.1.2 千斤顶的结构和技术规格油压千斤顶按其结构、用途分为如下两种： 立式螺纹连接结构的油压千斤顶，其代号的表征字母为qvl。 立卧两用油压千斤顶，其代号的表征字母为qw。螺旋千斤顶按其结构和使用场所分为： 普通型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为ql。普通高型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为qlg。普通低型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为qld。钩式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlg。剪式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlj。

15、自落式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlz。 表1.1 移动式螺旋千斤顶技术规格轻重量（t）顶起高度（mm）螺杆落下最小高度（mm）水平移动距离（mm）自重（kg）825051017540102805403008012.5300660300851534566030010017.5350660360120203606803601452536069037016530360730370225表1.2 齿条千斤顶的技术规格型号01型02型起重量（t）静负荷1515动负荷1010最大起重高度（mm）280330钩面最低高度（mm）5555机座尺寸（长宽,mm）260166260166外形尺寸（长宽高，m

16、m）370166525414166550自重（kg）26251.1.3千斤顶的工作原理千斤顶有机械千斤顶和液压千斤顶等几种，原理各有不同。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。螺旋千斤顶是通过往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，

17、而达到起重拉力的功能，但不如液压千斤顶简易。1.2国内外研究现状和发展趋势在生产实践中我们经常会遇到一些将重物如机床、笨重的箱子、井下的轨道等在没有起吊设备的情况下移动或抬起, 仅靠人工操作是很困难的, 这就需要用到千斤顶来帮助我们。千斤顶与我们的生活密切相关, 在建筑、铁路、汽车维修等部门均得到广泛的应用, 因此千斤顶技术的发展将直接或间接影响1.2.1千斤顶的应用目前在生产实践中使用着各种各样的千斤顶:(1).在建筑领域中应用的千斤顶主要有钢绞线千斤顶、松卡式千斤顶、穿心式千斤顶、掩护支架平衡千斤顶、预应力前卡式千斤顶、预应力张拉千斤顶、窄空间小吨位千斤顶等等;(2).在汽车运输维修部门应

18、用的千斤顶有螺旋千斤顶、液压千斤顶、充气千斤顶等许多种类;(3).在医疗卫生部门应用的有x 线刀机械微调千斤顶。(4).除此以外还有应用在其他领域的一些千斤顶。 1.2.2 千斤顶的国内外发展概况汽车千斤顶是汽车保养、维修不可缺少的主要举升工具。随着我国国民经济和汽车工业的发展,小轿车的产量逐年递增, 轿车普遍进入平民百姓的家庭生活将成为社会发展的趋势, 这使得千斤顶的需求量日益增大。因此对千斤顶技术的进一步研究, 生产出外形美观、安全可靠、使用方便的高性价比产品显得尤为重要。早在20 世纪40 年代, 卧式千斤顶就已经开始在国外的汽车维修部门使用但由于当时设计和使用上的原因, 其尺寸较大,

19、承载量较低。后来随着社会需求量的增大以及千斤顶本身技术的发展, 在90 年代初国外绝大部分用户已以卧式千斤顶替代了立式千斤顶。在90 年代后期国外研制出了充气千斤顶和便携式液压千斤顶等新型千斤顶。充气千斤顶是由保加利亚一汽车运输研究所发明的, 它用有弹性而又非常坚固的橡胶制成。使用时, 用软管将千斤顶连在汽车的排气管上, 经过15-20 秒, 汽车将千斤顶鼓起, 成为圆柱体。这种千斤顶可以把1-5t 重的汽车顶起70cm。便携式液压千斤顶则可用于所有类型的铁道车辆, 包括装运三层汽车的货车、联运车以及高车顶车辆。同时它具有一个将负载定位的机械锁定环, 一个三维机械手, 一个全封闭构架以及一个用

20、于防止杂质进入液压系统的外置过滤器。另外一种便携式液压千斤顶则可用于对已断裂的货车转向架弹簧进行快速的现场维修。该千斤顶能在现场从侧面对装有70-125t 级转向架的大多数卸载货车进行维修, 并能完全由转向架侧架支撑住。它适用于车间或轨道上无需使用钢轨道碴或轨枕作承。我国千斤顶技术起步较晚, 由于历史的原因, 直到1979 年才接触到类似于国外卧式千斤顶这样的产品。但是经过全面改进和重新设计, 在外形美观,使用方便, 承载力大, 寿命长等方面, 都超过了国外的同类产品, 并且迅速打入欧美市场。经过多年设计与制造的实践, 除了卧室千斤顶以外, 我国还研制出了新型折叠式液压千斤顶、快速升降千斤顶等

21、多种千斤顶。目前我国出口的千斤顶已达到门类、规格齐全, 形成系列产品。随着我国汽车工业的快速发展, 汽车随车千斤顶的要求也越来越高; 同时随着市场竞争的加剧, 用户要求的不断变化, 将迫使千斤顶的设计质量要不断提高, 以适应用户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶将不仅要求重量轻, 携带方便, 外形美观,使用可靠, 还会对千斤顶的进一步自动化, 甚至智能化都有所要求。如何充分利用经济、情报、技术、生产等各类原理知识, 使千斤顶的设计工作真正优化?如何在设计过程中充分发挥设计人员的创造性劳动和集体智慧, 提高产品的使用价值及企业、社会的经济效益? 如何在知识经济的时代充分利用各种有利因素, 对资

22、源进行有效整合等等都将是我们面临着又必须解决的重要的问题。所幸科技的进步, 知识的更新, 尤其是当今计算机技术发展的日新月异为千斤顶设计质量的进一步完善和提高, 甚至突破提供了有力的支持。如充分利用计算机资源, 从系统优化的角度进行设计和价值分析, 可以大大缩短产品设计周期, 提高产品质量和技术性能, 降低成本, 取得显著的经济技术效益。在设计过程中, 为了使设计更直观、更方便, 不仅可以使用autocad 技术辅助进行设计, 还可以结合功能强大的三维造型软件pro/ engneer 来进行实体建模和分析; 而针对千斤顶设计过程中所需要进行的各种计算, 可以考虑将有限元分析方法应用到其元件和系

23、统中; 将系统优化设计和价值分析等现代设计方法运用到千斤顶的开发当中, 也是今后 在千斤顶的设计中必须考虑的问题。总之, 从发展的观点看, 我们应充分利用计算机技术来促进千斤顶技术的进步, 并合理运用高科技、前沿知识使千斤顶技术更上一层楼1.3本文主要研究的内容1.3.1 抗压强度的校核螺旋千斤顶的设计目的主要是用来支撑和移动重物的，其受力方式主要是受压，主要受力部件是螺杆和螺母。因此螺杆和螺母的强度要求是必须要满足的，螺杆材料选择45钢调质，并采用梯形螺纹，因为梯形螺纹承载能力大，且容易加工。螺杆在全部旋出升至最高位置时, 其受力情况最为不利,且螺杆为一压杆, 同时承受压力及扭矩。手动螺旋千

24、斤顶主要包括底座、棘轮圆锥齿轮副、托杯、传动螺纹副等部分。千斤顶最大起重量是其最主要的性能指标之一。千斤顶在工作过程中,传动螺纹副承受主要的工作载荷,螺纹副工作寿命决定千斤顶使用寿命,故传动螺纹副的设计最为关键,其设计与最大起重量、螺纹副材料、螺纹牙型以及螺纹头数都有关系。所以，应该对螺杆和螺母进行严格的强度校核。1.3.2 稳定性核算螺杆升至最高位置时，可视为下端固定，上端自由的悬臂杆件，如果螺杆很长的话，螺杆必然不稳定，很容易倾翻。所以，必须要对螺旋千斤顶进行稳定性的核算。确保，螺旋千斤顶在工作时平稳可靠。对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力f大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失

25、其稳定性。因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力f必须小于临界载荷。1.3.3 自锁能力校核当放置在斜面上的物体不会自行下滑时，斜面对于水平面的最大倾角就是该物体与斜面的摩擦角。为了防止螺杆因重物压力而自行下落, 显然, 必须具有足够的自锁能力。自锁现象在机械工程中得到广泛的应用，如螺旋千斤顶，它是由丝杆和螺纹槽组成的，转动手柄时可使螺杆上升，顶起重物不会下降，这是因为螺纹槽相当于斜面，螺杆和重物相当于放在斜面上的重物，当螺纹的倾角小于摩擦角时就会产生自锁，因此再重的物体也不会下降。1.3.4 用pro/e来进行三维实体建模在传统的机械设计中大多都是用二维的图形来表达机械零件的，用二维软件来绘制

26、机械零件图很方便也很实用，但二维图形只是人与人之间的交流工具，并且只有通过专业知识的学习之后才能够很明白的看懂，而对于非专业人员则很困难。它虽然可以通过三个甚至几个视图去表达清楚，去表达每一个不同视角的视图，但它呈现在人们眼前的只是一个二维的图形，需要人们通过自己的想象力去把它的空间图形展现出来，对于很少接触机械这方面的人，这个是非常困难的。另一个方面，二维图形就像上面说的那样只是人与人之间交流的工具，而不是人与机器之间交流的方式。而三维图形可以很方便的和机器进行交流，很好的指挥机器完成相关的操作。方便，快捷。在现代工程中，大多的使用三维图形来表示，生动形象。用三维软件来建模是以后工程中必然的

27、发展趋势 61攀枝花学院本科毕业设计（论文） 螺旋传动的设计与计算2 螺旋传动的设计与计算2.1螺旋传动的应用和类型螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。它具有结构紧凑、转动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点，在工业中获得了广泛应用。（1）按螺杆与螺母的相对运动方式，螺旋传动可以有以下四种运动方式：螺母固定不动，如图(a)螺杆转动并往复移动，这种结构以固定螺母为主要支承，结构简单，但占据空间大。常用于螺旋压力机、螺旋千斤顶等。螺母转动，如图(b)螺杆做直线移动，螺杆应设防转机构，螺母转动要设置轴承均使结构复杂，且螺杆

28、行程占据尺寸故应用较少。螺母旋转并沿直线移动，如图(c)由于螺杆固定不动，因而二端支承结构较简单，但精度不高。有些钻床工作台采用了这种方式。螺杆转动，如图(d)螺母做直线运动，这种运动方式占据空间尺寸小，适用于长行程螺杆。螺杆两端的轴承和螺母防转机构使其结构较复杂。车床丝杠、刀架移动机构多采用这种运动方式。 (a) (b) (c) (d)图2.1 运动方式简图本次设计的螺旋千斤顶是运用了上图（d）的运动方式，即螺母做直线运动。（2）按照用途不同，螺旋传动分为三种类型。传力螺旋以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，工作速度较低，通常要求具有自锁能力，下图2.2螺旋

29、压力机均为传力螺旋。图2.2 螺旋压力机示意简图 传导螺旋以传递运动为主，这类螺旋常在较长的时间内连续工作且工作速度较高，传动精度要求较高，下图2.3为机床进给机构的螺旋。图2.3 传导螺旋示意简图调整螺旋用于调整并固定零件间的相对位置，一般不经常转动，要求能自锁，有时也要求很高精度，如带传动张紧装置、机床卡盘和精密仪表微调机构的螺旋等。本次设计的螺旋千斤顶就是运用了传力螺旋这种传动类型。2.2 螺旋传动的结构和用途按照螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动（简称滑动螺旋）、滚动摩擦螺旋传动（简称滚动螺旋）和静压滑动螺旋传动（简称静压螺旋）。滑动螺旋传动又分为普通滑动螺旋传动和

30、静压螺旋传动，且应用较广，其特点是结构简单，制造方便，成本低；易于实现自锁；运转平稳。缺点在于当低速或进行运动微调时可能出现爬行现象；摩擦阻力大，传动效率低（一般为30%-50%）；螺纹（通常采用梯形螺纹和锯齿形螺纹）有侧向间隙，反向时有空行程；磨损较大。广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构，如此次设计过程中千斤顶的传力螺旋。滚动螺旋也称滚珠丝杠，其特点是摩擦阻力小，传动效率高（90%以上）；运转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动；螺旋副经调整和预紧可实现高精度定位精度和重复定位精度；传动具有可逆性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防逆转机构；不易摩擦，使用寿命长。缺点为结构复杂，制造困难；

31、抗冲击能力差。应用于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动和调整螺旋，车辆、飞机上的传动螺旋。滚动螺旋传动特点：传动效率高，传动精度高，起动阻力矩小，传动灵活平稳，工作寿命长。滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为：内循环：滚珠始终和螺杆接触，两个封闭循环回路有两个反向器，三个封闭循环回路有三个反向器。特点：流动性好，效率高，经向尺寸小。外循环：分离，工艺性好，分为螺旋式，插管式，挡珠式。静压螺旋传动螺杆与螺母被油膜隔开，不直接接触。具有摩擦阻力小，传动效率高（达99%）；螺母的结构复杂；运转平稳，无爬行现象；传动具有可逆性（不需要时应加设防逆转机

32、构）；反向时无空行程，定位精度高，轴向刚力大；磨损小，寿命长等优点。其缺点为结构复杂，制造较难，需要一套压力稳定，供油系统要求高。应用于精密机床的进给、分度机构的传动螺旋。2.3螺旋传动的计算在螺旋传动中，结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋，滑动螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉力（或压力）的作用，由于螺杆和螺母的旋合螺纹间存在着较大的相对滑动，因此，其主要失效形式是螺纹牙破损。滑动螺旋的基本尺寸通常根据耐磨条件确定。对于传力螺旋还应校核螺杆危险截面的强度；对于青铜或铸铁螺母以及承受重载的调整螺旋应校核其自锁性；对于精度传动螺旋应该校核螺杆的刚度；对于受压螺杆，当其长径比很大时，应校核其稳定性；

33、对于高速长螺杆，应校核其临界转速；要求自锁时，多采用单线螺纹，要求高效时，多采用多线螺纹。（1）一般螺旋机构的计算一般螺旋机构当螺杆转角（rad）时，螺母轴向移动的位移l（mm）为: l=s/2 （式2.1）则式中s为螺旋线导程（mm）。如果螺杆的转速为n(r/min)时，则螺母移动速度v(mm/s)为:v=sn/60 （式2.2） （2）差动螺旋机构与复式螺旋机构的计算1-机架 2-螺杆 3-螺母 4-导向杆图2.4 差动螺旋机构简图上图的螺旋机构中，螺杆1上有a、b两段螺旋，a段螺旋导程为sa（mm），b段螺旋导程为sb（mm），两者旋向相同，则当螺杆转角（rad）时，螺母轴向移动的位移l

34、（mm）为： l=（sa-sb）/2 （式2.3） 如果螺杆的转速为n(r/min)时，则螺母移动速度v(mm/s)为： l=（sa-sb）n/60 （式2.4）由上式可知：当a、b两螺旋的导程sa、sb接近时，螺母可得到微小位移，这种螺旋机构称为差动螺旋机构（又称微动螺旋机构），常用于分度机构、测微机构等。如果两螺旋的旋向相反，则螺母轴向移动的位移l为：l=（）/2 （式2.5）移动速度为： v（）n/60 （式2.6）这种螺旋机构称为复式螺旋机构，适合于快速靠近或离开的场合。滑动螺旋传动工作时，螺杆和螺母主要承受转矩和轴向载荷（拉力或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑

35、动。滑动螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损。因此，通常根据螺旋副的耐磨性条件，计算螺杆中径及螺母高度，并参照螺纹标准确定螺旋的主要参数和尺寸，然后再对可能发生的其他失效逐一进行校核。2.4螺旋传动的设计和选材滑动螺旋的结构包括螺杆、螺母的结构形式及其固定和支承结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系，当螺杆短而粗且垂直布置时，如起重及加压装置的传力螺旋，可以采用螺母本身作为支承的结构。当螺杆细长且水平布置时，如机床的传导螺旋（丝杠）等，应在螺杆两端或中间附加支承，以提高螺杆工作刚度。螺母结构有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。整体螺母结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，

36、只适合在精度要求较低的场合中使用。对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损，通常采用组合螺母或剖分螺母结构。利用螺钉可使斜块将其两侧的螺母挤紧，减小螺纹副的间隙，提高传动精度。传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构，只有在特殊情况下采用左旋螺纹。螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。表2.1 螺杆与螺母常用的材料螺纹副材料应用场合螺杆q235 q275 45 50轻载、低速传动。材料不热处理40gr 65mn 20grmnti重载、较高速。材料需经热处理，以提高耐磨性9mn2v grwmn 38grmoal精密传导螺旋传动。材料需经热处理螺母zcusn1

37、0p1 zcusn5pb5zn5一般传动zcual10fe3 zcuzn25al6fe3mn重载、低速传动。尺寸较小或轻载高速传动，螺母可采用钢或铸铁制造，内空浇铸巴士合金或青铜2.5螺旋机构耐磨性的计算耐磨性计算尚无完善的计算方法，目前是通过限制螺纹副接触面上的压强作为计算条件，其校核公式为：pp （式2.7）式中，f为轴向工作载荷（n）；a为螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积（mm）；d2为螺纹中径(mm)；p为螺距(mm)；h为螺纹工作高度(mm)，矩形与梯形螺纹的工作高度h=0.5p,锯齿形螺纹高度h=0.75p；z=h/p为螺纹工作圈数，h为螺纹高度(mm)，p为许用压强(

38、mpa)。表2.2 滑动螺旋传动的许用压强螺纹副材料滑动副速度/(mmin-1)许用压强/mpa钢对青铜低速151825111871012钢-耐磨铸铁61268钢-灰铸铁2.4612131847钢-钢低速7.513 淬火钢-青铜6121013注：4。临界载荷fc与螺杆的柔度及材料有关，根据=的大小选用不同的公式计算。当8590时，根据欧拉公式计算，即： （式2.15）当8590时；对b380mpa的碳素钢（如q235、q275）fc=(304/1.12) （式2.16）当8590时，对b470mpa的优质碳素钢（如355、45）fc=(461/2.57) （式2.17）当40时，无需进行稳定性

39、计算。式中fc为临界载荷（n）；e为螺杆材料的弹性模量（mpa），对于钢e=2.06105；i为危险截面的惯性矩（mm4），i=，d1为螺杆螺纹内径(mm)；为长度系数，与螺杆端部结构有关，l为螺杆最大受力长度(mm)；i为螺杆危险截面的惯性半径(mm)，i=。 （式2.18）表2.4 长度系数的选择螺杆端部结构两端固定0.5一端固定，一端不完全固定0.6一端固定，一端自由（如千斤顶）2一端固定，一端铰支（如压力机）0.7两端铰支（如传导螺杆）1注：用下列办法确定螺杆端部的支撑情况：采用滑动支承时：lo为支承长度，do为支承孔直径，lo/do3固定。采用滚动支承时：只有径向约束时为铰支；径向和

40、轴向都有约束为固定。注：用下列办法确定螺杆端部的支撑情况：采用滑动支承时：lo为支承长度，do为支承孔直径，lo/do3固定。采用滚动支承时：只有径向约束时为铰支；径向和轴向都有约束为固定。3.8自锁性的校核 对于要求自锁的螺旋传动，应校核是否满足自锁条件，即： （式2.19）式中，fv为螺纹副的当量摩擦系数表2.5 螺旋传动螺旋副的当量摩擦系数fv（定期润滑）螺旋副材料钢和青铜钢和耐磨铸铁钢和铸铁钢和钢淬火钢和青铜0.080.100.100.120.120.150.110.170.060.08攀枝花学院本科毕业设计（论文） 千斤顶主要零件的设计3 千斤顶主要零件的设计3.1 螺杆螺母的设计3

41、.1.1选择材料由上表（螺杆与螺母常用的材料）选材料为45钢，由手册查=360mpa；为了提高耐磨性，螺母选较软的材料锡青铜为zcusn10p-1，由上表知钢对青铜低速时，对人力驱动可提高20%，即=，螺母为整体螺母。，取。选螺纹牙为梯形。3.1.2耐磨性计算（1）已知取，则计算d2 （式3.1） 由手册查得：（2）计算螺母高h： （式3.2）（3）计算旋合圈数z： （式3.3）（4）校核螺纹副自锁性： （式3.4）由上表查得，满足自锁条件。（5）螺母螺纹牙强度校核：由上表查得青铜螺母螺纹牙许用弯曲应力许用剪切应力；梯形螺纹牙根宽度mm；梯形螺纹牙工作高度。则： 弯曲强度校核： 合格 （式3.

42、5） 剪切强度校核：，合格 （式3.6）（6）螺杆强度校核：由上表查得螺杆许用应力 （式3.7）螺杆所受转矩：（式3.8）螺杆强度校核： 合格 （式3.9）3.1.3螺母外部尺寸计算（1）计算确定d3螺母悬置部分受拉伸和扭转联合作用，为计算简单，将f增大30%，按拉伸强度计算得：= （式3.10）式中，为螺母材料的许用拉伸应力，可取=0.83b，由上表取b=50mpa，因此=0.83b=41.5mpa。故 d3 （式3.11） 取d3=65 mm（2）确定d1和a按经验公式d1=（1.31.4）d3及a=可求：d1=（1.31.4）65=84.5-91mm 取d1=86 mm （式3.12）a

43、= 取a=20mm （式3.13）（3）校核凸缘支承表面的挤压强度，强度条件为：p=p 合格 （式3.14）（4） 校核凸缘根部弯曲强度：p=所以合格 （式3.15）（5）校核凸缘根部剪切强度，强度条件为：= （式3.16）式中，螺母材料的许用切应力=35mpa 故：= 合格 （式3.17）3.1.4手柄设计计算图2.1 手柄的示意图（1）拖杯与手柄的结构：确定手柄长度，则手柄上的工作转矩为：t=fhlh=t1+t2= （式3.18）式中，t1、t2分别为螺纹副摩擦力矩及拖杯与接触面摩擦力矩（nmm）；fc=0.15为拖杯与支承面的摩擦系数；d0为托杯底座与支承面接触部分外径（mm），由经验公

44、式确定，取mm；d0为托杯底座与支承面接触部分内径（mm），取d0=45mm；fh为手作用在手柄上的力（n）,如一人连续工作，手作用力通常取fh=150200n；取fh=200n；lh为手柄有效长度（mm）；因此，200 lh= （式3.19）得：lh=398.36 mm 取lh=400 mm（2）确定手柄直径dk选手柄材料为45钢，s=360mpa,许用弯曲应力=140180 mpa，取b=160 mpa。手柄的弯曲强度条件为：b= （式3.20）因此，dk, 取dk=30mm （式3.21）托杯其他部分尺寸为：托杯高 取h=70 mm（式3.22）3.1.5螺杆稳定性校核(1)计算柔度=螺

45、杆一端固定，一端自由，长度系数=2；螺杆最大受力长度l由起重高度螺母高h及螺杆轴向预留余量决定，其中。 （式3.23）因此，螺杆的工作长度，螺杆危险截面惯性半径i= 。 = （式3.24）(2)计算临界载荷：i= （式3.25）因此：fc=474101.68n（式3.26） 式中：e螺杆材料的拉压弹性模量，mpa，e=2.06i螺杆危险截面的惯性矩，i=,=7.9s=4 合格式中： 螺杆稳定性的计算安全系数； 螺杆安全系数； 螺杆的临界载荷，n；3.2闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算3.2.1 选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数图3.2直齿圆锥齿轮的示意图按传动装置的设计方案，选用圆锥齿轮传动。千斤顶为一般工作机械，速度不高，由资料2表10-8可知，选用7级精度。材料选择。由资料1表10-1查得，选择小齿轮材料为45号钢，调质后表面淬火，表面硬度为250 hbs；大齿轮材料为45号钢，调质后表面淬