机械零部件设计 第2版 课件 学习情境三 任务3.1分析螺旋千斤顶的结构

《机械零部件设计》

情境三

设计

螺旋千斤顶

1、了解螺旋千斤顶的结构组成和工作原理；2、掌握螺纹连接的基本知识；3、了解螺旋传动的类型、结构和用途；4、掌握螺旋传动的设计方法；5、根据使用条件自行设计螺旋千斤顶，能正确绘制螺旋千斤顶的装配图和零件图；6、初步学会编写设计计算说明书。学习目标任务一螺旋千斤顶的结构分析

任务二螺旋传动的设计任务三螺旋千斤顶的设计计算工作任务任务一螺旋千斤顶的结构分析工作任务1、了解螺旋千斤顶的结构和工作原理；2、掌握螺纹连接的基本知识。学习目标1、螺旋千斤顶的结构；2、螺旋千斤顶的工作原理；3、螺纹连接的基本知识。主要内容1、千斤顶的功能和特点

千斤顶是一种起重高度小于1m的最简单轻小起重设备，它使用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶起重物。功能：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。特点：其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。一、螺旋千斤顶的结构和工作原理2、千斤顶的分类

一、螺旋千斤顶的结构和工作原理千斤顶种类按结构特征齿条千斤顶螺旋千斤顶液压（油压）千斤顶按动力装置电动千斤顶手动千斤顶电动手动两用千斤顶3、结构主要由托杯、手柄、螺母、螺杆、底座等组成，如右图所示。4、工作原理利用螺旋传动来顶起重物或放下重物。一、螺旋千斤顶的结构和工作原理1—托杯；2—手柄；3—螺母；4—紧定螺钉；5—螺杆；6—底座；7—螺栓；8—挡圈螺旋千斤顶工作安全保障：精益求精、标准规范英国航空BAC-111客机事故1990年6月10日，英国航空公司一架BAC-111客机在爬升至17,300英尺的高度时驾驶室突然发出巨响，飞机主驾驶前方的挡风玻璃突然掉落，机长大半身体被吸出机外，全靠空乘拉住才幸免于难。事后调查员发现，该飞机于出事前27小时曾被更换挡风玻璃，可是安装在挡风玻璃里的90颗螺丝钉中，有84颗的直径为0.026英寸，比标准的小；其余的6颗的长度为0.1英寸，比标准的短。思考题如何设计出一个工作可靠、操作安全、加工方便和经济螺旋千斤顶？设计时应该注意哪些事项？设计之前应该储备哪些方面的知识？

1．螺纹的分类和主要参数（1）螺纹的分类

1）根据螺纹在圆柱面上的位置，螺纹可分为外螺纹和内螺纹，内外螺纹共同组成螺旋副用于连接和传动。

2）根据螺纹的螺旋线绕行方向的不同，螺纹可分为：

左旋螺纹和右旋螺纹二、螺纹连接的基本知识

二、螺纹连接的基本知识左旋螺纹和右旋螺纹

（1）螺纹的分类

3）根据螺纹螺旋线的数目，可将螺纹分为：

单线螺纹和多线螺纹单线螺纹主要用于连接，多线螺纹主要用于传动。二、螺纹连接的基本知识

二、螺纹连接的基本知识单线螺纹和多线螺纹

1．螺纹的分类和主要参数（1）螺纹的分类二、螺纹连接的基本知识4）根据螺纹轴向剖面的形状即螺纹的牙型，可分为：三角形矩形梯形锯齿形主要用于连接多用于传动二、螺纹连接的基本知识

（2）螺纹的主要参数

1）外径（大径）d（D）——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径。

2）内径（小径）d1(D1)——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。

3）中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想柱面的直径，d2≈0.5(d+d1)。二、螺纹连接的基本知识

4）螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离5）导程（S）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离6）线数n——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造，n≤4

螺距、导程、线数之间关系：S=nP

二、螺纹连接的基本知识

7）螺旋升角λ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角8）牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角2．螺纹连接的基本类型二、螺纹连接的基本知识(1)螺栓联接普通螺栓联接铰制孔螺栓联接2．螺纹连接的基本类型二、螺纹连接的基本知识(2)双头螺柱连接双头螺柱连接2．螺纹连接的基本类型二、螺纹连接的基本知识(3)螺钉联接螺钉联接2．螺纹连接的基本类型二、螺纹连接的基本知识(4)紧定螺钉联接紧定螺钉联接3．螺纹的预紧和防松（1）螺纹的预紧一般螺纹连接在装配的时候都必须拧紧，称为预紧。预紧的目的是防止工作时连接出现缝隙和滑移，增强连接的可靠性、紧密性和防松能力。预紧的螺栓连接称为紧连接，不预紧的螺栓连接称为松连接。预紧的目的是增强螺栓连接的可靠性，提高紧密性和防止松脱。对于受拉力作用的螺栓连接，还可提高螺栓的疲劳强度；对于受横向载荷的紧螺栓连接，有利于增大连接中的摩擦力。预紧使螺栓所受到的拉力称为预紧力。如果预紧力过小，则会使连接不可靠；若预紧力过大，则会导致连接件的损坏。二、螺纹连接的基本知识3．螺纹的预紧和防松（1）螺纹的预紧

对于一般的连接，可凭经验来控制预紧力的大小，但对重要的连接就要严格控制其预紧力，可通过控制拧紧力矩来实现。生产中常用测力矩扳手（见下图（a））和定力矩扳手（见下图（b））来控制拧紧力矩。要求较精确控制时，则可采用测螺栓伸长变形的方法，见下页图。二、螺纹连接的基本知识(a)测力矩扳手；(b)定力矩扳手3．螺纹的预紧和防松（1）螺纹的预紧

二、螺纹连接的基本知识测量螺栓伸长量的方法3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松连接中常用的单线螺纹和管螺纹都能满足自锁条件，即螺纹升角λ小于当量摩擦角φ，在静载荷或冲击振动不大、温度变化不大时，不会自行松脱。但在冲击、振动载荷或变载荷下，当温度变化大时，连接有可能松动，甚至松脱，这就可能发生事故。所以在设计时，必须考虑防松问题。常用的防松方法：二、螺纹连接的基本知识摩擦防松机械防松:不可拆防松弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母开口销圆螺母用止动垫片止动垫片串联钢丝3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识摩擦防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识对顶螺母摩擦防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识尼龙圈锁紧螺母摩擦防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识开口销机械防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识圆螺母用止动垫片机械防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识止动垫片机械防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识串联钢丝机械防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识冲点法不可拆防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识粘合法不可拆防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识焊点法不可拆防松4．螺栓组连接的结构设计

机器中多数螺纹连接件一般都是成组使用的，其中螺栓组连接最具典型性。在对螺栓组连接进行结构设计时应考虑以下几方面的问题：

（1）接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状（见下页图），使螺栓组的几何中心与接合面的形心重合，保证接合面受力均匀，且便于加工制造。二、螺纹连接的基本知识4．螺栓组连接的结构设计

二、螺纹连接的基本知识螺栓组连接接合面常用形状（2）螺栓的布置应使螺栓的受力合理二、螺纹连接的基本知识

（3）受横向载荷的螺栓组，应避免沿横向载荷方向布置过多的螺栓（一般不超过8个），以免受力不均匀。（4）同一组螺栓在连接中，各螺栓的直径和材料均应相同。分布在同一圆周上的螺栓数目应取3、4、6、8、12等，以便于画线和分度。二、螺纹连接的基本知识

（5）螺栓组排列应有一定的间距，螺栓中心线与机体壁之间、螺栓相互之间的距离应根据扳手空间大小和连接的密封性要求确定。下图所示的扳手空间尺寸可查手册，对压力容器密封性要求较高的重要连接的螺栓排列的间距不得大于下页表表的推荐值。二、螺纹连接的基本知识

二、螺