【文章內(nèi)容簡介】 時，螺桿和螺母主要承受轉(zhuǎn)矩和軸向載荷（拉力或壓力）的作用，同時在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對滑動?；瑒勇菪齻鲃拥闹饕问绞锹菁y磨損。因此，通常根據(jù)螺旋副的耐磨性條件，計算螺桿中徑及螺母高度，并參照螺紋標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋的主要參數(shù)和尺寸，然后再對可能發(fā)生的其他失效逐一進行校核。 滑動螺旋的結(jié)構(gòu)及材料 滑動螺旋的結(jié)構(gòu) 滑動螺旋的結(jié)構(gòu)包括螺桿、螺母的結(jié)構(gòu)形式及其固定和支承結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，當(dāng)螺桿短而粗且垂直布置時，如起重及 加壓裝置的傳力螺旋，可以采用螺母本身作為支承的結(jié)構(gòu)。當(dāng)螺桿細(xì)長且水平布置時，如機床的傳導(dǎo)螺旋（絲杠）等，應(yīng)在螺桿兩端或中間附加支承，以提高螺桿工作剛度。 螺母結(jié)構(gòu)有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。整體螺母結(jié)構(gòu)簡單，但由磨損而產(chǎn)生的軸向間隙不能補償，只適合在精度要求較低的場合中使用。對于經(jīng)常雙向傳動的傳導(dǎo)螺旋，為了消除軸向間隙并補償旋合螺紋的磨損，通常采用組合螺母或剖分螺母結(jié)構(gòu)。圖 24 為組合螺母的一種結(jié)構(gòu)形式，利用螺釘可使斜塊將其兩側(cè)的螺母擠緊，減小螺紋副的間隙，提高傳動精度。 傳動用螺桿的螺紋一般采用 右旋結(jié)構(gòu)，只有在特殊情況下，采用左旋螺紋。 螺桿與螺母常用材料 螺桿和螺母材料應(yīng)具有較高的耐磨性、足夠的強度和良好的工藝性。螺桿與螺母常用材料見表 21。 表 21 螺桿與螺母常用材料 螺紋副 材料 應(yīng)用場合 螺桿 Q235 Q275 45 50 輕載、低速傳動。材料不熱處理 40Gr 65Mn 20GrMnTi 重載、較高速。材料需經(jīng)熱處理，江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 以提高耐磨性 9Mn2V GrWMn 38GrMoAl 精密傳導(dǎo)螺旋傳動。材料需經(jīng)熱處理 螺母 ZcuSn10P1 ZcuSn5Pb5Zn5 一般傳動 ZcuAL10Fe3 ZcuZn25AL6Fe3Mn 重載、低速傳動。尺寸較小或輕載高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)空澆鑄巴士合金或青銅 耐磨性計算 耐磨性計算尚無完善的計算方法，目前是通過限制螺紋副接觸面上的壓強 p 作為計算條件，其校核公式為 ? ?phHdFPhzdFAFp ???? 22 /// ?? (27) 式中， F 為軸向工作載荷（ N）； A 為螺紋工作表面投影到垂 直于軸向力的平面上的面積（ mm178。）； d2為螺紋中徑 (mm)； P 為螺距 (mm)； h 為螺紋工作高度 (mm)，矩形與梯形螺紋的工作高度 h=,鋸齒形螺紋高度 h=。z=H/P 為螺紋工作圈數(shù)， H 為螺紋高度(mm)， [ p ]為許用壓強 (MPa)，見表 22 表 22 滑動螺旋傳動的許用壓強 [p ] 螺紋副材料 滑動副速度 /(mmin) 許用壓強 /MPa 鋼對青銅 低速 6~12 15 18~25 11~18 7~10 1~2 鋼 耐磨鑄鐵 6~12 6~8 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 鋼 灰鑄鐵 6~12 13~18 4~7 鋼 鋼 低速 ~13 淬火鋼 青銅 6~12 10~13 注： 248。 或人力驅(qū)動時， [p]可提高 20%；螺母為剖分式時， [p]應(yīng)降低 15%20%。 為便于推導(dǎo)設(shè)計公式，令 2/dH?? ，代入式（ 27）整理后得螺紋中徑的設(shè)計公式為 ? ?phQPd ??/2 ? (28) 對矩形、梯形螺紋， Ph ? ，則 ? ?pFd ?/ ? (29) 對鋸齒形螺紋， Ph ? ，則 ? ?pFd ?/ ? (210) 248。值根據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)選取。 對 于整體式螺母，磨損后間隙不能調(diào)整，通常用于輕載或精度要求低的場合，為使受力分布均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，宜取 248。=～ 。 對于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力較大，可取 248。=～ ； 傳動精度高或要求壽命長時，允許 248。=4。 根據(jù)公式計算出螺紋中徑 d2后，按國家標(biāo)準(zhǔn)選取螺紋的公稱直徑 d 和螺距 P。 由于旋合各圈螺紋牙受力不均，故 z 不宜大于 10。 螺母螺紋牙的強度計算 螺紋牙多發(fā)生剪切與彎曲破壞。由于一般情況下螺母材料的強度比螺桿低，因此只需校核螺母螺紋牙的強度。假設(shè)載荷集中作用在螺紋中 徑上，可將螺母螺紋牙視為大徑 D處展開的懸臂梁（圖 24），螺紋牙根部 aa 處的彎曲強度校核公式為 ? ?bb zDbFh ??? ?? 2/3 (211) 剪切強度校核公式為 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 ? ???? ?? DbzF / (212) 式中， F、 h、 z 同式（ 16）； D 為螺母螺紋的大徑 (mm)； b 為螺母螺紋牙根部寬度 (mm)；可由國家標(biāo)準(zhǔn)查得，也可取矩形螺紋 Pb ? ，梯形螺紋 Pb ? ，鋸齒形螺紋 Pb ? ；[σ] 、 [b]、 [τ]分別為螺母螺紋牙的許用彎曲應(yīng)力和許用切應(yīng)力 (MPa)，見表 23 表 23 滑動螺旋副材料的許用應(yīng)力 項目 許用應(yīng)力 / MPa 鋼制螺桿 [σ]=σS/3~5 σS為材料的屈服極限 / MPa 螺母 材料 許用彎曲應(yīng)力 [σb] 許用切應(yīng)力 [τ] 青銅 40~60 30~40 耐磨鑄鐵 50~60 40 鑄鐵 45~55 40 鋼 （ ~） [σ] [σ] 若螺桿與螺母的材料相同，由于螺桿螺紋的小徑 d1 小于螺母螺紋的大徑 D，故應(yīng)校核螺桿螺紋牙的強度，這時公式中的 D 應(yīng)改為 d1。 螺桿強度校核 螺桿受軸向力 F 及轉(zhuǎn)矩 T 的作用，危險截面上受拉（壓）應(yīng)力 σ 和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 τ。根據(jù)第四強度理論， τ 螺桿危險截面的強度校核公式為 ? ? ? ? ? ??????? ????? 23122122 16//3/43 dTdFca (213) 式中， d1為螺桿螺紋的小徑（ mm）； [σ]為螺桿材料的許用應(yīng)力（ MPa），見表 23； T為螺桿所受轉(zhuǎn)矩 (Nm)； 可 由 公式計算 ? ? 2/ta n2 ?? ?? FdT 。 螺桿穩(wěn)定性校核 對于長徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向力 F 超過某一臨界載荷 FC時，螺桿可能會突然產(chǎn)生側(cè)向彎曲而喪失穩(wěn)定。因此，對細(xì)長螺紋應(yīng)進行穩(wěn)定性校核。螺桿的穩(wěn)定性條件為 SFFC ?/ (214) 式中， S 為穩(wěn)定性安全系數(shù)，對于傳力螺旋取 S=～ 5；對于傳導(dǎo)螺旋取 S=～ 4；對于精密螺桿或水平螺桿取 S4。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 臨界載荷 FC與螺桿的柔度 γ 及材料有關(guān)，根據(jù) iL/??? 的大小選用不同的公式計算。 當(dāng) 90~85?? 時，根據(jù)歐拉公式計算，即 ? ?2/ LEIFc ??? (215) 式中， FC為臨界載荷（ N）； E 為螺桿材料的彈性模量（ MPa），對于鋼 MpaE ?? ；I 為危險截面的慣性矩（ mm4）， 64/41dI ?? ， d1為螺桿螺紋內(nèi)徑 (mm)； μ 為長度系數(shù)，與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)； L 為螺桿最大受力長度 (mm)； i 為螺桿危險截面的慣性半徑 (mm)，4//4 121 ddIi ?? ? 當(dāng) γ85～ 90 時；對 σb≥380MPa 的碳素鋼（如 Q23 Q275） ? ? 4/ 21dF c ???? (216) 當(dāng) γ85～ 90 時，對 σb≥470MPa 的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如 Q35 45） ? ? 4/ 21dF c ???? (217) 當(dāng) γ40 時，無需進行穩(wěn)定性計算。 表 24 長度系數(shù) μ 螺桿端部結(jié)構(gòu) μ 兩端固定 一端固定，一端不完全固定 一端固定，一端自由（如千斤頂） 2 一端固定，一端鉸支（如壓力機） 兩端鉸支 （如傳導(dǎo)螺桿） 1 注：用下列辦法確定螺桿端部的支撐情況： 采用滑動支承時： lo 為支承長度， do 為支承孔直徑， lo/do 鉸支； lo/do=～ 3 不完全固定； lo/do3 固定。 采用滾動支承時： 只有徑向約束時為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 自鎖性校核 對于要求自鎖的螺旋傳動，應(yīng)校核是否滿足自鎖條件，即 vv ??? arctan?? (218) 式中， ?ν為螺紋副的 當(dāng)量摩擦系數(shù)，見表 25 表 25 螺旋傳動螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù) ?ν（定期潤滑） 螺旋副材料 鋼和青銅 鋼和耐磨鑄鐵 鋼和鑄鐵 鋼和鋼 淬火鋼和青銅 ?ν ～ ～ ～ ～ ～ 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第三章 千斤頂?shù)墓ぷ髟砑霸O(shè)計 千斤頂?shù)母攀? 千斤頂是一種起重高度小 (小于 1ｍ )的最簡單的起重設(shè)備。它有機械式和液壓式兩種。機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種，由于起重量小，操作費力，一般只用于機械維修工作，在 修橋過程中不適用。液壓式千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，有自鎖作用，故使用廣泛。其缺點是起重高度有限，起升速度慢。 液壓千斤頂分為通用和專用兩類。 專用液壓千斤頂使專用的張拉機具，在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時，對預(yù)應(yīng)力鋼筋施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。 穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓活塞及彈簧等部分組成。它的特點是：沿拉伸機軸心有一穿心孔道，鋼筋 (或鋼絲 )穿入后由尾部的工具錨固。 千斤頂主要用于廠礦、交通運輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工 作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設(shè)備。千斤頂按工作原理分為： (1) 螺旋千斤頂：采用螺桿或由螺桿推動的升降托杯作為剛性頂舉件的千斤頂。 (2) 齒條千斤頂：采用齒條作為剛性頂舉件的千斤頂。 (3) 油壓千斤頂：采用柱塞或液壓缸作為剛性頂舉件的千斤頂。 千斤頂已實施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得和質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準(zhǔn)出口。 千斤頂?shù)姆N類和規(guī)格 油壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)、用途 油壓千斤頂 按其結(jié)構(gòu)、用途分為如下兩種： ① 立式螺紋連接結(jié)構(gòu)的油壓千斤頂，其代號的表征字母為 qyl。 ② 立臥兩用油壓千斤頂，其代號的表征字母為 qw。 第一位為型式代號， qyl、 qw。 第二位為額定起重量， t。 第三位為行程代號， g：表示高行程； d：表示低行程；普通型無表示。 油壓千斤頂?shù)幕緟?shù)應(yīng)符合表 31 中規(guī)定。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 表 31 油壓千斤頂基本參數(shù) 型號 額 定 起 重 量 最 低 高 度 h 起 升 高 度 h1 ≥ 調(diào) 整 高 度 h2 ≥ 活 塞 直 徑 泵 心 直 徑 起 升 進 程 ① ≥ 手 柄 長 度 公 稱 壓 力 手 柄 ② 操 作 力 ≤ 活 塞 桿 壓 下 力 ≤ 凈 重 ③ t mm mpa n kg 158 90 60 24 50 450 330 220 195 125 30 32 550 qyl5g 5 232 160 80 36 12 22 620