螺旋传动设计
机械设计螺旋传动设计千斤顶
机械设计螺旋传动设计(千斤顶) 机械设计中的螺旋传动设计是机械工程中的重要组成部分，螺旋传动主要利用螺旋杆和螺母的相对运动来实现精确的直线运动和转动的传递。
千斤顶作为一种简单的机械装置，能够实现顶起重物的功能，其机械结构中就应用了螺旋传动的设计。
下面将对螺旋传动设计和千斤顶的设计进行详细的介绍。
一、螺旋传动设计1.螺旋传动的结构螺旋传动主要由螺旋杆、螺母、轴承、密封件等组成。
其中，螺旋杆是主要传动元件，它通过与螺母的相对运动来传递动力。
螺母与轴承配合，实现螺旋杆的旋转运动转化为直线运动。
密封件用于防止润滑油的泄漏和灰尘的进入。
2.螺旋传动的特点螺旋传动具有以下特点：（1）可以实现无间隙的传动，传动精度高；（2）传动效率较高，且能够实现准确的直线运动和转动的传递；（3）结构简单，使用维护方便，适用于各种不同的工作环境；（4）能够在恶劣的环境下工作，如高温、低温、强磁等环境。
3.螺旋传动的应用螺旋传动广泛应用于各种机械装置中，如：（1）千斤顶：用于顶起重物，实现重物的提升和支撑；（2）螺旋压力机：用于压制各种材料，如金属、木材、塑料等；（3）螺旋输送机：用于输送物料，如煤炭、粮食、化工原料等；（4）螺旋式搅拌器：用于液体的搅拌和混合。
二、千斤顶的设计千斤顶是一种简单的机械装置，能够实现顶起重物的功能。
其机械结构中应用了螺旋传动的原理。
下面将对千斤顶的设计进行详细的介绍。
1.千斤顶的结构千斤顶主要由底座、螺旋杆、螺母、顶盘、安全阀等组成。
其中，底座是千斤顶的基础，用于支撑整个装置；螺旋杆是主要的传动元件，用于传递动力；螺母与螺旋杆配合，实现旋转运动转化为直线运动；顶盘是千斤顶的顶升部分，用于支撑重物；安全阀用于控制千斤顶的顶升高度和防止过载。
2.千斤顶的工作原理千斤顶的工作原理如下：（1）将重物放置在顶盘上；（2）旋转螺旋杆，带动螺母向上移动，从而将重物顶起；（3）当顶盘到达一定高度时，安全阀自动打开，防止过载；（4）当需要下降重物时，只需旋转螺旋杆，使螺母向下移动即可。
螺旋传动设计计算
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对于30o锯齿形螺纹。h＝0.75P，则
【5－46】
【5－47】 螺母高度
H=фd2
式中：[P]为材料的许用压力，MPa，见表5－13；ф值一般取1.2～3.5。对于整体螺母，由于磨损后不能凋整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取ф＝1.2～2.5对于剖分螺母和兼作支 承的螺母，可取ф=2.5～3.5只有传动精度较高；载荷较大，要求寿命较长时，才允许取ф=4。
0＝1.5∼3.0时，为不完全固定；l0／
＞3.0时，为固定支承。
0
2）若以整体螺母作为支承时，仍按上述方法确定。此时取l0＝H（H为螺母高度）。
3）若以剖分螺母作为支承时，叫作为不完全固定支承。
4）若采用滚动支承已有径向约束时，可作为铰支；有径向和轴向约束时，可作为固定支承。
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/xc_jd/machide/jxsj/01-07-00.htm
【5－49】
2009-4-17
螺旋传动设计 A — 螺杆螺纹段的危险截面面积。
W —螺杆螺纹段的抗扭截面系数， T
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d — 螺杆螺纹小径，mm；
l
T—螺杆所受的扭矩，
［σ］—螺杆材料的许用应力，MPa，见下表
滑动螺旋副材料的许用应力
螺旋副材料
螺杆 螺母
钢
青铜 铸铁 钢
[σ] σs/(3~5)
根据公式算得螺纹中径d2后，应按国家标准选取相应的公称直径d及螺距P。螺纹工作圈数不宜超过10圈。
/xc_jd/machide/jxsj/01-07-00.htm
表：滑动螺旋副材料的许用压力[ P]
2009-4-17
螺旋传动设计
螺杆—螺母的材料 钢—青铜
哈工大机械设计大作业螺旋传动设计千斤顶.
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书大作业名称：螺旋传动设计设计题目：设计螺旋起重器（千斤顶）班级：1215102设计者：张紫薇学号：1121510208指导教师：张锋设计时间：2014年10月6日哈尔滨工业大学目录一、设计任务书 (1)二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料 (2)2、耐磨性计算 (2)3、螺杆各部分尺寸计算 (2)4、螺杆强度校核 (2)5、螺母螺纹牙强度计算 (3)6、螺纹副自锁条件校核 (4)7、手柄设计…………………………………………………………………………………………… (4)8、螺杆的稳定性校核 (5)9、螺母外经及凸缘设10、底座设计………………………………………………………………………………………………611、其他零件相关尺寸 (7)三、参考文献 (8)一、设计任务书设计螺旋起重器，简图如下1、螺旋起重器已知数据：起重量F Q=30kN，最大起重高度H o=180mm（题号3.1.1）。
2、设计要求：(1) 绘制装配图一张，画出起重器的全部结构，按照装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏，编写技术要求。
(2) 对起重器各部分尺寸进行计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性进行校核。
二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45号钢，由参考文献[3]查得抗拉强度MPa 600b =σ，MPa 355s =σ。
螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。
2、耐磨性计算根据螺纹的耐磨性条件 []p hHd FPp s ≤=2π，引进系数2d H =ψ以消去H ，并且对于梯形螺纹，h =0.5p ，因此得[]mm 4.23226.110308.08.032=⨯⨯=≥p F d ψ式中2d ——螺杆螺纹中径，mm ；F ——螺杆所受轴向力，即起重量，kN ；ψ——根据螺母结构选定，对于整体式螺母取ψ=1.2~2.5，此处取ψ=1.6；[]p ——滑动螺旋副材料的许用压强，根据参考文献[2]中表8.11，当螺杆和螺母副材料分别是钢和青铜且低速滑动时，许用压强[]p =18~25，此处取[]p =22 。
滚珠螺旋传动设计基础
滚珠螺旋传动设计基础
滚珠螺旋传动是一种广泛应用于工业领域的机械传动方式，具有传递大扭矩、高精度、可靠性高等优点。
本文将介绍滚珠螺旋传动的基本概念、结构设计、选型计算方法及应用案例等方面的内容，旨在为工程师们提供滚珠螺旋传动设计的基础知识和技术指导。
涉及的主要内容包括：
1. 滚珠螺旋传动的基本概念，如滚珠丝杠、螺母、导轨等的定义、结构特点及作用等。
2. 滚珠螺旋传动的结构设计，包括传动副的布置形式、滚珠丝杠和螺母的几何参数设计、支撑结构设计等。
3. 滚珠螺旋传动的选型计算方法，包括传动比的计算、扭矩传递计算、动力学分析等。
4. 滚珠螺旋传动应用案例的介绍，包括机器人、数控机床、精密仪器等领域的应用实例。
通过本文的学习，读者将了解滚珠螺旋传动的基本原理和设计方法，能够进行滚珠螺旋传动的结构设计和选型计算，并且能够应用滚珠螺旋传动解决实际工程问题。
- 1 -。
螺旋传动机构课程设计
螺旋传动机构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解螺旋传动机构的基本概念，掌握其分类和工作原理。
2. 学生能掌握螺旋传动机构的几何参数计算，并运用相关公式进行简单计算。
3. 学生了解螺旋传动机构在工程实际中的应用，能分析其在不同工况下的优缺点。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并解决螺旋传动机构相关的问题。
2. 学生能够设计简单的螺旋传动机构，并进行性能分析和优化。
3. 学生能够熟练使用相关绘图软件，绘制螺旋传动机构的示意图。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械传动领域的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生具备良好的团队协作精神和沟通能力，学会倾听、尊重他人意见。
3. 引导学生关注螺旋传动机构在工程实际中的应用，认识到学习机械知识的实用价值。
课程性质分析：本课程为机械设计基础课程，旨在帮助学生掌握螺旋传动机构的基本知识和应用技能。
学生特点分析：学生为高中年级学生，具备一定的物理和数学基础，对机械传动有一定了解，但缺乏深入的认识。
教学要求：结合学生特点和课程性质，将课程目标分解为具体的学习成果，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
同时，注重培养学生的创新意识和团队协作精神，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 螺旋传动机构的基本概念：包括螺旋传动机构的定义、分类及工作原理。
- 教材章节：第二章第二节“螺旋传动机构概述”- 内容列举：螺旋传动机构的类型、特点及应用场景。
2. 螺旋传动机构的几何参数计算：涉及螺旋角、导程、齿面宽度等参数的计算方法。
- 教材章节：第二章第三节“螺旋传动机构的几何参数计算”- 内容列举：螺旋角、导程、齿面宽度计算公式及示例。
3. 螺旋传动机构的应用分析：分析不同工况下螺旋传动机构的优缺点。
- 教材章节：第二章第四节“螺旋传动机构的应用分析”- 内容列举：不同工况下螺旋传动机构的设计要点及性能分析。
4. 螺旋传动机构的设计与优化：介绍设计方法和优化策略。
机械原理与机械设计 (下册) 第4版 第16章 螺旋传动
d1 4
11
滑动螺旋传动
Q275 钢 40 时，优质碳素钢 60 时，不必校核。
淬火钢 未淬火钢
85 85
90 90
Fc
480
1 0.0002 2
πd12 4
Fc
π 2 EI a
l 2
Fc
340
1 0.00013 2
πd12 4
Fc
π 2 EI a
l 2
高精度传动，进行螺杆刚度计算；高速传动，验算螺杆临界转速。
（圆整）
整体式螺母 1.2 ~ 1.5 剖分式螺母 2.5 ~ 3.5 精度高、寿命长 4
旋合圈数 Z H / P 10
自锁性
（不圆整）
v
arctan
cos
2. 螺纹牙强度计算
螺母；悬臂梁假定
抗剪强度条件 F [ ]
πDbZ
抗弯强度条件
b
6Fa πDb2Z
[ b ]
8
滑动螺旋传动
第十六章 螺旋传动
螺旋传动的应用和分类
第一节 螺旋传动的应用和分类
功能 利用螺旋副，将回转运动变为直线运动，同时传递动力。
螺旋机构
自由度
M 1
F (6 M )n (i M ) pi i5 (6 4) 2 (5 4) 3
1
简单螺旋机构
滑块位移
s2
1
2π
S
1
差动螺旋机构 运动形式变换
12
滑动螺旋传动
5. 螺杆刚度计算
轴向载荷 F 作用，螺杆拉压，螺距变形量
PF
FP EA
4FP πd12 E
转矩 T 作用，螺杆扭转，一个螺距长度内的扭转角
TP 32TP
丝杠滚动螺旋传动设计和选用
丝杠滚动螺旋传动设计和选用首先，设计丝杠滚动螺旋传动需要确定一些关键参数。
例如，传动比是指输入转矩与输出转矩的比值，需要根据实际应用需求来确定。
另外，还需要确定传动效率、传动精度和传动刚度等参数。
传动效率是指丝杠滚动螺旋传动中输入功率与输出功率的比值。
传动效率越高，传动损失越小。
一般来说，丝杠滚动螺旋传动的传动效率可以达到90%以上。
传动精度是指丝杠滚动螺旋传动的位置传动误差。
传动精度越高，位置误差越小。
传动精度受到丝杠的导程和滚珠螺旋传动副的精度的影响。
传动刚度是指丝杠滚动螺旋传动的刚性大小。
传动刚度越大，传动系统的抗载能力越强。
传动刚度受到丝杠和导轨的刚度的影响。
选用丝杠滚动螺旋传动时，需要根据实际应用需求综合考虑传动比、传动效率、传动精度和传动刚度等因素。
选择合适的丝杠滚动螺旋传动类型也是很重要的。
常见的丝杠滚动螺旋传动类型有滚珠丝杠传动和滚子丝杠传动。
滚珠丝杠传动由于滚珠与丝杠螺纹之间具有点接触而具有较小的摩擦，摩擦损失小，传动效率高，适用于高速传动。
而滚子丝杠传动由于滚子与丝杠螺纹之间具有线接触而具有更大的传动力和刚性，适用于高负载传动。
因此，在选用丝杠滚动螺旋传动时需要根据传动功率、负载大小以及传动速度等因素来选择合适的传动类型。
除了传动类型外，选用合适的丝杠和导轨也非常重要。
丝杠的导程决定了传动精度和速度。
导轨的刚度决定了传动系统的刚度和抗载能力。
在选用丝杠和导轨时，需要考虑工作环境、负载大小以及传动速度等因素。
同时还需要考虑丝杠和导轨的耐磨性和使用寿命。
总之，丝杠滚动螺旋传动的设计和选用需要根据实际应用需求来确定传动比、传动效率、传动精度和传动刚度等参数。
同时还需要选择合适的传动类型、丝杠和导轨来满足应用需求。
只有在综合考虑了这些因素之后，才能设计出满足要求的丝杠滚动螺旋传动。
滚珠螺旋传动设计
滚珠螺旋传动设计滚珠螺旋传动是一种常见的机械传动装置，广泛应用于许多领域。
它的作用是将旋转运动转化为线性运动，并提供高效的传递力和精确的定位功能。
滚珠螺旋传动的基本概念是通过滚珠和螺旋形螺纹之间的接触来传递力量。
当螺旋轴旋转时，滚珠会沿着螺旋形螺纹的槽口运动，从而使工件或装置上的配合部件产生线性运动。
滚珠螺旋传动具有以下几个主要作用：转换运动：滚珠螺旋传动能够将旋转运动转化为线性运动。
通过旋转输入轴，滚珠会通过螺旋形螺纹的槽口移动，从而使输出轴或其它配合部件发生线性位移。
传递力量：滚珠螺旋传动通过滚珠与螺旋形螺纹的接触，能够传递大量的力量。
这使得滚珠螺旋传动在需要承受较大负载的应用中非常有用。
定位精确：滚珠螺旋传动能够提供非常精确的定位功能。
滚珠与螺旋形螺纹的槽口接触能够使传动装置或被传动的部件达到准确定位，从而实现精确的位置控制。
综上所述，滚珠螺旋传动在机械领域中具有重要的作用，它能够将旋转运动转化为线性运动，并提供高效的传递力和精确的定位功能。
滚珠螺旋传动是一种常用的机械传动方式，其工作原理和设计要点如下：工作原理：滚珠螺旋传动通过螺纹轴和滚珠螺旋嵌套在螺纹槽中的螺母之间的相互作用，将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动。
具体而言，当螺纹轴旋转时，滚珠螺旋滚动在轴与螺纹槽之间，使螺母沿着螺纹轴的轴线方向移动。
工作原理：滚珠螺旋传动通过螺纹轴和滚珠螺旋嵌套在螺纹槽中的螺母之间的相互作用，将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动。
具体而言，当螺纹轴旋转时，滚珠螺旋滚动在轴与螺纹槽之间，使螺母沿着螺纹轴的轴线方向移动。
设计要点：设计要点：螺纹轴和螺纹槽的设计应根据所需的负载、转速和运动精度确定。
滚珠螺纹的选择应考虑其材料、形状和尺寸，以确保传动的可靠性和效率。
螺母的设计应使其能够与螺纹轴和滚珠螺纹良好配合，并具有一定的运动准确性和刚度。
适当的润滑和密封措施是滚珠螺旋传动设计中的关键要点，以保证其运行平稳、寿命长。
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P（mm），螺母高度为D（mm），螺纹工件圈数为u＝H/P 。
则螺纹工作面上的耐磨性条件为
『5－43』上式可作为校核计算用。
为了导出设计计算式，令ф=H/d2，
则H=фd2，，代入式（5－43）引整理后可得
【5－44】
对于矩形和梯形螺纹，h＝0.5P，则
【5－46】
对于30o锯齿形螺纹。
h＝0.75P，则
【5－47】
螺母高度
H=фd2
式中：[P]为材料的许用压力，MPa，见表5－13；ф值一般取1.2～3.5。
对于整体螺母，由于磨损后不能凋整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取ф＝1.2～2.5对于剖分螺母和兼作支承的螺母，可取ф=2.5～3.5只有传动精度较高；载荷较大，要求寿命较长时，才允许取ф=4。
根据公式算得螺纹中径d2后，应按国家标准选取相应的公称直径d及螺距P。
螺纹工作圈数不宜超过10圈。
表：滑动螺旋副材料的许用压力[ P]
螺纹牙危险截面a－a的弯曲强度条件为
【5－51】
式中：
b——螺纹牙根部的厚度，mm，对于矩形螺纹，b＝0.5P对于梯形螺纹，b一0.65P,对于30o锯齿形螺纹，b=0.75P，P为螺纹螺距；
l——弯曲力臂；mm参, l=(D-D2)/2；
[τ]——螺母材料的许用切应力，MPa，；
[σ]b——螺母材料的许用弯曲应力，MPa，。
当螺杆和螺母的材料相同时，由于螺杆的小径d l小于螺母螺纹的大径D，故应校核杆螺纹牙的强度。
此时，上式中的D应改为d1。
螺母外径与凸缘的强度计算。
在螺旋起重器螺母的设计计算中，除了进行耐磨性计算与螺纹牙的强度计算外，还要进行螺母下段与螺母凸缘的强度计算。
如下图所示的螺母结构形式，工作时，在螺母凸缘与底座的接触面上产生挤压应力，凸缘根部受到弯曲及剪切作用。
螺母下段悬置，承受拉力和螺纹牙上的摩擦力矩作用。
设悬置部分承受全部外载荷Q，并将Q增加20～30％来代替螺纹牙上摩擦力矩的作用。
则螺母悬置部分危险截面b－b内的最大拉伸应力为
式中[σ]为螺母材料的许用拉伸应力，[σ]=0.83[σ]b，[σ]b为螺母材料的许用弯曲应力，见表5－15。
螺母凸缘的强度计算包括：
凸缘与底座接触表面的挤压强度计算
式中[σ]p为螺母材料的许用挤压应力，可取[σ]p=（1.5 1.7）[σ]b
凸缘根部的弯曲强度计算
式中各尺寸符号的意义见下图。
凸缘根部被剪断的情况极少发生，故强度计算从略。
螺杆的稳定性计算：
对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力Q大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。
因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力Q必须小于临界载荷Q。
则螺杆的稳定性条件为
S sc=Q c/Q≥S s
式中：S sc——螺杆稳定性的计算安全系数；
S s——螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋（如起重螺杆等），S s=3.5～5.0对于传导
螺旋，S s＝2.5～4.0；对于精密螺杆或水平螺杆，S s＞4。
Q c——螺杆的临界载荷，N，根据螺杆的柔度λS值的大小选用不同的公式计算。
λS=μl/i，此处，μ为螺杆的长度系数，；l为螺杆的工作长度，mm，若螺杆两端支承时，取两支点间的距离作为工作长度l；若螺杆一端以螺母支承时，则以螺母中部到另一端支点的距离，作为工作长度l；i为螺杆危险截面的惯性半径，mm，若螺杆危险截面面积
则
当λS≥100时，临界载荷Q c可按欧拉公式计算，即。