第1章、蜗轮丝杠升降机的简介
概述：
蜗轮丝杠升降机，是通过蜗轮传动丝杠完成提升、下降、推进、翻转等功能，是一种基础起重部件，已列为JB/ZQ4391-86标准。广泛地用于机械、冶金、建筑、水利、化工、医疗、文化卫生等各个行业，具有结构紧凑、体积小、重量轻、安装方便、使用灵活、可靠性好、稳定性高、使用寿命长等优点，可以用电动机或其他动力直接带动，也也可以手动。本系列蜗轮丝杠升降机可以自锁，承载能力2.5t-25t,最高输入转速1500r/min,最大提升速度2.7m/min,工作环境温度在-20-100℃之间.
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第二章 螺纹的传动
2.1 螺杆（丝杠）的设计 2.1.1 材料的选取
根据国家标准,考虑到螺杆(丝杠)传动难于保证高的接触精度,滑动速度又较大,以及螺杆的变形等原因,故螺杆及螺母的材料需符合规定:
①i=1:20 ②升降机承载能力=40KN ③丝杠行程200mm ④螺纹要有自锁性
由设计的要求,丝杠选用45#钢,屈服点σs =360MPa.螺母材料选用ZCuSn10P,查设计手册得需用压强[P]=11MPa.抗压强度 b=375MPa.
2.1.2 螺纹牙型的选取
螺纹有外螺纹和内螺纹之分,具有内、外螺纹的零件组成螺纹副。根据牙型分为三角形、矩形和锯齿形等，按螺纹的螺旋旋向可分成左旋和右旋。常用的是右旋。按螺纹的旋绕线数为单线、双线和多线。连接螺纹一般为单线。
螺纹又分为米制和英制两类（螺距以英寸牙数表示），我国除管制螺纹外，一般用米制螺纹。
除矩形螺纹外，其他类型螺纹都已经标准化，凡牙型大径及螺距等符合国家标准的螺纹称为标准螺纹。标准牙型角为60度的三角形米制圆柱螺纹为普通螺纹。标准螺纹的基本尺寸，可查阅有关标准及手册。
由于本设计是传动、承载能力小，需有自锁性。所以我们采用梯形螺纹，牙型为等腰梯形，牙型角为 =30度，与矩形螺纹相比，传动效率低，但其工艺性好，牙根强度高，对中性好。磨损后还可以调整间隙。
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2.1.3 螺杆（丝杠）直径的确定
按照螺杆耐磨性的计算，初选螺杆的中径，因为选用梯形螺纹且螺母兼做 支撑，故取 =2（螺纹升角系数比），由于受拉螺杆的许用应力[ ]= ，控制预紧时，对静载荷取S=1.2—1.5;对变载荷取S=1.25-2.5,所以本设计采用S=2.由此可查设计手册得：
d
按照螺杆抗压强度初定螺杆内径，其强度条件为: 静强度:
但对中小尺寸的丝杠，可认为 0.56，所以简化为
式中A为丝杠螺纹段的危险截面面积
S为丝杠稳定性安全系数对于传力螺旋S=3.5-5.0
对于传导螺旋S=2.5-4.0,对于精密螺杆或水平螺杆S＞4，本设计取值为5，故：
综合考虑,确定螺杆直径,比较其耐磨性计算和抗压强度计算的结果，可知本设计直径的选取应以抗压强度计算的结果为准，按照国家标准GB/T5796-1986选定螺杆尺寸参数：螺杆外径d=40mm,内径d1=32mm,中径d2=36.5mm，螺纹线数n=1,螺杆的螺纹螺距P=7mm。
2.1.4 自锁性的校核
对于传力螺旋传动来讲，一般应确保自锁性要求的前提下，避免事故的发生，设计丝杠的材料为45号钢，螺母材料为青铜钢，而青铜的摩擦系数为f=0.09,因为梯形螺纹牙型角为 得: 螺纹升角: 罗纹偏角:
因 ≤ 可以满足自锁要求.
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注意:若自锁不足,可增大螺杆直径或减小螺距进行调整.
2.1.5 螺母高度的选取
因选 ,所以 取为73mm
螺纹圈数计算 螺纹圈数最好不超过10圈,自行调整. 一般在不影响自锁性要求的前提下,可适当增大螺距P,而本设计中螺杆直径的选定以抗压强度计算的结果为准,耐磨度已相当富足.所以可适当减低螺母高度.因此取螺母高度H=70mm,满足要求
2.1.6 螺纹牙的强度计算
由于螺杆材料强度远大雨螺母材料强度,因此只需要校核螺母螺纹的牙根强度据表1-2中 青铜螺母[ ]=30-40MPa.这里取[ ]=30MPa,由螺纹牙型截面的剪切应力为:
满足要求:螺母的螺纹一般不会弯曲折断,通常可以不进行弯曲点强度校核
2.1.7 螺杆的稳定性计算
当轴向压力大于某一临界值时,螺杆会发生侧向弯曲,丧失稳定性.取B=70mm,则螺杆的工作长度.
螺杆的危险面惯性半径:
螺杆的长度系数,按一般自由,一般固定考虑,取 =2 螺杆的亲密度:
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因此螺杆 为中度压杆,其失效时临界载荷按欧拉公式计算得:
满足稳定性要求.
2.2 螺母的设计
螺母支承面摩擦力矩计算
螺母支承面为内径，外径分别为d0 dw的圆环，可以按以下公式计算， 按饱和止推轴承计算摩擦力矩 ： 按未饱和止推轴承计算力矩：
F：螺母的扭曲力 f:螺母支承面的摩擦系数 则：
根据丝杠大径为40mm. 可查机械设计手册，螺母规格M42
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%，接拉伸强度设计，得：[ ]为螺母材料的许用应力。可取[ ]=0.83[ ],由表[ ]=50MPa 由上:[ ]=0.83[ ]
校核凸缘支撑面挤压强度,强度条件为:
螺纹牙危险截面,弯曲强度的条件为:
b-螺纹牙根部分的厚度(mm),对于矩形螺纹.b=0.5p.对于梯形螺纹0.65P 对于30°锯齿形螺纹b=0.75P. P为螺纹螺距 L - 弯曲力臂(mm)
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