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徐州工程学院毕业设计(论文)

表1 螺旋传动常用的材料

螺旋副 材料牌号 应用范围 材料未经热处理,适用于运动多,受Q235、Q275、45、50 力不大,转速较低的传动 材料需经过热处理,用以提高其耐磨螺杆 40Cr、65Mn、T12、40WMn、20CrMnTi 性,适用于重载、转速较高的重要动 材料需经过热处理,用以提高其尺寸9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl ZCuSn10Pl、ZCuSn5PbZn5(铸锡青铜) 的稳定性,适用于精密传导螺旋传动 材料耐磨性好,适用于一般传动 两者耐磨性好,强度高,适于重载、螺母 ZCuAl9Fe4Ni4Mn2(铸铝青铜) ZCuZn25Al6Fe3Mn3(铸铝黄铜) 低速的传动。对于尺寸较大或高速传动,螺母可采用钢或铸铁制造,内控浇注青铜或巴氏合金 3.4螺杆螺纹耐磨性计算

d2?0.8F49000?0.8?40.896mm??p?2.5?7.5 式(3.1)

由式1、2、3 H??d2?2.5?0.8d2?49000?102.24mm 式(3.2)

2.5?7.51?d?d1? 式(3.3) 2得: d?68.1m6m;p?

13.6m3m2?;1d m554.m283.5校核螺旋副的自锁性

式中?为螺纹升角;?v为当量摩擦角;fv为螺旋副的当量摩擦系数;f为摩擦系数,见于表2.

?1?

???v?arctanf?arctanfv 式(3.4) cos?f?0.17

??arctanf?arctan0.17?9.648? 式(3.5)

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表2 滑动螺旋副材料的许用压力?p?及摩擦系数f

螺杆—螺母的材料 滑动速度/(m/min) 低速 钢—青铜 ≤3.0 6~12 >15 淬火钢-青铜 钢-铸铁 钢-钢 6~12 <2.4 6~12 低速 许用压力/MPa 18~25 11~18 7~10 1~2 10~13 13~18 4~7 7.5~13 0.06~0.08 0.12~0.15 0.11~0.17 0.08~0.10 摩擦系数f 注:1)表中许用压力值适用于?=2.5~4的情况。当?﹤2.5时可提高20%;若为剖分螺母时应降低

15%~20%。

2)表中摩擦系数启动时取大值,运转中取小值。

3.6螺杆强度校核

计算应力?,许用应力???MPa,见表3-4,螺杆所受扭矩TN.mm;d1螺杆螺纹小径,

mm;F-螺杆所受载荷,N;A—螺杆的危险截面积;

?4T?1 ?ca?F2?3?????? 式(3.6)

Ad?1?2????T?F0?s5?71MPa 式(3.7)

d2tan????v? 式(3.8) 2???v?arctanf?9.648? 式(3.9)

F?F0?49000N

A??4d12?2334mm2??ca?28.38MPa; 式(3.10)

?ca????;????71MPa

经校核螺杆强度合格

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表3 滑动螺旋副材料的许用应力

许用应力/MPa 螺旋副材料 ??? 钢 ??b? ??? 螺杆 ?s3?5 青铜 螺母 40~60 45~55 30~40 40 铸铁 钢 (1.0~1.2)???0.6??? 注:1)

?s为材料屈服极限;

2)载荷稳定时,许用应力取大值。

3.7螺杆螺纹牙的强度计算

螺纹牙危险截面的剪切强度条件为:b为螺纹牙根部的厚度,mm,对于矩形螺纹,

d?d2???b=0.5P。l弯曲力臂,mm,l?;螺母材料的许用切应力,MPa,见表3 2?F??????;????1.2????0.6s?42.6MPa;?s?355MPa 式(3.11)

?d1bu5u?H102.24,u??7.5 式(3.12) P13.6323.8螺杆的稳定性校核

对于长径比大的受力螺杆,当轴向压力F大于某一极限值时,螺杆就会突然发生侧向弯曲。因此,在正常情况下,螺杆所受的轴向载荷必须小于材料的极限载荷Fcr(单位为N)。则螺杆的稳定性条件为:

Ssc?Fcr?Ss 式(3.13) F式中:Ssc—螺杆的安全系数;

Ss—螺杆稳定性安全系数;

Fcr—螺杆的临界载荷,N;根据螺杆的柔度?s值的大小选用不同的公式计算,

?s??li 式(3.14)

此处,?为螺杆的长度系数,见表4;l为螺杆的工作长度,mm;

i为螺杆危险截面的惯性半径;若螺杆危险截面积A??d2,则:

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i?临界载荷Fcr可按欧拉公式计算,即:

Id1? 式(3.15) A4Fcr??2EI(ul)2 式(3.16)

式中:E—螺杆材料的拉压弹性变量,E?2.06?105MPa;

I—螺杆危险截面的惯性矩,I??d1464,mm4。

当?s<40时,可以不必进行稳定性校核。

ssc?Fcr?ss;E?2.06?105MPa; 式(3.17) Fu?2.00;l?5m;I??d1464mm4;Ss?3.5?5.0 式(3.18)

Fcr?螺杆的稳定性通过校核

?EI?ul?2?280559?Ssc?5.73?Ss 式(3.19)

表4 螺杆的长度系数u

端部支承情况 两端固定 一端固定,一端不完全固定 一端铰支,一端不完全固定 两端不完全固定 两端铰支 一端固定,一段自由 长度系数u 0.50 0.60 0.70 0.75 1.00 2.00

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