螺旋夾緊器是利用人力作用使螺桿上下做直線運(yùn)動(dòng)為原理的簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)構(gòu)，使用起來比較方便，可用于科研、化工、工業(yè)等場(chǎng)所。本設(shè)計(jì)是用于較小工件、零件等機(jī)加工時(shí)常用的螺旋夾緊器裝置,它可以將螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)使用較小的人力去固定和夾緊物體，從而達(dá)到減輕人類勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。其工作原理是通過人力作用，將動(dòng)力傳導(dǎo)到螺旋副，使螺桿上下作直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到固定和夾緊作用。所設(shè)計(jì)的螺旋夾緊器是以零件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核為主要內(nèi)容的設(shè)計(jì)，包括螺旋副、螺桿和螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核及其它零部件的選擇確定，最后運(yùn)用AutoCAD軟件分別畫出所設(shè)計(jì)的螺旋夾緊器的各個(gè)零部件及裝配圖。關(guān)鍵詞：螺旋，夾緊器，設(shè)計(jì)ABSTRACTScrewClampistheuseofhumanroletoscrewupanddowntodoasimplelinearmotionmachineryfortheprincipleofagency,sothatitismoreconvenienttooperate,canbeusedforresearch,chemicals,industryandotherplaces.Thisdesignisusedforspiralclampingdevicewheresmallpartsandmachinepartsareprocessed,whichcanconvertthespiralmovementtolinearmotion.Itcanmakeanachievementofusingsmallermanpowertofixandclampobjects.Therefore,humanlaborisrelievedandworkingproductivityisimproved.Itsprincipleisthatthroughthemanpower,thepoweristransmittedtothescrewtomakeitupanddowninastraightlinetoreachtheeffectoffixingandclamping.Themaincontentofthedesignofthespiralclampiscalculationandcheckingofmachineparts,whichincludescrewpair,screwandnutandotherparts’selection.FinallyusingAusoftwarerespectivelyworkoutallthepartsandassemblydrawingoftheScrewClampdesign.KEYWORDS:screw,clamp,designTOC\o"1-5"\h\z刖言 1\o"CurrentDocument"第1章課題要求 2\o"CurrentDocument"1.1主要內(nèi)容與要求 2\o"CurrentDocument"1.2主要技術(shù)指標(biāo) 2\o"CurrentDocument"第2章方案的擬定 3\o"CurrentDocument"第3章螺旋副及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5\o"CurrentDocument"3.1螺桿設(shè)計(jì)與計(jì)算 63.1.1材料選擇 63.1.2尺寸設(shè)計(jì) 63.1.3螺桿尺寸校核與確定 9\o"CurrentDocument"3.2螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算 133.2.1材料選擇 133.2.2尺寸設(shè)計(jì) 133.2.3螺母尺寸校核與確定 15\o"CurrentDocument"第4章其它零部件及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17\o"CurrentDocument"4.1手柄設(shè)計(jì) 174.1.1材料選擇 174.1.2尺寸設(shè)計(jì)與確定 17\o"CurrentDocument"4.2基座設(shè)計(jì) 184.2.1材料選擇 184.2.2尺寸設(shè)計(jì)與確定 18\o"CurrentDocument"4.3機(jī)架設(shè)計(jì) 194.3.1材料選擇 194.3.2尺寸設(shè)計(jì)與確定 19\o"CurrentDocument"4.4其他零部件設(shè)計(jì) 19第5章結(jié)論 20\o"CurrentDocument"致謝 21\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 22附錄1 23附錄2 24人類在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中創(chuàng)造了機(jī)器，并使其不斷發(fā)展形成了當(dāng)今多種多樣的類型。20世紀(jì)80年代以來，以微電子、信息、新材料、系統(tǒng)科學(xué)等為代表的新一代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其在機(jī)械工程領(lǐng)域中的廣泛滲透、應(yīng)用和衍生，極大地拓展了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造活動(dòng)的深度和廣度，改變了現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝和設(shè)備以及生產(chǎn)組織模式，產(chǎn)生了一大批新的機(jī)械設(shè)計(jì)制造方法和制造系統(tǒng)。在現(xiàn)代生產(chǎn)和日常生活中，機(jī)器已成為代替或減輕人類勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要手段，也是完成人類難以承擔(dān)的各種復(fù)雜和危險(xiǎn)勞動(dòng)的重要工具。機(jī)器在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用隨處可見，如起重機(jī)、汽車、車床、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等，使用機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn)的水平是衡量一個(gè)國家的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。機(jī)械是人類生產(chǎn)和生活的基本工具要素之一，是人類物質(zhì)文明最重要的一個(gè)組成部分。機(jī)械工業(yè)擔(dān)負(fù)著向國民經(jīng)濟(jì)各部門，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)和社會(huì)生活各個(gè)方面提供各種性能先進(jìn)、使用安全可靠的技術(shù)裝備任務(wù)，在國家現(xiàn)代化建設(shè)中占有舉足輕重的地位。隨著機(jī)械化生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，除機(jī)械制造部門外，在動(dòng)力、采礦、冶金、石油、化工、輕紡、食品等許多生產(chǎn)部門工作的工程技術(shù)人員，都會(huì)經(jīng)常接觸各種類型的機(jī)械。螺旋夾緊器是利用人力作用使螺桿上下做直線運(yùn)動(dòng)為原理的簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)構(gòu),使用起來比較方便，可用于科研、化工、工業(yè)等場(chǎng)所。本設(shè)計(jì)是工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域常用的螺旋夾緊器裝置，是以零件的設(shè)計(jì)計(jì)算為主要內(nèi)容的設(shè)計(jì)。螺旋夾緊器裝置可以將螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)使用較小的人力去固定和夾緊物體，從而達(dá)到減輕人類勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。其原理是通過人力作用，將動(dòng)力傳導(dǎo)到螺旋副，使螺桿上下作直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到固定和夾緊作用。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括螺旋副、螺桿和螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核及其它零部件的選擇確定。設(shè)計(jì)過程綜合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的大部分內(nèi)容，通過設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握機(jī)械傳動(dòng)部件和簡(jiǎn)單機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)，具備運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力，提高機(jī)械設(shè)計(jì)能力，為日后從事技術(shù)革新創(chuàng)造條件。第1章課題要求1.1主要內(nèi)容與要求1、 方案的擬定2、 材料選擇3、 零部件及結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)4、 受力件的校核計(jì)算5、 零部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終確定6、 編寫設(shè)計(jì)說明書7、 繪制零件圖及裝配圖1.2主要技術(shù)指標(biāo)1、 最大夾緊力為25KN2、 夾持物最大尺寸為150mm第2章方案的擬定螺旋傳動(dòng)是通過螺桿和螺母的旋合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，主要用來把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。1、 按使用要求的不同可分為以下三類：（1） 傳力螺旋，以傳遞動(dòng)力為主，要求用較小的力矩轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿（或螺母）而使螺母（或螺桿）產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)和較大的軸向力，這個(gè)軸向力可以用來做起重和加壓等工作。（2） 傳導(dǎo)螺旋，以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，并要求具有很高的運(yùn)動(dòng)精度，它常用作刀架或工作臺(tái)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。（3） 調(diào)整螺旋，用于調(diào)整并固定零件或部件之間的相對(duì)位置。2、 按摩擦性質(zhì)的不同可分為以下三類：（1） 滑動(dòng)螺旋，常用梯形、矩形或鋸齒型螺旋副，滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造、易于自鎖，應(yīng)用廣泛。（2） 滾動(dòng)螺旋，在螺桿和螺母之間有可滾動(dòng)的鋼球?qū)烧吒糸_，將螺旋副的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。（3） 靜壓螺旋，螺桿與螺母螺旋面間被注入的壓力油膜分隔開，螺旋副表面處于液體摩擦狀態(tài)。此設(shè)計(jì)為螺旋夾緊器裝置，用于固定和夾緊物體，由于螺旋夾緊器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，故選用傳力螺旋且是滑動(dòng)螺旋。如圖2-1，螺旋夾緊器裝置在工件加工過程中使用極為普遍，屬于夾具，是夾緊物體和固定物體的重要機(jī)械，主要由螺旋副、螺桿、螺母、手柄、基座和機(jī)架等組成。螺母固定在機(jī)架上，以圓周運(yùn)動(dòng)搖動(dòng)搖柄，搖柄將動(dòng)力傳給螺桿，螺桿在螺母中上下作直線運(yùn)動(dòng)，螺桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺旋夾緊器處于不工作狀態(tài)，螺桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，被夾物體所受壓力越來越大，從而達(dá)到固定和夾緊作用。圖2-1螺旋夾緊器第3章螺旋副及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺旋副由螺桿和螺母組成，是螺旋夾緊器必不可少的重要組成部分。螺旋副在工作中起到了決定性作用，因此選擇材料時(shí)要嚴(yán)格按照要求。螺桿和螺母的材料除要求有足夠的強(qiáng)度、耐磨性外，還要求兩者配合時(shí)摩擦系數(shù)小。一般螺桿選用Q275、45、50鋼等；重要螺桿可選用T12、40Cr、65Mn鋼等，并進(jìn)行熱處理。常用的螺母材料有鑄造錫青銅ZCuSn10P1和ZCuSn5Pb5Zn5,重載低速時(shí)可選用強(qiáng)度高的鑄造鋁青銅ZCuAl10Fe3；在低速輕載，特別是不經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也可選用耐磨鑄鐵。表3-1滑動(dòng)螺旋副常用材料及應(yīng)用范圍螺旋副材料牌號(hào)應(yīng)用范圍螺桿Q235、Q275、45、50材料不經(jīng)熱處理，適用于經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動(dòng)40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動(dòng)9Mn2V、CrWMn38CrMoAl材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng)螺母ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5材料減摩、耐磨性好，用于一般傳動(dòng)。ZCuAl9Fe4Ni4Mn2ZCuZn25Al6Fe3Mn3材料耐磨性好，強(qiáng)度高，用于重載低速傳動(dòng)。對(duì)于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的主要零件是螺桿和螺母。螺桿材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，以及良好的加工性，對(duì)于精密傳動(dòng)螺旋，還要求熱處理后有較好的尺寸穩(wěn)定性。螺母材料除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度外，還要求與螺桿配合傳動(dòng)時(shí)摩擦因數(shù)小、耐磨性好。常用螺旋副材料如表3-1。3.1螺桿設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1.1材料選擇本設(shè)計(jì)是常用的螺旋夾緊器，其特點(diǎn)是重載低速，螺旋副的傳動(dòng)螺桿采用經(jīng)熱處理的合金調(diào)質(zhì)鋼40Cr制成，熱處理硬度值為200HB，抗拉強(qiáng)度氣=980MPa，屈服強(qiáng)度q=785MPa，具有一定的耐磨性。s3.1.2尺寸設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的螺旋夾緊器螺桿尺寸可根據(jù)使用要求及條件確定。螺旋傳動(dòng)按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，分為滑動(dòng)螺旋副，滾動(dòng)螺旋副和靜壓螺旋副。滑動(dòng)螺旋副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，易于自鎖，所以螺旋夾緊器選擇滑動(dòng)螺旋副。螺紋類型有矩形，梯形和鋸齒形。矩形螺紋牙型為正方形，傳動(dòng)效率高，但生產(chǎn)精度較低；梯形螺紋牙根強(qiáng)度高，螺紋工藝性好，易加工，強(qiáng)度適中，傳動(dòng)性能可靠；鋸齒螺紋牙根出有相當(dāng)大的圓角，減小了應(yīng)力集中，提高了動(dòng)載強(qiáng)度，工作效率比梯形螺紋高，但生產(chǎn)成本高。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇具有單向受力優(yōu)點(diǎn)的30。梯形單線螺紋，右旋，以達(dá)到自鎖要求。滑動(dòng)螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動(dòng)速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力〃，使其小于材料的許用壓力［p］。1、按耐磨性計(jì)算螺紋尺寸值：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)書技術(shù)指標(biāo)給出最大夾緊力為25KN,所以本設(shè)計(jì)的軸向力可以定為F=25KN，對(duì)于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，受力比較均勻，所以螺紋圈數(shù)不宜過多，故取4=1.2?2.5,此處4取2。螺桿一螺母材料分別為鋼一青銅，滑動(dòng)速度為手動(dòng)低速，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［p］=18?25N/mm3，取［p］=20N/mm3。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的梯形螺紋公式:

(3-1)將上述數(shù)據(jù)帶入（3-1）式得：d>0.8：4=0.8：―25^^—=20.00mm2 \血p」 《2x20Nmm3查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取外螺紋大徑d=30mm,螺距p=6mm,牙頂間隙a=0.5mm的梯形螺紋Tr30x6，如圖3-1。圖3-1梯形螺紋基本尺寸基本牙型高度H:1H=0.5p=0.5x6mm=3.00mm外螺紋牙高h(yuǎn):3h=H+a=3.00+0.5mm=3.50mm內(nèi)螺紋牙高H:4H=H+a=3.00+0.5mm=3.50mm牙頂高z:z=0.25p=0.25x6mm=1.50mm外螺紋中經(jīng)d:2d=d-2z=30—2x1.50mm=27.00mm2內(nèi)螺紋中經(jīng)D:2D=d=27.00mm外螺紋小徑d:3d=d-2h=30-2x3.5mm=23.00mm內(nèi)螺紋小徑D:1D=d-2H=30-2x3.00mm=24.00mm內(nèi)螺紋大徑D:4D4=d+2ac=30+2x0.5mm=31.00mm外螺紋牙頂圓角R :1maxR=0.5a=0.5x0.5mm=0.25mm牙底圓角R :2maxR=a=0.50mm2、螺旋升角w:W=arctan—=arctan =4.05°兀d2 3.14x27.003、當(dāng)量摩擦系數(shù)廣與當(dāng)量摩擦角pj牙型角a=600,螺桿與螺母材料為鋼與青銅，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)有摩擦因數(shù)f=0.08?0.10,取f=0.08。當(dāng)量摩擦系數(shù)f:f=-!—=0.08=0.092

cospcos30°當(dāng)量摩擦角p，:p'=arctanf=5.27°3.1.3螺桿尺寸校核與確定一、螺桿尺寸校核螺桿在全部旋出降至最低位置時(shí)，其受力情況最為不利，且螺桿為一壓桿，同時(shí)承受壓力及扭矩，因此應(yīng)分別按照耐磨性、自鎖條件、抗壓強(qiáng)度及穩(wěn)定性對(duì)螺桿進(jìn)行校核計(jì)算。1、 耐磨性條件校核：鋸齒螺紋工作高度H1：H[=0.5p=0.5x6mm=3.00mm螺母高度H從初步設(shè)計(jì)得：H=60mm軸向外載荷H:F=25KN=25000N螺紋旋合圈數(shù)〃:n=10螺旋夾緊器滑動(dòng)裝置滑動(dòng)速度較低，根據(jù)螺桿和螺母材料為鋼一青銅，查資料得其許用壓強(qiáng)[p]=18?25MPa。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的工作壓強(qiáng)公式：F 、p= (3-2)兀d2H1n由式p=—————得：兀d2H1nF 25000Np= =兀d2Hn3.14x27.00x3.00x10mm3=9.83MPaV[p]=18?25MPa由p<[p]，得所選螺桿和螺母合適。2、 螺紋的自鎖性驗(yàn)算：螺紋升角w:p 6W=arctan =arctan =4.05°兀d2 3.14x27.00當(dāng)量摩擦角p，:p'=5.27°

有p，>人，即螺紋升角小于當(dāng)量摩擦角，滿足自鎖條件。3、螺桿的強(qiáng)度校核：螺桿所受轉(zhuǎn)矩T:T=Ftan +p'）4=25000Nxtan（4.05。+5.27。）x27002 2=55389N-mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得當(dāng)量應(yīng)力b公式：ca 頃d3由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得當(dāng)量應(yīng)力b公式：ca 頃d32J冗d23/I冗d3/' 37b=切2+3T2=ca當(dāng)量應(yīng)力b由公式b=Jb2+3r2="膈32J、2+3［岑］2（兀d3J、37+3際（兀d3J

、37、2算出:（3-3）f4xf4x25000］2"3.14x23.002J+3f16x55389+"3.14x23.003、2MPaJ=72.4MPa確定許用應(yīng)力lb],查表得[b]=bc/（3?5）。因夾緊裝置屬于靜載，許用應(yīng)力[b]可取較大值：[b]=竺=261.56MPa3由以上計(jì)算有b<[b],故螺桿符合要求。ca4、螺桿螺紋牙的強(qiáng)度校核：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)有梯形螺紋牙根部寬度b:b=0.65p=0.65x3mm=3.90mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得螺桿許用剪切應(yīng)力lr]=0.6[b],許用彎曲應(yīng)力[b七（1.0?1.2）[b]。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)資料查的螺桿的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的公式如下：剪切強(qiáng)度t公式:（3-4（3-4）t=兀dbn3彎曲強(qiáng)度。公式:bbTidb^n

3剪切強(qiáng)度T:t=-J—= ^299 MPa=8.9MPCIndbn3.14x23x3.9x103確定許用應(yīng)力[』，查表得[b]=b/(3?5)。因夾緊裝置屬于靜載，許用應(yīng)力&]C可取較大值：t]=—=261.56MPa3t=S.9MPa<[r]=0.6[c>]=0.6x261.56MF。=157MPa由t<It],得所設(shè)計(jì)的螺桿符合要求。彎曲強(qiáng)度。:b3FH3x25000x3.00山八“八川 = MPa=20.5MP。bndb^n3.14x23.00x3.92xlO3Q=20.5<[b]=(1.0?1.2)b b由。<[o],得所設(shè)計(jì)的螺桿符合要求。bb5、螺桿的穩(wěn)定性校核：對(duì)于長徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向壓力8大于某一臨界值時(shí)，螺桿就會(huì)突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力8必須小于臨界載荷七。確定螺桿的柔度人值：入業(yè) (3-6)i式中日-螺桿的長度系數(shù)，?-螺桿危險(xiǎn)截面慣性半徑(1)、螺桿的長度系數(shù)日的確定：螺桿上部螺母端：

l

-^

dH~dl

-^

dH~d6027.00=2.22在1.5?3.0內(nèi)屬于不完全固定，本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的螺旋夾緊器為一端固定一端為不完全固定，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得u=0.6。(2)、螺桿危險(xiǎn)截面慣性半徑，的確定：.d23.00I=t= mm=5.75mm4 4本設(shè)計(jì)的螺旋夾緊器，其螺桿最大工作長度主要根據(jù)外界條件和人類身高因素等確定，所以本設(shè)計(jì)螺桿的最大工作長度可以取為l=500mm。螺桿的柔度人值："pl0.6X500sc人=——= =52.2i5.75臨界載荷Fc:340F=c340F=c1+0.00013人23401+0.00013x52.223.14x23.002 104643NcFcF104643S=―c= cF25000=4.2>S=2.5?4由Sc>S可得穩(wěn)定性條件滿足。6、效率門計(jì)算：螺旋夾緊器裝置為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的效率門公式:(0.95?(0.95?0.99)xtan人

tan(X土p。(3-7)系數(shù)(0.95?0.99)屬于軸承效率，軸承形式為滑動(dòng)軸承，取小值0.95。本設(shè)計(jì)的螺旋夾緊器根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)知識(shí)，只需要計(jì)算上升時(shí)效率，上升時(shí)支架載荷與運(yùn)動(dòng)方向反，取“+”號(hào)。門=0.95x一嚴(yán)」.05°__=0.95x0071=41.0%tan【4.05。+5.27。) 0.164因?yàn)槭鞘謩?dòng)螺旋夾緊裝置，故螺桿的剛度及橫向振動(dòng)不予驗(yàn)算。二、螺桿尺寸最終確定經(jīng)過計(jì)算與校核，根據(jù)計(jì)算尺寸螺桿可設(shè)計(jì)成如圖3-2,其具體尺寸見附錄1。圖3-2螺桿模型圖3.2螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算3.2.1材料選擇螺母材料一般可選用青銅，對(duì)于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金,ZCuAl10Fe3耐磨性好，強(qiáng)度高，使用于重載、低速的傳動(dòng)，所以螺母材料選擇青銅ZCuAl10Fe3制成。3.2.2尺寸設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的求取螺母高度H的公式：H=中d (3_8)對(duì)于整體式螺母中=1.2?2.5，取中=2。螺母高度H:H=中d=2x27.00mm=54.00mm螺紋中經(jīng)D:2D2=d2=27.00mm螺紋小徑D:1D=d—2H=30—2x3.00mm=24.00mm螺紋大徑D:4D=d+2a=30+2x0.5mm=31.00mm圖3-3螺母相關(guān)尺寸圖因?yàn)槁菁y各圈受力不均勻，低10圈以上的螺紋實(shí)際上起不到分擔(dān)載荷的作用，所以螺紋圈數(shù)〃一般不宜超過10圈。取H=60mm，所以n=—=^-=10，滿足p6所以螺紋圈數(shù)〃一般不宜超過n=H<10?12的要求。P螺母高度H:H=60mm設(shè)計(jì)固定高度a:a=(0.2?0.3)H=0.25x60mm=15mm螺母壓入支架上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合常采用間隙配合。為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母上下兩端做出倒角，還應(yīng)裝置緊定螺釘，緊定螺釘直徑由軸向力大小決定，一般為6?12mm，螺釘為M8，螺母螺紋的相關(guān)尺寸如圖3-3。3.2.3螺母尺寸校核與確定由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的求取梯形螺紋牙根部寬度力的公式:b=0.65p (3-9)梯形螺紋牙根部寬度b:b=0.65p=0.65x3mm=3.90mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得螺母許用剪切應(yīng)力X]=30?40MPa，許用彎曲應(yīng)力卜]=40?b60MPa。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)資料查的螺母的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的公式如下。剪切強(qiáng)度T公式：F , 、T= (3-10)兀Dbn4彎曲強(qiáng)度%公式：bf (3-11)4根據(jù)螺母螺紋圈的受力情況并結(jié)合公式可得到如下校核計(jì)算結(jié)果。剪切強(qiáng)度T:

25000t=F= MPa=6.6MPa25000兀Dbn3.14x31.00x3.9x104t=6.6MPa<|r]=30?40MPa因t<|t],所以所設(shè)計(jì)螺母符合要求。彎曲強(qiáng)度a:b3x25000x3.00a=3FH1=_— "J3x25000x3.00b兀Db2n3.14x31.00x3.92x104氣=15.2MPa<[a]=40?60MPa因氣<[a]b,所以所設(shè)計(jì)螺母符合要求。第4章其它零部件及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1手柄設(shè)計(jì)4.1.1材料選擇螺旋夾緊器的手柄是傳遞動(dòng)力的主要組成部分，因此它必須具備一定的耐磨性。手柄材料經(jīng)常采用Q235和Q215,此設(shè)計(jì)選擇Q235作為手柄材料，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)其"]=120MPa。4.1.2尺寸設(shè)計(jì)與確定3B3B圖4-1手柄尺寸圖根據(jù)外界條件及人為因素，所設(shè)計(jì)的螺旋加緊器人力機(jī)械，可根據(jù)人類手臂長度

來確定，所以選擇長度L=300mm作為手柄長度。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的彎曲強(qiáng)度公式a:（4-1）KL

a= （4-1）0.1D3把手柄看成一個(gè)懸臂梁，可由彎曲強(qiáng)度公式a=史＜[c]確定其直徑D,其中把手柄看成一個(gè)懸臂梁，0.1D3KK=200N（K為工人臂力），L=300mm，[a]=120MPa。變化公式帶入數(shù)據(jù)得：八、:KL ：200x300x10-3D> =3 17.10mm30.1[a]30.1x120x106所以取D=20mm。手柄可設(shè)計(jì)成倒“工”字形，且一端設(shè)計(jì)成一個(gè)圓孔帽，使之蓋在螺桿上端并用鍵緊固，以防止手柄打滑脫離螺桿，具體尺寸如上圖4-1。4.2基座設(shè)計(jì)4.2.1材料選擇基座在本設(shè)計(jì)中具有將物體固定和夾緊的作用，他相當(dāng)于鉗子，是固定物體和夾緊物體的重要支柱，是螺旋夾緊器不可缺少的重要組成部分。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)常用規(guī)則，它對(duì)材料的選擇沒有嚴(yán)格要求，因此我們可以根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和加工成本等要求選擇QT420鑄鐵。4.2.2尺寸設(shè)計(jì)與確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書技術(shù)指標(biāo)給出夾持物的最大尺寸為150mm，本次設(shè)計(jì)的螺旋夾緊器可設(shè)計(jì)成只運(yùn)用于夾持圓柱體的夾緊器，根據(jù)夾緊物最大尺寸為6150，所以我們可以把基座設(shè)計(jì)成V型形狀且角度為90。。上基座可根據(jù)實(shí)際裝機(jī)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)成“T”形直接裝到螺桿上，下基座可用M10螺栓固定在工作臺(tái)上，其形狀及具體尺寸可見附錄1。4.3機(jī)架設(shè)計(jì)4.3.1材料選擇機(jī)架是機(jī)械必不可少的重要組成部分，它對(duì)機(jī)械不僅取到了固定作用，而且是整個(gè)機(jī)械的脊髓。由于鑄鐵的鑄造性能好、價(jià)廉以及吸振能力強(qiáng)，所以運(yùn)用廣泛。本設(shè)計(jì)是螺旋夾緊器的機(jī)架，可根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格要求，可選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的HT250鑄鐵。4.3.2尺寸設(shè)計(jì)與確定根據(jù)使用場(chǎng)所、受力情況和螺母尺寸，螺旋夾緊器支架可設(shè)計(jì)成門框形式，并用螺栓M10固定在工作臺(tái)上，其形狀和具體尺寸可見附錄1。4.4其它零部件設(shè)計(jì)1、 根據(jù)設(shè)計(jì)要求螺母采用4個(gè)M8的螺釘固定在機(jī)架上，下基座和機(jī)架采用12個(gè)M10的螺栓固定在工作臺(tái)上。2、 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，手柄與螺桿連接處可采用鍵連接，本設(shè)計(jì)采用半圓頭普通平鍵，結(jié)合螺桿直徑并查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用的鍵為：b=8mm，h=7mm，L=25mm。即C8x25GB/T1096?2003。3、 螺釘和螺栓連接處都采用墊圈，螺桿與螺母之間采用潤滑油。螺旋夾緊器設(shè)計(jì)，主要是以設(shè)計(jì)為主，即運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，特別是用工程制圖、金屬材料及熱處理及機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出符合要求的夾具裝置。本設(shè)計(jì)選擇梯形螺紋Tr306，螺桿材料為調(diào)質(zhì)鋼40Cr,螺母為銅合金ZCuAl10Fe3,通過耐磨性校核、螺紋自鎖性驗(yàn)算、螺桿強(qiáng)度校核、螺紋牙強(qiáng)度校核及螺桿的穩(wěn)定性校核，螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)合理達(dá)到要求。其它零部件經(jīng)過設(shè)計(jì)和校核，滿足螺旋夾緊裝置。通過