滑动螺旋的设计计算
滑动螺旋的主要失效形式通常是磨损，设计计算中通常根据耐磨性条件确定螺旋的主要尺寸，然后根据需要校核其它条件。以下分析各项计算方法。
1．耐磨性计算
滑动螺旋的磨损与螺纹面上的压强p ，滑动速度v ，表面粗糙度以及润滑条件有关，其中最主要的影响因素是表面压强。耐磨性计算主要限制作用在螺纹工作表面上的压强p ，使其小于材料的许用压强[p ]。由于螺母材料较软，磨损发生在螺母上，耐磨性计算以螺母为分析对象。
如下图所示，假设作用在螺杆上的轴向载荷为F ，螺纹承压面积为A （承压表面在垂至于螺纹轴线的平面上的投影面积），螺纹工作表面的耐磨性条件为
)
1(][2p hH
d FP A F p ≤==
π
式中：P ——螺距，mm ； d 2——螺纹中径，mm ； h ——牙型高度，mm ； H ——螺母高度，mm ；
[p ]——许用压强，MPa ；根据下表选取。 式（1）是校核公式，为了导出设计公式，设 H =φd 2，（φ值可根据螺母形式选用，整体式螺母，磨损后无法补偿，为使螺母受力均匀取φ=1.2~2.5，剖分式螺母，兼作支承的螺母取φ=2.5~3.5；对传动精度要求高，载荷大，要求工作寿命长的螺母可取φ=4。）代入式（1），整理后得到设计公式
)
2(]
[2p h FP
d φπ≥
注：φ值小时[p ]取大值，φ值大时[p ]取小值。
对矩形螺纹和梯形螺纹，h =0.5P
]
[8
.02p F d φ≥
对30º锯齿形螺纹，h =0.75P
]
[65
.02p F
d φ≥
根据以上公式计算d 2后，应根据国家标准选择满足条件的螺纹公称直径d 和螺距P 。
1． 螺杆强度计算
螺旋传动工作中，螺杆受轴向载荷作用产生拉（压）应力，受螺纹力矩作用产生切应力，根据第四强度理论，强度条件为
)
3(][2.0342
31221v
v d T d F σπσ≤⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=
式中：T ——螺杆所受转矩；
)tan(22
v d F
T ρψ+=
ρv ——当量摩擦角，ρv =arctan μv ，μv 为当量摩擦因数，2cos
α
μ
μ=
v ；
α——牙型角；
d 1——螺杆螺纹小径；
[σ] v ——许用当量应力，参见下表。
注：静载时许用应力取大值。
2． 螺母螺纹牙强度计算
螺纹牙可能因剪切或弯曲失效，由于螺母材料的强度通常低于螺杆材料，所以只需要校核螺母上的螺纹牙强度。
螺母受轴向载荷F ，螺杆与螺母旋合圈数z ，假设载荷在各圈螺纹中均匀分布，将单圈螺纹展开如上图所示，单圈螺纹承受载荷F /z ，作用在螺纹中径圆周上，将螺纹牙看作宽度为πD 的悬臂梁，梁根部厚度为b ，梁根部剪切面积πDb ，梁根部剪切强度条件为
)
4(][τπτ≤=
Db
z F
悬臂梁的弯曲力臂为
22
D D -，弯曲强度条件为
)
5(][)(36)
2(2222
b
b z Db D D F Db D D z F W M σππσ≤-=-==
式中：[τ]——许用切应力，MPa ，见上表；
[σ]b ——许用弯曲应力，MPa ，见上表； b ——螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b =0.65P ，矩形螺纹b =0.5P ，30º锯齿形螺纹b =0.75P ，P 为螺纹螺距。
3． 受压螺杆的稳定性计算
长径比大的受压螺杆工作中可能会失稳，需要校核稳定性。稳定性条件为 )
6(][S F
F S cr
c ≥=
式中：S c ——螺杆稳定性计算安全系数；
[S ]——螺杆稳定性安全系数，[S ]=2.5~4； F ——作用在螺杆上的轴向载荷，N ； F cr ——螺杆的临界载荷。
在计算临界载荷前，首先需要计算螺杆的柔度
i l
2μλ=
式中：l ——螺杆的计算长度，mm ；
μ2——螺杆的长度系数，与螺杆端部的支承结构情况有关，参见下表；
i ——螺杆危险截面的惯性半径，
A I i a
=
mm ；
I a ——螺杆危险截面的惯性矩，
644
1d I a π=
mm 4；
A ——螺杆危险截面面积，
42
1d A π=
mm 2；
将A 和I a 的表达式带入i 的表达式，得41
d i =。
注：采用滑动轴承时，B /d <1.5为铰支，B /d =1.5~3为不完全固定，B /d >3为固定端，（B ：轴承宽度，d ：轴承孔直径），采用滚动轴承，只有径向约束时为铰支，同时具有轴向和径向约束时为固定端。
求得λ后，按λ值大小选择下列公式计算F cr ：
（1）当λ>80~90时，临界载荷按欧拉公式计算：
)
7()(2
22l EI F a
cr μπ=
式中：E ——材料弹性模量，MPa 。 （2）当λ<80~90时，按下列公式计算 对未淬火钢，λ<90时
)
8(4
00013.013402
12
d F cr πλ⋅+=
对淬火钢，λ<85时
)
9(4
0002.014902
12d F cr πλ⋅
+=
（3）Q275钢当λ<40时，对优质碳素钢，合金钢当λ<60时，不必进行稳定性校核
5．自锁能力校核
对于有自锁要求的螺旋副，应按下列条件校核自锁能力
2cos
arctan
arctan
2
αμρπψ=≤=v d s
式中：s ——导程，对于单头螺纹，s =P ；
ρv ——当量摩擦角； α——螺纹牙型角；
μ——螺纹摩擦因数，见表（滑动螺旋副的许用压强[p ]和摩擦因数μ）。 6． 螺旋传动的刚度校核
对高精度的螺旋传动，应进行刚度计算。每个导程的变形量
)
10(a T
F δδδ+=
其中横向载荷引起的单个导程变形量
)
10(42
1b Ed Fs F πδ=
转矩引起的单个导程变形量
)
10(164
1
22
c G
d Ts T πδ=
式中：G ——材料的剪切弹性模量。 单位长度变形量
)
11(s
δ
=
∆ 7． 临界转速校核
高速转动的螺旋副应使转速n 小于其临界转速n cr ，保证n ≤0.8 n cr 。n cr （r/min ）可按下式计算
)
12(103.1221
16
c
cr l
d n μ⨯=
式中:l c ——螺杆计算系数，mm ；
μ1——螺杆的长度系数，参见上表； d 1——螺杆的螺纹小径，mm 。 8． 螺纹副传动效率计算 螺纹副传动效率按下式计算
)tan(tan v ρψψη+=
例题 下图所示为车床进给螺旋传动示意图，螺杆两支点距离L ＝2700mm ，螺旋所受轴向力F ＝7500N ，螺旋最高转速n ＝100r/min ，螺杆采用Tr44×12-8e 梯形螺纹，材料为45钢调质，表面硬度230～250HBW ，螺母采用剖分式结构，螺母材料为ZCuAl10Fe3，试确定螺母的高度，并对螺旋传动进行校核。
解：对车床进给装置的主要要求是保证各零件具有足够的强度、耐磨性和稳定性。 1． 耐磨性校核
梯形螺纹Tr44×12-8e 的参数为d ＝44mm ，d 1＝31mm ，d 2＝38mm ，P ＝12mm ，8级精度，根据式（1）
][2p hH
d FP
A F p ≤==
π
梯形螺纹h ＝0.5P ， b ＝0.65P ，螺母高度
H =φd 2，对剖分式螺母取φ＝2.5,则
b ＝0.65×12mm=7.8mm ，
H ＝2.5×38mm=95mm ，螺母圈数z ＝H /P =95/12≈7.9圈，选择合理。螺纹表面压力
MPa
MPa p 32.195125.03812
7500=⨯⨯⨯⨯⨯=
π
螺纹表面滑动速度
min
/12/2.0/106100
381064
4
2m s m s m n
d v ==⨯⨯⨯=
⨯=
ππ
根据表9－3，[p ]=7~10MPa ，耐磨性合格。 2．检验自锁能力 螺纹升角
︒=⨯==74.53812
arctan arctan
2ππψd s
根据上表，螺纹副摩擦因数μ=0.09，当量摩擦角
︒=︒
==3.515cos 09
.0arctan
2
cos
arctan
α
μ
ρv
ψ>ρv ，螺纹不自锁。 3．校核螺杆强度 螺纹力矩
mm N d F
T v ⋅=︒+︒⨯=+=27802)3.574.5tan(238
7500)tan(22ρψ
螺杆当量应力
MPa MPa d T d F v 81.12312.027802331750042.0342
32
22
312
21=⎪⎭⎫
⎝⎛⨯⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪
⎪⎭⎫ ⎝
⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππσ
螺杆材料45钢，调质热处理，σs =355MPa ，安全系数S =3~5，许用应力 [σ] v =118~71MPa ，满足强度条件。 4．校核螺母螺纹牙强度
根据表（滑动螺旋副的许用应力）螺母材料[τ]=30~40MPa ，[σ]b =40~60 MPa ，根据式（4）和（5），螺母螺纹牙应
力
MPa MPa Db z F 88.08.7449.77500
=⨯⨯⨯==
ππτ
MPa
MPa z Db D D F b 03.29.78.744)
3844(75003)(3222=⨯⨯⨯-⨯=-=
ππσ
均小于许用应力，满足强度条件。 5．校核螺杆稳定性
根据表9-5，螺杆一端固定，一端铰支，μ2=0.7，螺杆惯性半径i =d 1/4=31/4=7.75mm ，螺杆柔度λ=μ2l /i =0.7×2700/7.75=244。
按欧拉公式计算临界转速
N
N l EI F a cr 26303)27007.0(64
/31101.2)(2
452222=⨯⨯⨯⨯⨯==ππμπ
稳定性安全系数 S c =F cr /F =26303/7500=3.5 稳定性合格。 6．校核螺杆的刚度
轴向载荷F 产生每个导程的变形
mm mm Ed Fs F 42
5211068.531101.212
750044-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==
ππδ
转矩T 产生每个导程的变形
mm mm Gd Ts T 54
422
41221047.831103.812278021616-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==ππδ
每个导程的总变形
mm mm T F 4541053.6)1047.81068.5(---⨯=⨯+⨯=+=δδδ
单位长度变形量
5
4
1044.5121053.6--⨯=⨯==∆s δ
机床传动一般许用单位长度变形量[Δ]=（5~6）×10-5，变形量Δ在适用范围内。 7．校核临界转速
根据上表，一端固定、一端铰支，μ1=15.32，根据式（12），临界转速
min
/801min /270031
32.15103.12103.122
6
2
1
16
r r l d n c cr =⨯⨯=⨯=μ
n =100r/min≤0.8×801=641 r/min ，满足要求。 8．动力计算 移动件最大线速度
s m s m ns v /02.0/10612
10010644
=⨯⨯=⨯=
螺旋副效率
515
.0)3.574.5tan(74.5tan )tan(tan =︒+︒︒
=±=
v ρψψη
螺母移动速度v ’=ns/60=100×12/60=20mm/s=0.02m/s 设其他传动件的传动效率为η’=0.9,则所需驱动功率
W W Fv p 3249.0515.002
.07500''0=⨯⨯==
ηη
螺旋输送机设计计算 1 螺旋输送机输送量按下式计算： Q = 60 π D2 S n ? r C / 4 （t / h） 式中：G—螺旋输送机的输送能力（t / h） D—螺旋叶片直径（ｍ） S—螺距（ｍ） 对于实体螺旋,S = 0.8D；对于带式螺旋,S = D n—螺旋转速（r / min ） ?—物料填充系数（见表1） r—物料容积密度（t / m3） C—螺旋输送机的倾钭度系数（见表2） 说明：容积密度值仅供计算螺旋输送机输送量时参考。 螺旋轴的转速随输送能力、螺旋直径及输送物料的特性而不同,为了保证在一定输送量下,物料不因受太大的切向力而被抛起,螺旋轴转速有一定极限,一般可按下面的经验公式计算： n = K2 / √ D （r / min）式中：n—螺旋轴的极限转速（r / min） D—螺旋叶片直径（m） K2 —物料特性系数（见表1）上述公式计算出的转速应圆整。
2 螺旋输送机轴功率 螺旋输送机轴功率按下式计算： N0 = GL（ξCOSβ± Sinβ）K3 / 367 即：N0 = G K3（ξ Ln ± H）/ 367 （Kw） 式中：N0 —螺旋输送机计算轴功率（Kw） G —螺旋输送机计算输送量（t / h） K3—功率储备系数K3 = 1.2～1.4 ξ—物料的阻力系数（见表1） Ln —螺旋输送机的水平投影长度（m） H —螺旋输送机的垂直投影长度（m） 当向上输送时,取＋号；向下输送时,取－号。 所需电动机功率： N = N0 / η（Kw） 式中：N —输送机所需电动机功率（Kw） η—驱动装置的传动效率（η = 0.94） 双管螺旋喂料机 双管螺旋喂料机的输送能力按下式计算： Q = 30 π n ?（D2－d2）（S－δ）（m3 / h）式中：Q —双管螺旋喂料机喂料能力（m3 / h） D —螺旋叶片直径（m） d —螺旋轴的直径（m） S —螺旋叶片的节距（m） δ—螺旋叶片的厚度（m） n —螺旋的转速（r / min） ?—物料的填充系数（一般取0.9） 短螺距单头螺旋,螺距减少到2 / 3直径称为短螺距,推荐用于倾角超过20?的倾钭螺旋输送机,甚至可以垂直使用,也常用于螺旋喂料机,较短的螺距可防止流态化的物料产生自流。
第九节 螺旋传动 一、螺旋传动的类型和应用 螺旋传动是用螺杆和螺母传递运动和动力的机械传动，主要用于把旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。 按相对运动关系，螺旋传动常用的运动形式有以下三种： 1、螺杆原位转动、螺母移动，多用于机床进给机构； 2、螺母固定、螺杆转动和移动，多用于螺旋压力机构中； 3、螺母原位转动、螺杆移动，用于升降装置。 图a 螺杆转动，螺母移动 图b 螺母固定，螺杆转、移动 图c 螺母转动，螺杆移动 按用途不同分为?????????????→冰箱的地脚螺旋。：电之间的相对位置。例如—用于调整并固定零件—调整螺旋：。千斤顶、螺旋压力机等得大的轴向力。例如：，获用螺旋斜面的增力原理—主要以增力为主，利—传力螺旋： 作台等进给机构。刀架、工的直线运动。例如：机床度，回转的运动精通常要求具有较高—主要用来传递运动，—传导螺旋： 1、传动螺旋 它以传递动力为主，要求用较小的转矩产生较大的轴向推力。一般为间歇工作，工作速度不高，而且通常要求自锁，如千斤顶(图c)，搬动手柄对螺杆加一个转矩，则螺杆旋转并产生很大轴向力推力以举起重物。左右螺旋提升机构也是一个主要的应用。 2、传导螺旋 它以传递运动为主，常要求具有高的运动精度。一般在较长时间内连续工作， 工作速度
也较高。例如用于机床进给机构的传导螺旋，螺杆旋转，推动螺母连同滑板和刀架作直线运动。 机床进给螺旋 带传动用调整螺旋 3、调整螺旋 它用以调整并固定零件或部件之间的相对位置。一般不在工作载荷作用下转动，要求能自锁，有时也要求有很高的精度。例如用于带传动张紧的调整螺旋。在调整带的张紧力时，先松开螺栓，旋转调整螺旋，把滑轨上的电动机推到所需的位置，然后再将螺栓拧紧。 按摩擦性质不同分?? ???↑↑↓。润滑。的高压油实现液体静压静压螺旋：靠外界输入便。 ，但结构复杂，加工不滚动螺旋：，但摩擦大加工方便，利于自。锁滑动螺旋：结构简单，ηηη 滑动螺旋 滑动螺旋结构简单，便于制造，易于自锁，应用范围较广。但主要缺点是摩擦阻力大，传动效率低（一般为30%~40%)，磨损快，传动精度低。 滚动螺旋 滚动螺旋传动具有传动效率高、启动力矩小、传动灵敏平稳、工作寿命长等优点，故目前在机床、汽车、航空、航天及武器等制造业中应用颇广。缺点是制造工艺比较复杂，特别是长螺杆更难保证热处理及磨削工艺质量，刚性和抗振性能较差。 静压螺旋 为了降低螺旋传动的摩擦，提高传动效率，并增强螺旋传动的刚性和抗振性能，可以将静压原理应用于螺旋传动中，制成静压螺旋。 二、滑动螺旋的结构和材料 1、滑动螺旋的结构 滑动螺旋传动常用的螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形。其中梯形螺纹应用最广，锯齿形螺纹用于单面受力，矩形螺纹由于工艺性较差，强度较低等原因，应用较少，三角形螺纹在受力不大的调整螺旋等情况有时也采用。螺杆常用右旋螺纹，只在某些特殊的场合，如车床横向进给丝杠，为了符合操作习惯，才采用左旋螺纹。传力螺旋和调整螺旋要求自锁时，应采用单线螺纹。对于传导螺旋，为了提高其传动效率和直线运动的速度，可采用多线（3～4线）螺纹。 滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系。
第五章螺纹连接及螺旋传动 基本要求: 1) 掌握螺纹的基本知识——螺纹的基本参数、常用螺纹的种类、特性及其应用。 2) 掌握螺纹联接的基本知识——螺纹联接的基本类型、结构特点及其应用，螺纹联接标准件，螺纹联接的预紧与防松。 3) 掌握螺栓组联接设计的基本方法——螺栓组联接的结构设计，受力分析，单个螺栓联接的强度计算理论与方法。 4) 掌握提高螺纹联接强度的各种措施。 5) 掌握滑动螺旋传动的常用设计方法。 重点： 1) 螺纹和螺纹联接的基本知识。 2) 螺栓组联接的受力分析，主要是复杂受力状态下的受力分析。 3) 单个螺栓联接的强度计算，主要是承受横向载荷和轴向拉伸载荷的紧螺栓联接的强度计算。 4) 螺栓组联接的综合计算，主要是三种情况：①校核螺栓组联接螺栓的强度； ②设计螺栓组联接螺栓的直径尺寸；③确定螺栓组联接所能承 受的最大载荷。 难点： 1) 螺纹联接的结构设计。 2) 受倾覆力矩作用的螺栓组联接受力分析。 3) 复杂受力状态下的螺栓组联接受力分析。 4) 受预紧力和轴向工作载荷作用时，单个螺栓联接的螺栓总拉力的确定。 §5-1 螺纹 螺纹连接是一种可拆连接，它是靠螺纹工作的。 其特点为：构造简单,拆装方便,工作可靠,各种螺纹连接件已标准化。故应用广泛。 一、螺纹的类型及应用
对螺纹的要求： 5．按母体形状 圆柱螺纹 圆锥螺纹 旋向判定：顺着轴线方向看，可见侧左边高则为左旋，右边高则为右旋。 思考：
螺纹是螺纹连接和螺旋传动的重要部分，要求有足够的强度(牙根和杆的断面)和良好的工艺性。此外，连接螺纹必须自锁，管螺纹还要求有紧密性，传动螺纹要求高效率，调整螺纹和传递运动的螺纹则要求有足够的精度，起重螺纹既希望工作行程效率高，又要求自锁性能好。 二、螺纹的主要参数 ⑦接触高度：内、外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 三、常用的螺纹的特点和应用范围 1. 普通螺纹(三角形螺纹，代号：GB 192-1981)
滑动螺旋的设计计算 滑动螺旋的主要失效形式通常是磨损，设计计算中通常根据耐磨性条件确定螺旋的主要尺寸，然后根据需要校核其它条件。以下分析各项计算方法。 1．耐磨性计算 滑动螺旋的磨损与螺纹面上的压强p ，滑动速度v ，表面粗糙度以及润滑条件有关，其中最主要的影响因素是表面压强。耐磨性计算主要限制作用在螺纹工作表面上的压强p ，使其小于材料的许用压强[p ]。由于螺母材料较软，磨损发生在螺母上，耐磨性计算以螺母为分析对象。 如下图所示，假设作用在螺杆上的轴向载荷为F ，螺纹承压面积为A （承压表面在垂至于螺纹轴线的平面上的投影面积），螺纹工作表面的耐磨性条件为 ) 1(][2p hH d FP A F p ≤== π 式中：P ——螺距，mm ； d 2——螺纹中径，mm ； h ——牙型高度，mm ； H ——螺母高度，mm ； [p ]——许用压强，MPa ；根据下表选取。 式（1）是校核公式，为了导出设计公式，设 H =φd 2，（φ值可根据螺母形式选用，整体式螺母，磨损后无法补偿，为使螺母受力均匀取φ=1.2~2.5，剖分式螺母，兼作支承的螺母取φ=2.5~3.5；对传动精度要求高，载荷大，要求工作寿命长的螺母可取φ=4。）代入式（1），整理后得到设计公式 ) 2(] [2p h FP d φπ≥
注：φ值小时[p ]取大值，φ值大时[p ]取小值。 对矩形螺纹和梯形螺纹，h =0.5P ] [8 .02p F d φ≥ 对30º锯齿形螺纹，h =0.75P ] [65 .02p F d φ≥ 根据以上公式计算d 2后，应根据国家标准选择满足条件的螺纹公称直径d 和螺距P 。 1． 螺杆强度计算 螺旋传动工作中，螺杆受轴向载荷作用产生拉（压）应力，受螺纹力矩作用产生切应力，根据第四强度理论，强度条件为 ) 3(][2.0342 31221v v d T d F σπσ≤⎪⎪⎭⎫ ⎝ ⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 式中：T ——螺杆所受转矩； )tan(22 v d F T ρψ+= ρv ——当量摩擦角，ρv =arctan μv ，μv 为当量摩擦因数，2cos α μ μ= v ； α——牙型角； d 1——螺杆螺纹小径； [σ] v ——许用当量应力，参见下表。 注：静载时许用应力取大值。 2． 螺母螺纹牙强度计算 螺纹牙可能因剪切或弯曲失效，由于螺母材料的强度通常低于螺杆材料，所以只需要校核螺母上的螺纹牙强度。
滑动螺旋的设计计算 1、螺旋传动的材料 螺杆要有足够的强度，较高的耐磨性和良好的工艺性，一般采用45或50刚，较重要的螺杆可采用40Cr 等合金钢。 螺母应该具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性，一般可选用铸造青铜，如ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5及ZCuAl10Fe3，低俗时可采用耐磨铸铁。 （1）耐磨性的计算 设螺母高为H ，螺距为P ，螺纹中径为2d ，螺纹工作高度为h ，则螺纹承载圈数Z=H/P ， 螺旋总轴向载荷为Q F ，每一圈螺纹承受的轴向载荷为z F Q /,其成灾面积A=πh d 2。因此。螺纹工作面上的压强为c p 己耐磨性条件为： []c Q Q Q c p hH d P F h d z F zA F p ≤===22ππ 设2/d H =ψ，则 2d H ψ=，代入上式并整理后可得： [] c QP p h F d ψπ≥2 对于梯形和矩形螺纹，ｈ＝０．５Ｐ，则 [] c Q p F d ψ8.02≥ 对于锯齿螺纹，ｈ＝０．７５Ｐ 则 []c Q p F d ψ65.02≥ 计算螺母高2d H ψ=，螺母螺纹圈数P H z /=，由于螺纹各圈数载荷不均匀，一般求10≤z 。 （２）螺母螺纹牙的强度校核 在轴向载荷Q F 的作用下，螺纹牙可能在根部发生剪断或弯断，由于螺母的强度低于螺杆，故只需要校核螺母螺纹牙的强度。 将一圈螺母的螺纹沿根部大径Ｄ处展开，并将谈看作宽度为D π的悬臂梁，在ｈ／２处作用载荷z F Q /，则螺纹牙危险平剖面ａ－ａ的剪切强度条件为 []τπτ≤=Dbz F Q
螺纹牙危险剖面ａ－ａ的弯曲强度条件为 z Db h F Db h z F W M Q Q b 22362ππσ=? == （３）螺杆的强度校核 螺杆工作地承受轴向压力（或拉力）Q F ，又受螺纹力矩T 的扭转作用。螺杆危险剖面上既有压缩（或拉伸）应力，又有扭转剪应力。因此，螺杆剖面上是正应力玉剪应力的复合应力状态。按第四强度理论，其危险截面的强度条件为 []σπτσσ≤???? ??+????? ? ??=+=2312 21222.0343d T d F Q e （4）验算自锁条件 对于由自锁要求的螺旋传动，要验算是否满足v ρψ≤自锁条件，即螺纹升角?是否小于或等于当量摩擦角v ρ。 22arctan arctan d nP d s ππ?== βρcos arctan f v =
螺旋输送机设计计算 螺旋输送机是一种广泛应用于化工、建材、粮食等部门的输送设备。其工作原理是利用带有螺旋叶片的转轴在一封闭的料槽内旋转，使得装入料槽的物料在重力和摩擦力的作用下沿着料槽向前移动。需要注意的是，螺旋输送机适用于输送颗粒状、粉状、小块状物料，不适用于输送易粘接、结块、变质的物料。此外，螺旋输送机的温度范围应在200℃以下，倾角应不超过20°，一般长度为40m，最大长度不超过70m。 螺旋输送机有不同的分类和结构特征。叶片的形式包括实体螺旋面、带式螺旋面和叶片式螺旋面。其中，GX型螺旋机的螺距为叶片直径的0.8倍，即t=0.8D；LS型螺旋机的螺距有几种，φ315以下的螺距与叶片直径相等。叶片还有左旋和右旋两种，可以根据需要选择。螺旋机的类型包括水平固定式和垂直式螺旋机，型式包括GX型和LS型，其中LS型螺旋机结构更为先进。 使用螺旋输送机需要考虑物料的填充、特性和综合系数。表15-1列出了常用物料的填充系数、推荐的螺旋面型式、特
性系数A和综合系数A。需要注意的是，物料的粒度、磨琢 性和粘性都会影响其填充系数和推荐的螺旋面型式。在选择螺旋输送机时，需要根据物料的特性进行综合考虑，以确保输送效果和安全性。 在螺旋输送机的设计中，需要考虑到多个参数。其中，Q 代表输送量，单位为t/h；D代表螺旋直径，单位为m；K代 表螺旋距离与直径的比例系数，XXX；ψ代表填充系数，一般有三种取值，分别为0.15、0.33、0.45.对于输送性能好的物料，应该取大值；反之则应该取小值。需要注意的是，在满足输送量的前提下，转速不宜太高，以免物料受到过大的切向力而无法输送。在取大转速时，应满足n≤nj=AD，其中A代表综合 系数，可查表得到相应的值。例如，对于面粉，A的值为75，以GX250为例，最高转速应为n≤nj=AD=75/0.25=150rpm。 手册中给出了LS螺旋输送机的输送能力公式： Q=47D2ntφρC（t/h）。其中，D代表螺旋直径，单位为m；n 代表螺旋轴转速，单位为r/min；t代表螺距，单位为m；ρ代 表物料松散密度，单位为t/m3；φ代表物料填充系数，可参考 表15-1和表15-6；C代表输送机倾角系数，可参考表15-2.
输送螺旋的设计计算与成型方法 摘要参考有关资料和工作实践经验总结了一种简易、实用、科学的成型方法——拉制成型法，并与常用的冲压焊接成型法进行了粗略的比较。 关键词螺旋输送机实体螺旋叶片设计计算成型 1 前言 螺旋输送机是属于不具有挠性牵引构件的输送机械，其作用原理是：由带有螺旋片的转动轴在一封闭的料槽内旋转，使装入料槽的物料由于本身重力及其对料槽的摩擦力的作用，而不和螺旋一起旋转，只沿料槽向前运移，它可以沿水平及倾斜方向或垂直向上的方向输送物料，输送物料的同时可完成混合、掺合和冷却等作业，其优点是结构简单、紧凑、工作可靠、维修简单，成本低廉，可在线路任一点装载，也可在许多点卸载，在烟草机械行业中螺旋输送机被广泛应用于输送烟梗、烟末。 螺旋轴是螺旋输送机的基本构件，它由轴和螺旋叶片组成，按照输送物料的性质不同，分四种形式： 1) 实体螺旋(图1a)) 图1 螺旋形状 a)实体；b)带式；c)叶片式；d)齿形。 实体螺旋是最常用的一种形式。适用于输送流动性好的、干燥的、小颗粒或粉状物料，因此，烟草机械行业中采用的均为实体螺旋。 2) 带式螺旋见图1b) 适用于输送块状的或粘滞性的物料； 3) 叶片式螺旋见图1c)和齿型螺旋见图1d)。 这两种螺旋适用于输送容易被挤紧的物料和在输送过程中需要同时进行搅拌混合等作业。
2 实体螺旋轴的设计与成型 2.1 设计计算如图2 图2 螺旋轴的设计图 螺旋轴的设计图。 2.1.1 实体螺旋直径D由下式计算 (1) 式中：A ——物料综合特性系数，见文献［1］； Z Ψ——充填系数(查表同上)； C——倾斜工作时输送量校正系数(查表同上)； Po——物料堆积密度， t/m3； Q——输送能力， t/h。 按上式计算得出的D值应圆整为下列标准螺旋直径：100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1 000、1 250 mm。 2.1.2 实体螺旋螺距t可根据螺旋直径D来确定 t=0.8D 计算得出的螺旋螺距t值亦需圆整为下列数值：100、125、160、200、250、315、355、400、450、500、560、630 mm。 2.1.3 轴一般用无缝钢管两端组焊轴头加工成，其轴径d的设计可按设计手册标准程序进行，在这里不作详细说明。 2.2 成型方法及叶片展开尺寸 2.2.1 专业生产厂中，螺旋叶片由钢板冲压而成，然后将它们相互焊接起来，其厚度δ=2～8 mm，随输送物料性质不同而不同，最后将叶片套在轴上与轴焊接成型，即冲压焊接成型法，其螺旋面叶片及展开图见图3。
滑动螺旋传动设计计算 滑动螺旋传动是一种常见的机械传动形式，广泛应用于工程机械、船舶、纺织机械等领域。它通过将旋转运动转换为线性运动，实现轴的平移 或角度调整。本文将会介绍滑动螺旋传动的设计计算过程，并详细讨论其 设计参数和计算方法。 首先，需要确定传动的设计参数。设计参数包括传动比、输入功率、 输出功率、蜗杆的材料和齿轮的模数等。传动比根据需要的输出速度和输 入速度来确定。输入功率和输出功率可以根据工作条件和负载来确定。蜗 杆的材料需要根据工作环境的要求来选择，常用的材料有45钢、40Cr和 铜合金等。齿轮的模数可以通过根据蜗轮的齿数和模数间的关系进行选择。 接下来，进行计算。首先，计算蜗杆的轴向力和径向力。轴向力可以 通过传动功率和转速来计算，常用公式如下： Fz = (P * 1000) / (nz * Kz * v) 其中，Fz是轴向力，P是功率，nz是转速，Kz是安全系数，v是蜗 杆的效率。 径向力可以通过公式计算： Fr = (2 * P * 1000 * cosα) / (nz * Kz * v * d * π) 其中，Fr是径向力，P是功率，α是蜗杆的螺旋角，d是蜗杆的直径。 然后，根据蜗杆的材料和轴向力、径向力来选择蜗杆的直径和长度。 选择合适的直径和长度可以保证传动的强度和刚度。 最后，通过蜗轮的齿数和蜗杆的螺旋线间距来计算传动比。传动比可 以通过下面的公式计算：
i=z1/p 其中，i是传动比，z1是蜗轮的齿数，p是蜗杆的螺旋线间距。 根据传动比，可以计算出输出速度和输入速度： n2=n1/i 其中，n2是输出速度，n1是输入速度。 在设计过程中，还需要注意一些细节。例如，蜗杆和蜗轮的配合间隙 要适当，以保证传动的顺畅和效率。蜗轮的齿轮角要符合要求，以便保证 传动的稳定性和传动效率。 综上所述，滑动螺旋传动的设计计算是一个复杂的过程，需要确定传 动的设计参数，进行轴向力和径向力的计算，选择合适的蜗杆直径和长度，最后计算传动比和速度。设计过程需要考虑多种因素，如传动强度、刚度、效率和稳定性等。只有在正确的设计计算下，滑动螺旋传动才能正常工作，并在实际应用中发挥其作用。
螺旋机构传动力计算公式 螺旋机构传动力计算公式是机械工程中一种重要的计算工具，用于确定螺旋机构传动时产生的力和扭矩。 螺旋机构是一种由斜面和螺旋副构成的机械传动装置，常见的应用包括千斤顶、螺纹驱动系统等。在使用螺旋机构传动时，了解传动力的计算公式能够帮助工程师准确评估传动系统的性能、稳定性和耐久性。 对于螺旋机构传动力的计算，最常用的公式是根据欧拉定理推导而来的。欧拉定理是经典力学中关于刚体平衡的基本原理之一，表明力矩的和应该为零。应用到螺旋机构传动中，欧拉定理可以写成如下形式： F⋅p + T⋅η = 0 其中，F是螺旋机构传动的力，p是螺旋线与轴线的垂直距离，T 是螺旋机构传动的扭矩，η是传动效率。 根据上述公式可以看出，对于给定的螺旋机构传动，当我们知道其中任意两个参数时，就可以通过该公式计算出第三个参数。这对于工程师来说是非常有用的，因为它使得他们能够准确地预测和设计传动系统的性能。
除了以上的计算公式，还有一些与螺旋机构传动力相关的补充公式，可以提供更全面的计算和分析。例如，可以根据传动角速度的关系，推导出螺旋机构传动的功率公式： P = T⋅ω 其中，P是传动的功率，T是传动的扭矩，ω是传动的角速度。这个公式可以帮助工程师确定传动系统的功率要求和能力。 除了上述的公式和相关计算，还有一些工程经验可以帮助工程师 更好地理解和应用螺旋机构传动力的计算公式。例如，通常情况下， 螺旋机构传动会产生相对较大的摩擦力和应力，因此在设计和使用时 需要特别关注润滑和材料选择等问题。 总之，螺旋机构传动力的计算公式是机械工程中重要的工具，它 能够帮助工程师准确评估和设计传动系统。掌握这些公式，加上适当 的工程经验，可以提高传动系统的性能和可靠性。因此，对于机械工 程师和相关专业人员来说，熟悉和应用这些公式是非常有指导意义的。
螺旋输送机设计计算 1. 引言 螺旋输送机是一种常用的物料输送设备，广泛应用于矿山、建材、冶金等行业。本文将介绍螺旋输送机的设计计算方法。 2. 设计参数 螺旋输送机的设计需要考虑以下参数： - 输送物料的种类和性质 - 输送能力要求 - 输送距离和高度 - 输送机的工作环境和条件 3. 输送机构 螺旋输送机由如下主要构件组成：
- 输送螺旋：负责物料的输送。其长度和直径需要根据输送距离和能力来确定。 - 螺旋轴：用于支撑和传递螺旋上的动力。其直径应根据输送机的负载来设计。 - 出料口：用于物料的排出。其位置和尺寸应考虑物料流动性和处理要求。 4. 动力计算 螺旋输送机的动力计算需要考虑输送物料的重量、摩擦系数以及输送速度等因素。常用的动力计算方法有以下两种： 4.1. 动力传递率法 根据输送能力和输送速度，计算出所需传递的动力。考虑输送机的传动效率，确定所需的电机功率和传动装置的规格。 4.2. 阻力计算法
根据物料的特性和输送机结构参数，计算出各个部件的阻力，包括物料在螺旋上的阻力、重力阻力和轴承阻力等。根据总阻力和输送速度，计算出所需的电机功率。 5. 结构设计 螺旋输送机的结构设计需要满足以下要求： - 螺旋和轴的强度要足够以承受工作负荷和动力传递。 - 输送机的支承结构要稳定可靠，以保证工作平稳。 - 输送机的尺寸和布局要满足工作空间和安全要求。 6. 安全考虑 在设计螺旋输送机时，需要考虑以下安全因素： - 输送机的防护措施，以防止物料溢出和操作人员受伤。 - 电气设备的安全标准和接地保护。 7. 结论
螺旋输送机的设计计算涉及到许多参数和因素，需要综合考虑物料特性、输送能力、动力传递和结构设计等方面。通过合理设计和计算，可以确保输送机的安全可靠运行。
螺旋机构传动力计算公式(一) 螺旋机构传动力计算公式 1. 引言 螺旋机构是一种常见的力学传动装置，广泛应用于机械行业。计算螺旋机构传动力是设计和分析螺旋机构的重要步骤之一。本文将介绍常用的螺旋机构传动力计算公式，并通过实例进行解释说明。 2. 螺旋机构传动力计算公式 摩擦力计算公式 在螺旋机构中，摩擦力是一种常见的力，可通过以下公式进行计算： 摩擦力= μ × N 其中，μ为摩擦系数，N为法向压力。 力矩计算公式 螺旋机构中的力矩也是重要的计算指标之一。根据螺旋机构的几何特性和力学原理，可以使用以下公式计算力矩： 力矩= F × r × cosα 其中，F为作用在螺旋机构上的力，r为力臂的长度，α为力的作用角度。
齿轮传动力计算公式 螺旋机构中的齿轮传动力可以通过以下公式进行计算： 齿轮传动力 = 力矩 / (齿数×模数) 其中，齿数为齿轮的齿数，模数为齿轮的模数。 3. 解释说明 摩擦力计算公式示例 假设某螺旋机构中，摩擦系数为，法向压力为100N，则通过摩擦力计算公式可以得到摩擦力： 摩擦力= × 100 = 50N 力矩计算公式示例 假设在螺旋机构中，作用在螺旋机构上的力为200N，力臂的长度为，力的作用角度为30°，则通过力矩计算公式可以得到力矩：力矩= 200 × × cos30° = 150 N·m 齿轮传动力计算公式示例 假设在螺旋机构的齿轮传动中，力矩为100 N·m，齿轮的齿数为30，模数为2，则通过齿轮传动力计算公式可以得到齿轮传动力：齿轮传动力= 100 / (30 × 2) = N
结论 本文介绍了常用的螺旋机构传动力计算公式，并通过实例进行了解释和说明。准确计算螺旋机构的传动力是设计和分析螺旋机构的重要基础，通过合理应用这些公式，能够得到有效的力学计算结果。
螺旋楼梯详细计算 螺旋楼梯是一种具有曲线形状的楼梯设计，它由一系列旋转的平台组成，以便让人们在上下楼梯时保持平衡和舒适度。在本文中，我们将详细计算螺旋楼梯的设计和尺寸。 首先，我们需要确定楼梯的高度和螺旋的半径。楼梯的高度通常是根据所在建筑物的楼层高度来决定的，而螺旋的半径取决于可用的空间和设计需求。在这个例子中，我们将使用一个楼层高度为3米的建筑物，并选择一个中等半径为2.5米的螺旋。 接下来，我们需要计算楼梯的台阶数量和高度。为了提供最佳的上下楼体验，每个台阶的高度和深度应保持一致。一般来说，台阶的高度应在17厘米到19厘米之间，而台阶的深度应在28厘米到32厘米之间。在这个例子中，我们将使用18厘米的台阶高度和30厘米的台阶深度。 首先，我们将计算楼梯的总高度。由于每个台阶的高度为18厘米，我们可以使用以下公式计算总的台阶数量： 楼梯总高度=楼层高度/台阶高度 楼梯总高度=300厘米/18厘米=16.67 由于台阶必须是整数，我们需要向上取整到最接近的整数，所以我们可以得到17个台阶。 接下来，我们将计算每个台阶的高度。由于每个台阶的高度为18厘米，我们可以使用以下公式计算每个台阶的高度： 每个台阶的高度=楼层高度/楼梯总高度 每个台阶的高度=300厘米/17=17.65厘米
由于每个台阶的高度必须是整数，我们需要四舍五入到最接近的整数，所以每个台阶的高度为18厘米。 接下来，我们将计算楼梯的圆周长度。由于螺旋的半径为2.5米，我 们可以使用以下公式计算圆周长度： 圆周长度=2*π*半径 圆周长度=2*3.14*2.5=15.70米 接下来，我们将计算每个台阶的深度。由于每个台阶的深度为30厘米，我们可以使用以下公式计算每个台阶的深度： 每个台阶的深度=圆周长度/楼梯总高度 每个台阶的深度=15.70米/17=0.92米 将台阶深度转换为厘米，得出每个台阶的深度为92厘米。 最后，我们将计算楼梯的台阶宽度。台阶宽度通常应为80厘米到 120厘米之间，以提供足够的空间给行人。在这个例子中，我们将使用 100厘米作为台阶宽度。 现在，我们已经计算出螺旋楼梯的设计和尺寸。总结如下： -楼梯总高度:17个台阶 -每个台阶的高度:18厘米 -圆周长度:15.70米 -每个台阶的深度:92厘米 -每个台阶的宽度:100厘米
滑动螺旋传动计算 滑动螺旋传动主要由螺旋副和蜗轮蜗杆组成。螺旋副是由蜗杆和蜗轮 组成的一种滚动与滑动相结合的副件，其传动方式为滚转速度传动与滑动 螺旋传动相结合。滑动螺旋传动的计算主要包括齿轮模数计算、传动比计算、喉圈压力角和齿形参数计算等几个方面。 1.齿轮模数计算： 齿轮模数是指齿轮的齿距与圆周比的比值。通常情况下，模数选择的 原则是要求尽量大，以适当地减小齿轮外径。齿轮的模数可以根据所需的 传动力和承载能力来确定。 2.传动比计算： 传动比是指主动齿轮的转速与从动齿轮的转速之比。根据滑动螺旋传 动的特点，传动比可以根据螺旋角、蜗杆效率和蜗杆蜗轮的副级数来计算。传动比的计算公式如下： 传动比=主动轮齿数/从动轮齿数 3.喉圈压力角计算： 喉圈压力角是指齿轮齿面与喉圈之间的夹角。根据滑动螺旋传动的特点，喉圈压力角可以根据蜗杆蜗轮参数和齿轮模数来计算。喉圈压力角的 计算公式如下： 喉圈压力角 = arccos(1 - (p / m * ηw)) 其中，p为歪曲系数，m为齿轮模数，ηw为修形系数。 4.齿形参数计算：
齿形参数是指齿轮齿面形状的参数，包括模数、齿形圆曲率半径、主 动齿追距离和齿顶高等参数。根据齿轮的尺寸和用途，在滑动螺旋传动中 选择合适的齿形参数十分重要。 通过以上计算可以确定滑动螺旋传动的关键参数，进而确定滑动螺旋 传动的传动效率、传动力、传动稳定性等性能指标。在实际应用中，还需 要考虑滑动螺旋传动的工作环境、加载条件等因素来进行综合评估和设计。 总之，滑动螺旋传动的计算是机械设计中的重要一环，通过合理的计 算可以确保传动系统的稳定性和传动性能，提高其工作效率和使用寿命。 因此，在滑动螺旋传动的设计过程中，需要根据实际情况进行详细的计算 和分析。
螺旋桨设计计算公式 桨叶的迎角只会影响升力的大小，不会前进。直升机前进是靠螺旋桨的旋转面向前倾斜实现的，桨叶的迎角变化，指的只是桨叶本身绕横向的轴旋转。就是对称的两只桨，成一条直线，以这个直线为轴旋转。迎角增大，旋转阻力增大，如果转速不变的情况下，升力就会增大，直升机上升。 飞机螺旋桨由两个或者多个桨叶以及一个中轴组成，桨叶安装在中轴上。飞机螺旋桨的每一个桨叶基本上是一个旋转翼。由于他们的结构，螺旋桨叶类似机翼产生拉动或者推动飞机的力。 旋转螺旋桨叶的动力来自引擎。引擎使得螺旋桨叶在空气中高速转动，螺旋桨把引擎的旋转动力转换成前向推力。空气中飞机的移动产生和它的运动方向相反的阻力。所以，飞机要飞行的话，就必须由力作用于飞机且等于阻力，而方向向前。这个力称为推力。 典型螺旋桨叶的横截面如图3－26。桨叶的横界面可以和机翼的横截面对比。一种桨叶的表面是拱形的或者弯曲的，类似于飞机机翼的上表面，而其他表面类似机翼的下表面是平的。弦线是一条划过前缘到后缘的假想线。类似机翼，前缘是桨叶的厚的一侧，当螺旋桨旋转时前缘面对气流。 桨叶角一般用度来度量单位，是桨叶弦线和旋转平面的夹角，在沿桨叶特定长度的的特定点测量。因为大多数螺旋桨有一个平的桨叶面，弦线通常从螺旋桨桨叶面开始划。螺旋角和桨叶角不同，但是螺旋角很大程度上由桨叶角确定，这两个术语长交替使用。一个角的变大或者减小也让另一个随之增加或者减小。 当为新飞机选定固定节距螺旋桨时，制造商通常会选择一个螺旋距使得能够有效的工作在预期的巡航速度。然而，不幸运的是，每一个固定距螺旋桨必须妥协，因为他只能在给定的空速和转速组合才高效。飞行时，飞行员是没这个能力去改变这个组合的。 当飞机在地面静止而引擎工作时，或者在起飞的开始阶段缓慢的移动时，螺旋桨效率是很低的，因为螺旋桨受阻止不能全速前进以达
螺旋起重器设计 一、 螺旋起重器的结构和功能 螺旋起重器是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。图 示为采用滑动螺旋的起重器结构示意图。 图中，螺杆7与螺母5组成螺旋副，螺母5与底座8固定联接， 紧定螺钉6提高了联接可靠性。托杯1直接顶住重物，当转动手 柄4时，螺杆7一边转动一边上下移动，使托杯1托起重物上下 移动，达到起升重物的目的。 这种螺旋起重器结构简单，制造容易，易于自锁，其主要缺点是 摩擦阻力大，传动效率低（一般为30％～40％），磨损快，寿命 低，传动精度低。 螺旋起重器一般垂直布置，在起重时螺杆7受压，因此都做成短 而粗，起升高度不宜太大。螺母5作为起升时的支承件，常做成 整体结构。 螺旋起重器应有可靠的自锁性能，以保证螺杆7和重物在上升下 降过程中能可靠地停留在任一位置而不自行下降。螺杆一般采用 梯形牙、右旋、单线螺纹。 当起重量较大时，为减小摩擦阻力，操作省力，可在托杯1的下 部安放一推力轴承。 二、 螺杆和螺母材料 螺杆材料要有足够的强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，硬度220～250HBS 。 螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用ZCuAl10Fe3、ZCuAl10Fe3Mn2等。 三、 滑动螺旋起重器的设计计算 1. 耐磨性计算 滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表 面粗糙度以及润滑状态等因素有关，其中最主要的是螺纹工 作表面上的压力，压力愈大，螺旋副间愈容易形成过度磨损。 因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作表面上 的压力p ，使其小于材料的许用压力[p]。计算时，一般假设： 螺杆上的轴向载荷F 作用于螺纹工作承压表面A 上。 耐磨性条件校核计算式为： p ＝][22p hZ d QP hH d Q ≤ππ＝ --------( 1 ) 式中，Q ──螺杆所受轴向载荷，/N ； d 2──螺纹中径，/mm ； h ──螺纹接触高度，/mm 。 h ＝0.5(d －D 1)，d 为螺杆大径，D 1为螺母小径； Z ──螺纹工作圈数，一般最大不宜超过10圈。