滚珠丝杆升降机的介绍.doc

概述丝杆升降机，SWL系列蜗轮丝杠升降机是一种基础起重部件，符合JB/T88091998（原JB/ZQ439186）标准。承载能力2.5120T。具有结构紧凑、体积小、重量轻、动力源广泛、噪音小、安装方便、使用灵活、功能多、配套形式多、可靠性高、使用寿命长等优点。本设计是一种新式支撑杆的创造，利用电机来带动丝杠的转动从而实现支撑机构的升降。其中利用正反螺旋的叠加使用的加大行程的效果，以及螺旋机构的诸多特性来尝试性的设计创新。当然这其中也多有用到连杆机构，包括四杆及多杆机构的使用。连杆的作用是相当必要的，连杆的正确使用使升降支撑机构实现了阶梯性的升降。另外，此次建模是运用MATLAB和Solidworks联合，此次设计是一个新的尝试，相信实验成功后能够广泛的应用于工业建筑，医疗科学，航天航空等各个领域，以得到更好的利用。第一章绪论现今社会，支撑系统的应用已是日益广泛。在我们的日常生活领域，支撑系统已普遍应用。医疗领域，人工假肢以及工业领域的大型机械臂等都是支撑杆的广泛应用场所。而在航空、航天等领域，支撑机构性能的优劣更是直接关系到仿真和测试试验的可靠性和置信度,是保证航空、航天型号产品,以及武器系统精度和性能的基础。因此，创造更好更优秀的支撑机构便是我们的新的目标。为了能在较短的周期内推出性能更好、更符合客户需求的机械产品,可通过建立仿真软件所支持的产品模型,实现机械产品方案确立后的快速仿真分析及反馈,及时对设计方案进行改进和优化。创造更好更优秀的支撑机构便是我们的新的目标。第二章螺旋传动的设计2.1螺旋传动的类型、应用和特点2.1.1螺旋传动的类型和应用1）传力螺旋：在传动链中用于传递动力的螺旋传动称为传力螺旋。其特点是承受较大的载荷，传动精度要求较低，有的甚至对相对位移无精度要求，主要要求是具有足够的强度。如一起底座的调节螺旋或起重螺旋等。2）示数测量螺旋传动：在传动链中用以精确地传递相对运动或相对位移的螺旋传动。其特点是传动式只需克服摩擦力矩和较小的附加阻力矩，其传动误差直接影响仪器的工作精度，因此对示数测量螺旋传动的主要要求是传动精度高、回差下、运动灵活。常用于机床进给、分度机构和测量仪表中的螺旋测微机构，如千分尺中的螺旋等。3）一般螺旋传动：用于精密机械中某些构件的传动或精确定位，对强度、刚度和精度均有较高的要求。当用于定位时，在定位后则要求螺纹不松动，故其螺纹升角必须很小，以保证自锁。螺旋传动按其接触面的摩擦性质可分为滑动螺旋传动、滚动螺旋传动、静压螺旋传动，本设计采用的是滑动螺旋传动。2.1.2滑动螺旋的特点1）降速传动比大。lli2或lDi，D为轮直径，即螺杆（或螺母）转动一圈，螺母（或螺杆）移动一个螺距（单头）。一般的螺距都比较小，故而降速传动比大。例如t=0.5，D=160，则i=1005.由于螺旋传动的结构简单、紧凑，传动比大，实现同样的传动比，与其他传动形式相比较，传动环节少，故可以大大缩小传动链，因而具有较高的传动精度，且运动灵活、平稳。2）具有增力作用。由于传动比大，根据在功率一定的条件下降速增矩的原则，给主动件一个较小的转矩，从动件便可得到较大的轴向力。3）能自锁。当螺纹升角小于当量摩擦角时，螺旋传动具有自锁能力。4）效率低、易磨损、低速存在爬行。由于螺旋工作表面为滑动摩擦，致使其传动效率低，一般为30%40%，磨损快，因此不适于告诉大功率传动。2.2螺旋机构的主要参数选择与计算2.2.1传动形式的选择本设计采用正反螺旋形式，双螺母配螺杆的结构，即一螺母固定，螺杆转动并移动，另一螺母移动但不转动来实现加大行程的移动效果。2.2.2普通螺纹的主要几何参数1）大径d(D):与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱体的直径。2）小径d1(D1):与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱体的直径3）中径d2(D2):一假想的圆柱体，该圆柱体的母线通过牙型中线的直径，称作用中经。这个假想的螺纹在规定旋和长度内，具有基本牙型的螺距、半角以及牙型高度，并在牙底和牙顶留有间隙，以保证不与实际螺纹的大、小径发生干涉。4）底径：与内螺纹或外螺纹底相重合的假想圆柱体的直径，即外螺纹的小径或内螺纹的大径。5）螺距t:响铃牙在中径线上对应两点间的轴向距离。6）导程s:同一螺旋线上相邻牙在中径线上对应两点间的轴向距离，s=nt,n为螺纹头数7）牙形角2:在螺纹牙形上，相邻两牙侧面间的家教。8）螺纹升角:在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角，22tandntds。9）螺纹旋和长度Lc:两个相互配合的螺纹沿轴向相互旋和部分的长度。10）螺纹的公称直径:代表螺纹尺寸的直径称公称直径，标准规定按螺纹大径的基本尺寸记。2.2.3螺旋传动的计算在螺旋传动镇南关，螺杆所承受的载荷主要是转矩和轴向拉力（或压力）。这些力邀引起螺杆螺母工作表面的磨损、螺杆的变形及螺母牙的断裂；同时当螺杆长径比较大时，由于受压发生纵向弯曲以致造成失稳。因此，滑动螺旋传动的设计计算通常包括耐磨性、刚度、稳定性及强度等4个方面。根据需要有时还要进行摩擦力矩、效率及自锁等其他方面的计算。1）耐磨性计算磨损是滑动螺旋传动的主要是小形式，因此螺杆的直径和螺母轴向长度（或高度）通常是根据耐磨进行计算的。影响螺纹磨损的因素很多，如载荷大小、表面粗糙度、螺杆牙面硬度、润滑以及速度大小等。磨损的速度与螺纹工作表面的比压大小有直接关系。为保证螺纹的耐磨性和使用寿命，必须限制螺纹工作表面的比压，使其值小于或等于许用比压，即phHdtFhndFpaa22式中p螺纹工作表面计算平均比压；p许用比压；aF轴向载荷；2d螺纹中径；h螺纹工作高度，对于梯形和矩形螺纹h=0.5t,对于三角螺纹h=0.5413t；n螺纹工作圈数tHn，H为螺母高度，t为螺距。令2dH，则有phtFda2式中，值可根据罗怒形式确定，对于整体式螺母=1.22.5，对于部分式螺母=2.53.5.2）刚度计算螺杆在轴向载荷aF和转矩T的作用下将产生变形，引起螺距变化，从而影响螺旋传动精度。因此，设计时应进行刚度计算，以便把螺距的变化限制在允许的范围内。螺杆受轴向载荷aF时，1个螺距的变化量tF。EAtFaFt式中，t螺距；E螺杆材料拉压弹性模量，对于钢E=2.15MPa；A螺杆螺纹截面面积，对梯形螺纹按螺纹中径计算，即422dA，螺杆受拉时上式取“+”号，受压时取“”号。螺杆受扭矩T时，螺杆在1个螺距长度上产生的扭转角为GJTt由此而引起的一个螺距的变化量T为GJTttT222式中，G螺杆材料的剪切弹性模量对于钢4100.8GMPa；J螺杆螺纹的极惯性矩，对于梯形螺纹按螺纹中径2d计算，即3242dJ。当T逆螺旋方向作用时上式取“+”号，顺螺旋方向作用时取“”号。螺杆在轴向载荷和转矩同时作用下，一个螺距总的变化量为GJTtEAtFaTFtT222.2.4稳定性计算对于受压且具有较大柔度的螺杆（例如t/d810），在工作时螺杆可能由于失稳而产生侧向挠曲，此时应对螺杆进行稳定性的校验，根据欧拉公式有max22aackFLEJF式中，acF螺杆失稳时的临界轴向载荷；maxaF螺杆的最大轴向载荷；k安全系数，一般k=2.54；E螺杆材料的拉压弹性模量，对钢MPaE51015.2；