式中，为螺杆螺纹段的危险截面面积，为螺杆稳定性安全系数，由参考资料第页表螺纹连接的安全系数，对于传动螺旋取。又因为。为螺杆所受的轴向拉力，，为螺杆螺纹段的抗扭截面系数，，为螺杆螺纹的小径，为螺杆所受的扭矩螺杆所受的最大扭矩由手柄长度和工作人员所施加的力确定，初选手柄有效长度，人所施加的力，初算螺杆所受的扭矩为螺杆材料的许用应力则由公式得，所以算用尺寸符合强度要求。计算螺母整体尺寸因选，所以。螺纹圈数计算。考虑到螺纹圈数在越多，载荷分布越不均匀，故不宜大于。修正螺母高度，取。所以取螺距，螺母高度。螺杆螺纹公称直径。这里使用非标准螺母，螺母螺纹根据和螺杆的配合，螺纹规格。自锁验算对于传力螺旋传动来说，般应该保留自锁性要求，以避免事故。由于选用螺杆材料为刚，螺母材料为青铜，刚对青铜的摩擦系数查考资料第页表滑动螺旋副材料的许用压力及摩擦系数得钢青铜。已知梯形螺纹牙型角，。自锁条件是，式中为螺纹中径处升角，简称螺旋升角为当量摩擦角当量摩擦角，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小。故，满足自锁性要求。螺纹牙强度计算螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，般螺母的材料强度低于螺杆，螺杆选用钢的强度大于螺母选用的青铜的强度，故只需要校核螺母螺纹牙的强度。查参考资料第页表得青铜螺母许用应力，取，由参考资料第页式式中为螺母的螺纹大经，为螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，。为螺母螺纹工作圈数，即圈。将已知数据代入上式满足要求。螺杆尾凸台尺寸的设计计算由于拉拔器工作时螺杆尾凸台主要受剪切力，所以此处设计其尺寸时只进行抗剪切强度计算。螺杆尾凸台的受力分析如下图所示因为螺杆螺纹的最大外径为，所以所选轴承的公称直径也即较小的内孔直径为，所以设计螺杆尾凸台直径为。而螺杆尾凸台的直径必须大于推力球轴承的内孔直径，即。又由于拉拔器工作时螺杆尾凸台承受所有载荷，因此直径取值宜取大些，这里取。螺杆尾凸台所受的最大剪切力。截面面积为，所以螺杆尾凸台所受的最大剪应力为，最大剪应力应满足条件，将已知数据代入上式得，求得，取。横梁的设计计算选用材料材料选用钢调质，查参考资料第页表，其力学性能为抗拉强度极限，屈服强度极限，许用弯曲应力，剪切疲劳极限。螺母材料选用青铜，查参考资料第页表确定许用压力。螺母尺寸的确定。螺母高度，取其上台阶高度。由于螺母螺纹的的最大外径，取下台阶直径，上台阶直径。确定横梁的尺寸按横梁材料的抗剪切强度求截面宽度。工作时横梁所受的最大剪切力在中间位置，故危险截面在中间位置。取安全系数，已经求出螺母的规格，螺母高度为，初选横梁的截面高度为。横梁图形如下图所示危险截面面积。最大剪应力。应使满足条件将已知数据代入上式得求得横梁截面宽度，但由于螺母需要装配进横梁，则必须满足，取。按横梁材料的抗弯强度求横梁的长度。由于最大弯矩在横梁中间位置，所以其中间位置处截面是危险截面。最大弯矩为由于螺旋拉合采用焊接方式。螺旋拉拔器工作时，对支撑腿相对于横梁的垂直度要求较高，但焊接方式并不能满足较高的垂直度要求，因此支撑腿与横梁装配时，需要在横梁两端垂直方向加工定位孔。装配时先将支撑腿插进定位孔中，然后再将支撑腿与横梁焊接在起，即可满足垂直度要求。而在横梁两端加工孔，必然会影响其抗剪切强度，所以有必要校核横梁的抗剪切强度。由于加工孔时横梁的端部最小预留厚度不影响横梁的强度，可任意选取，现取。初选加工孔深为。横梁在孔处受力如下图所示剪切力受力面积为。最大剪应力为最大剪应力满足条件所以支撑腿的直径即孔的直径和孔深可以满足横梁的强度要求。销的设计计算。由于手臂与小横梁有相对运动，所以二者采用销连接，选用圆柱销，材料选用钢。销形状如下图所示，其小头端部为螺纹。根据销的抗剪切强度设计直径。受力截面面积为，销承受的剪切力为最大剪切应力为应使最大剪切应力满足条件将已知数据代入上式得求得取。拉爪的设计计算。材料的选材及初步尺寸的确定。初步设计拉爪杆截面为正方形。拉拔器工作时拉爪杆承受很大拉力，材料必须具有较大的强度，在此选用钢锻造。装配时需要在拉爪杆上钻销孔，因此拉爪杆的截面宽度。确定拉爪杆的尺寸。该结构设计使拉爪杆工作时始终与水平面垂直，因此只承受拉力。为了适应不同深度的阀座孔，设计拉爪杆长度可调节，方法为在拉爪杆上自顶部向下分布个直径相同的销孔。拉爪杆承受拉力时最危险的部位就是销孔之间的部位。由于拉抓采用锻造方法制造，有足够的强度，所以设计时只需使其尺寸满足装配要求，不需要对其进行强度校核。拉抓杆形状如上图所示。取，。表示拉抓杆调节长度的最小幅度，不能过小，取。拉爪杆已具备长度调节功能，其最大长度要满足各种不同深度的阀座孔，所以应设计足够的最大长度，取。拉爪头的结构设计。为了保证拉抓头工作的可靠性，防止发生物体滑脱现象，设计拉抓头为勾状，如下图所示小横梁的设计计算。材料的选材及尺寸的初步分析。材料选用钢。螺杆起升物体时，为保证螺杆和推力球轴承不发生径向运动，应将全部轴承和部分螺杆凸台嵌入小横梁内部，再用端盖盖紧。所以小横梁的截面尺寸应满足轴承和螺杆尾凸台的装配要求。确定轴承孔的尺寸和截面高度。小横梁的危险截面在中间位置孔处，受力分析如下图所示。由于螺杆底端轴的直径为，则小横梁的小孔直径为，二者采用间隙配合。轴承与小横梁大孔装配时，上环与小横梁大孔采用过盈配合，下环采用间隙配合，所以大孔直径与轴承最大外直径相等，即。小横梁受力分析如下图所示危险截面的面积为危险截面所受最大剪切力为则危险截面的最大剪切应力为应使危险截面的最大剪切应力满足条件。将已知数据代人上式得，求得取。小横梁的大孔深度要满足轴承和螺杆尾凸台的装配要求，则小横梁的截面高度为。确定小横梁导向孔的尺寸和截面宽度。由于小横梁的截面宽度同样要满足轴承和螺杆尾凸台的装配要求，即要满足。由小横梁与支撑腿的配合关系可知，小横梁孔与支撑腿轴采用间隙配合，所以。销孔与销的配合采用过盈配合，因此小横梁的细长孔与拉爪杆采用间隙配合，以使二者易进行必要的相对运动。所以细长孔的横向直径为，取。对销孔部分进行受力分析，根据其抗剪切强度计算宽度。危险截面面积为，危险截面所受剪切力为，危险截面所受的最大剪切应力为，最大应力应满足条件，将已知数据代入上式得，求得，取，则小横梁的截面宽度为。手柄设计与计算手柄的材料选择与外形设计由于手柄承受载荷较大，选用钢。查参考资料第页表得。手柄基本外形如下图所示手柄长度手柄计算长度是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上。使用时可在手柄上另加套管。初选。因此，手柄实际长度设计手柄直径把手柄看成个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径，查参考资料第页式其强度条件为故取轴承及盖板的设计与选择轴承结构简图如下图所示。轴承装配在号横梁和螺杆尾凸台之间，其功能是，当螺杆旋转时，由于轴承主要承载轴向力，径向力可以忽略不计，并且螺杆相对于轴承不允许有轴向运动，因此选用推力球轴承。在进行螺杆尾凸台尺寸的设计计算中，已经知道，推力球轴承的公称直径为，查参考资料第页表，选用推力球轴承。其基本尺寸为。螺旋拉拔器中，盖板的设计位置是固定在小横梁上，在螺杆尾凸台的正下方。盖板用于防止拉拔器停止工作时螺杆滑脱而致使推力球轴承部件松脱，所以盖板与螺杆尾凸台之间距离应十分小，使螺杆滑脱距离的影响可忽略不计。但是，盖板与凸台之间必须留有定的小间隙，否则会阻碍凸台随螺杆的转动，取其间隙为。盖板不需承受较大载荷，材料选择即可。结构设计成圆柱平板形，取直径，高度。螺旋拉拔器的正确使用与维护保养螺旋拉拔器的使用应严格按照操作规则。在使用前检查拉拔器的状况是否良好，摆放位置是否合适，并保证拉拔器摆放好之后两支撑腿处于水平位置，而不倾斜，以使拉拔器整体受力均匀。拉拔器起升时，最好双手同时旋转手柄，使拉拔器两侧对称受力。并且双手要均匀用力，避免快速超负荷用力，严谨超负荷工作和不恰当使用，以免使螺旋拉拔器过载损坏。使用完毕后，应将其擦拭干净，完整地放入工具箱储存起来。将拉拔器放在干燥的地方储存，避免锈蚀或其它外界环境等因素的影响。由于拉拔器为金属材料制成,所以在日常使用中，应该注意防锈保养。轴承的润滑方式采用脂润滑，其他部分油润滑或者酌情处理。拉拔器储存期间,若数量较多的话,应安排专门人员进行定期检查和润滑。若发现有损坏或腐蚀的零部件应及时更换，以免影响拉拔器的正常工作。参考文献濮良贵机械设计第八版，北京高等教育出版社,吴宗泽罗圣国机械设计课程设计手册第版北京高等教育出版社,刘鸿文材料力学高等教育出版社,王建石工业材料使用手册北京中国标准出版社,大连理工大学工程画教研室机械制图北京高等教育出版社,曾正明机械工程材料手册金属材料北京机械工业出版社,哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学北京高等教育出版社,孙恒机械原理第七版北京高等教育出版社,何铭新机械制图第五版北京高等教育出版社,泥浆泵阀座螺旋拉拔器设计设计计算说明书院系专业年级设计者学号指导教师成绩年月日