Передача винт – гайка
Общие сведения об элементах винта и гайки. Винтовой кинематической парой называется подвижное соединение двух деталей, именуемых соответственно винтом и гайкой (рис. 92).
Винтом называется цилиндрический стержень, на поверхности которого имеется винтовая канавка (или канавки) того или иного профиля.
Гайкой называется деталь с цилиндрическим отверстием, на стенах которого также образована винтовая канавка. Эти две детали сопрягаются по винтовым поверхностям.
рис. 92
Детали этой группы – винты и гайки – используются как резьбовые соединения для скрепления других деталей и как средства передачи движения.
Передача винт - гайка предназначена для преобразования вращательного движения одного из элементов пары в поступательное перемещение также одного из них. При этом как винт, так и гайка могут иметь либо одно из указанных движений, либо оба движения.
Достоинство винтовых передач: простота получения медленного поступательного движения и большого выигрыша в силе, плавность и бесшумность, способность воспринимать большие нагрузки, возможность осуществления точных перемещений, простота устройства.
Недостатки винтовых передач: большие потери на трение и сравнительно низкий к. п.д., что, вообще говоря, справедливо только для обычных винтовых передач (с трением скольжения).
Примером конструкции грузовой винтовой передачи может служить домкрат (рис. 66, а). Гайка запрессована в чугунный корпус, опирающийся на пол цеха или на грунт. Винт вращается и перемещается по резьбе гайки усилием одного или двух рабочих с помощью рукоятки.
Задача 16.1. Рассчитать винт и гайку домкрата (рис.93) грузоподъемностью Q = 100·103Н с высотой подъёма lo = 0,5м.
Рис. 93
Решение. Предварительное определение внутреннего диаметра винта из условия прочности
.
Для стали Ст.5 можно принять 
80 МПа, тогда при 
=1,3
- Выбор резьбы винта.
По ГОСТ 9484-80 принимаем резьбу с ближайшим большим d: d = 60мм; d1 = 51мм; S = 8мм.
Резьба с d1 = 46мм и d = 55мм не рекомендована к применению (размер 55 поставлен в скобках).
- Проверка винта на совместное действие сжатия и кручения:
а) Максимальное касательное напряжение в поперечном винте при действии момента
Средний диаметр винта
мм.
Угол подъема резьбы
2о40′.
Принимая далее в запас прочности наибольшее возможное значение коэффициента трения 
, находим приведенный угол трения 
:
и тогда
Максимальное касательное напряжение
б) Напряжение сжатия
в) Эквивалентное напряжение
- Расчет резьбы на износ и определение необходимой высоты гайки
Примем для пары стальной винт–гайка из бронзы ОЦС-5-5-5, допускаемое давление 
Тогда
Однако вследствие неравномерности распределения нагрузки между витками, не рекомендуется Z>10. Поэтому для уменьшения требуемого числа витков переходим к следующему большему размеру резьбы:
d = 70мм; d1 = 59мм; S = 10мм.
Тогда
Принимаем z = 10 витков.
Пересчитываем также величину 
*:
Высота гайки
- Проверка винта на устойчивость.
Определяем гибкость винта при его расчетной длине
Определяем критическую силу по формуле Тетмайера – Ясинского
Коэффициент запаса устойчивости
- Наружный диаметр тела гайки D находим из условия прочности на растяжение, принимая 
откуда
- Определение размеров рукоятки домкрата.
Найдем сначала величину момента 
, который требуется для подъема груза, преодоления трения в резьбе и на опорной поверхности чашки:
,
где - момент на рукоятке домкрата; 
- момент в резьбе (в данном случае 
); 
- момент, необходимый для преодоления трения на опорной поверхности:
,
f - коэффициент трения стали по стали; 
– средний радиус кольцевой поверхности трения между винтом и чашкой.
Принимаем
Получаем
Тогда
Этот момент должен быть создан усилием рабочего
.
Усилие одного рабочего не должно превышать 200 - 400н (меньшая величина – при продолжительной работе); тогда
Это недопустимо много. Принимаем, что подъем груза производят двое рабочих
(коэффициент 0,9 учитывает уменьшение усилия из-за неудобства совместной работы).
Следовательно, нужно изменить конструкцию чашки, установив её на упорный подшипник. Тогда величина будет пренебрежительно мала и 
получит значение
Диаметр рукоятки определяем из расчета на изгиб при 
Пересчет 
не имеет смысла, так как прочность винта заведомо достаточна.
