机械设计螺旋千斤顶设计.docx

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机械设计螺旋千斤顶设计

机械设计螺旋千斤顶设计

结构草图：

载重：

2t行程：

230最大起重量F=20000N最大起升高度H=230mm

工作原理图：

1.螺杆的设计与计算

1.1螺纹类型的选择

螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。

梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30º，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。

千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。

因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30º

的单线梯形螺纹

1.2螺杆的材料的选择

螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。

在此选用的是45钢。

1.3确定螺杆的直径

按耐磨性条件确定螺杆中径d2。

求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。

计算过程：

滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力[p]。

令φ=H/d2（H为螺母高度，且H=uP），代入得

式中

p──工作压强（MPa）;

Q──轴向工作载荷（N）；

d2──螺纹中径（mm）；

P──螺距

h──螺纹工作高度（mm），

对矩形、梯形螺纹，h=0.5P；对锯齿形螺纹，

h=0.75P；

u──旋合螺纹圈数；

[p]──螺旋副许用压强（MPa）。

值选取：

对整体式螺母，=1.2～2.5，

对剖分式和兼做支承螺母，=2.5～3.5.

此处取1.5。

因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以

两者的材料均选为钢-青铜需用应力取[p]=20MP。

螺杆螺纹的中径：

根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.2—2005和表

GB/T5796.3—2005有：

公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00，螺母大径D4=28.50，螺母高度H=Φd2=25.5*1.5=38.25,

螺旋圈数μ===7.65≈8

1.4自锁验算

自锁条件：

ψψv

式中：

ψv──螺纹副当量摩擦角，

ψv=arctgfv=arctg（f/cosβ）

ψ为螺纹升角

摩擦系数f由查表可知，f=.11~0.17，由于千斤顶的运动速度是很低的，所以摩擦系数按起动时区最大值0.17。

牙侧角β=α/2=30/2=15°

ψ=arctan=arctan°

ψψv=arctan

ψ=2.38°ψv=9.98°

符合自锁条件

1.5螺杆强度校核

式中：

[σ]─螺杆材料的许用应力（MPa），

有[σ]=σs/3～5。

查表可知s=355[σ]=σ/3=118.3

经计算的

T1=41909.1

80.7≤[σ]=118.3

1.6螺杆的压杆稳定性计算

其中Qc由λs=μl/i（u=2）确定

计算可得:

Ssc=4.043.5

1.7螺母螺纹牙强度校核

剪切强度条件（危险截面为a~a）

式中：

b————螺纹牙根部的厚度，mm，梯形螺纹b=0.65P.；

h_———弯曲力臂，mm,参看图l=；

———螺母材料的许用弯曲应力

————螺母材料的许用切应力

计算可得

8.7430

9.918

2.其他零部件的设计计算

2.1螺母悬置段强度计算求螺母外径

强度条件为：

近似

由参考文献可知青铜𝜎𝑠=100Mpa，对于塑性材料,一般=1.2~2.5.带入计算得

D3>=39.34

由经验公式D3=（1.6～1.8）D,取D3=45mm，D4=59mm

2.2螺母凸缘的强度计算

接触面挤压强度计算：

[𝜎𝑝]-------螺母的许用挤压应力，Mpa，[𝜎𝑝]=（1.5～1.7）[𝜎𝑏]

𝐷4-------螺母凸缘大经，mm，𝐷4=（1.3～1.4）𝐷3

取D4=59mm,计算得

17.5MPa<

凸缘根部弯曲强度计算：

a-------凸缘高度，mm，a=H/3

带入计算得：

所以螺母凸缘满足强度要求

2.3手柄的设计计算

材料：

Q235钢

手柄长度确定：

取ƒc=0.1,p=200N

计算得：

T1=41909.1N·mm

T2=33107.5N·mm

Lp=375.1mm

手柄实际长度L=Lp+D13=423.1mm。

取长度为425mm

手柄直径确定：

将

dp>16.9mm

取dp=20mm

2.4托杯的设计

材料：

托杯用来承重可用Q235钢模锻制成

D10=（2.4～2.5）d=58mm

D11=（0.6～0.7）d=20mm

D13=（1.7～1.9）d=48mm

D12=D13-（2～4）=45mm

=8mm

h=1.3=10.4mm

为了避免过快磨损，托杯一方面需要润滑，另一方面还要验算接触面间的挤压强度

.

带入计算得：

P=12.64MPa<[p]=300MPa

满足挤压强度要求

2.5底座设计

底座材料常用铸铁（HT100），铸件的壁厚δ应取8～12mm，取δ=10mm。

为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1∶10的斜度

H1=H+20=250mm

D6=D3+5=50mm

D7=D6+

接地比压验算

底座下垫物的许用挤压应力[𝜎𝑝]取2MPa，计算得

D8>=150.79

取D8=200mm

参考文献：

[1]濮良贵陈国定吴立言机械设计高等教育出版社2013

[2]柴国钟梁利华王效贵卢炎麟材料力学科学出版社2012

[3]孙毅章巧芳舒欣图学原理与工程制图教程清华大学出版社2012

[4]戴枝荣张远明工程材料2006