螺旋千斤顶设计

课程大作业设计指导,螺旋千斤顶设计,一、课程大作业设计任务书 设计一螺旋千斤顶。已知：最大起重量F=20KN，最大工作行程L=250mm，手工操作，臂力F1按200N考虑。 作业要求: 螺旋千斤顶装配图一张，设计说明书一份。 设计时间：,一、螺旋千斤顶的结构,1、如图所示，螺旋起重器(千斤顶)以螺杆和螺母为主要零件。螺母用紧定螺钉固定于底座上。转动手柄时，螺杆一方面回转，一方面作上下移动，以举起或放下重物。托杯直接顶住重物，不随螺杆转动。螺杆下端装有保安挡环，以防螺杆全部旋出螺母。 2、为了防止螺杆因重物压下而自行下落，起重螺旋须具有足够的自锁性。为了减少螺杆与螺母牙间的摩擦与磨损，工作时应在这些滑动面注入润滑油。 3、螺旋精度级选定为9级。,二、螺杆的设计计算,螺杆可用F235、F275、45、50、40Cr、65Mn、CrWMn等制造。采用优质碳素钢时，应进行热处理，以增强螺纹牙的耐磨性。螺杆多采用梯形螺纹，因为梯形螺纹的牙根强度好、制造方便、对中性好，而且效率又不太低。 螺杆升至最高位置时，受力情况最为不利。螺杆为一压杆，除承受压力外还承受转矩。螺杆的设计计算主要有耐磨性、强度、稳定性和自锁性等，设计计算方法见教材。 螺纹规范应在机械零件设计手册中，按螺纹国家标准选取。,螺旋传动3,1、螺纹大径的确定（耐磨性计算）,1）滑动螺旋的耐磨性计算 主要是限制螺纹工作面上的压力，以防止过度磨损。其强度条件：,设计公式：令,则得：,螺纹工作高度（矩形和梯形螺纹）,系数的值，可根据螺母结构选定，整体式螺母，磨损后间隙不能调整，取1.5。p=s/3见表3-11。,2、螺杆横剖面的强度计算,螺杆螺杆的强度条件：,式中: d1 -螺杆螺纹小径mm ； 螺杆材料的许用拉应力， =s/(35) , s 见教材表3-6。,4）计算螺纹旋合圈数：,2）选定螺纹的公称直径d和螺距P,3）计算螺母高度：,5）螺纹副自锁条件校核,计算出d2后, 应根据国家标准选定d和P，螺纹的其它参数也根据按标准选取。,三、螺母的设计计算,三、螺母的设计计算,1、螺母材料的确定 螺母常用ZCu10Pb1、ZCuAI10Fe3等青铜制造，目的是减少牙间的摩擦和磨损。不常用的螺旋起重器(千斤顶)，也可用HT150制造螺母。 2、螺母受力分析 螺母上部凸缘承受全部压力F；凸缘与底座接触面上产生挤压应力；凸缘根部受到弯曲及剪切作用；螺母下部悬置，承受拉伸，同时还承受螺纹阻力矩。,三、螺母的设计计算,3、螺母外径D3的计算,螺母外经按悬置部分的抗 拉强度计算，螺母悬置部分的 拉伸强度条件为：,三、螺母的设计计算,4、螺母凸缘直径De和凸缘高度a的计算,2）螺母凸缘根部的弯曲强度条件为：,1）螺母凸缘支承面上的挤压强度条件为：,三、螺母的设计计算,4、螺母凸缘直径De和凸缘高度a的计算,3）螺母凸缘根部的剪切强度条件为：,5、螺纹牙的强度校核,螺纹牙剪切强度条件：,螺纹牙弯曲强度条件：,式中: D -螺母螺纹大径mm ； h -螺纹牙的工作高度mm ； b -螺纹牙根部厚度mm ,b=0.65P； 螺母材料的许用剪切应力, =35Mpa(青铜）或= 40Mpa(铸铁）。,三、螺母的设计计算,四、手柄的设计计算,计算旋动手柄的力矩，可利用手柄的力矩要克服螺杆头部与托杯间的摩擦力矩和螺纹副力矩来计算有关参数。,四、手柄的设计计算,设计手柄的有效长度为 ，则由式 可以求出 。若过长，可适当减少长度，当起重最大重量时允许加接长套筒。 手柄直径按弯曲强度计算，弯曲应力: 式中：ds为手柄直径； b为手柄许用弯曲应力，当采用Q235、Q275钢时， b=120Mpa。,五、其他结构尺寸设计,托杯可按右图所示的比例设计，De(2.42.5)d，B(1.41.6)d 。托杯由灰铸铁制成，其厚度取68mm。托杯底部与螺杆头部的压强应限制在p=1520Mpa，若超过此值，润滑油可能被挤出。 底座由灰铸铁制成，其斜度可取1/101/12，厚度取大于 68mm。下底面因通常放在木地板上，故其压强不应超过2Mpa，下底的面积即可由此确定。,螺旋传动4,当螺杆较细长且受较大轴向压力时，可能会双向弯曲而失效，螺杆相当于细杆，螺杆所承受的轴向压力F应小于其临界压力Fc。,式中: l-螺杆的最大工作长度 -螺杆长度系数 I-螺杆危险截面的轴向惯性矩 E-螺杆材料的弹性模量,六、螺杆的稳定性校核计算,七、编写计算说明书,说明书应包括:设计任务、计算步骤、零件材料、主要结构尺寸的确定、参考文献等方面。最后还可写上设计的优缺点，以及收获体会。设计计算说明书，要求书写整洁，层次分明，并应在纸的右边划出2025mm宽的一条纵行，专供书写主要数据。,八、完