螺旋千斤顶设计参考

1、WORD格式编辑整理螺旋千斤顶设计任务书学生姓名陈嵩专业年级10级车辆工程专业知识分享设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量 F = 40 kN ；2、最大升距 H =190 mm。设计工作量:1、绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表;2、编写设计计算说明书一份。指导教师签名:2012年 月螺旋千斤顶设计计算说明书院 系 工程技术学院专业年级2010级车辆工程 设计者 陈 嵩指导教师李华英成 绩2012年12月13日目录1 螺杆的设计与计算 21.1螺杆螺纹类型的选择 21.2选取螺杆材料21.3确定螺杆直径21.4自锁验算 31.5结构 31.6螺杆强度校核 5

2、1.7螺杆的稳定性计算 62. 螺母设计与计算72.1选取螺母材料 72.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数u 72.3校核螺纹牙强度82.4结构要求 93. 托杯的设计与计算 94. 手柄设计与计算 114.1手柄材料 114.2手柄长度Lp 114.3手柄直径dp 124.4结构 125. 底座设计 13设计与说明结果1螺杆的设计与计算1.1螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。螺纹选用梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角a=30°，梯形螺螺纹：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的纹规定。1.2选取螺杆材料螺

3、杆材料：45螺杆材料常用 Q235 Q275 40、45、55等。选择45钢。钢1.3确定螺杆直径根据教材式（5-42）得.FPd > 一 * p对于梯形螺纹，h=0.5P，则d? X0.8J 啊p对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取* =1.2 2.5，此处取© =1.2。因为千斤顶的螺杆和螺母的相对滑动速度为低速，查表5-12，取p=18MPa。故40勺03小 cd2A0.8mm 34.43mm 1.2"8由课程设计手册，查标准 GB/T 5796.2-2005 与GB/T 5796.3-2005，得公称直径d=4

4、0mmd=40mm螺距P=7mmP=7mm内螺纹大径D=41mmD=41mmd1=32mmDi=33mm d2=36.5mm D2=36.5mmnP：d2=arctan=3.49°X36.5丿v 二 arctan-cos P=arctan 0.09 -5.32°cos15 5=3.49= 5.32外螺纹小径di=32mm内螺纹小径D=33mm内外螺纹中径 d2=D2=36.5mm1.4自锁验算对传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故。螺旋副的自锁条件为arcta narcta n fvcos P式中：t为螺纹升角；：v为当量摩擦角；fv为螺旋副的当量摩擦系数,f

5、为摩擦系数，1为牙侧角。根据材料和滑动速度查表5-12，取f =0.09 ，对于牙型角-=30的 等腰梯形螺纹，其牙侧角J"5,则因为习'=3.49 一 v =4.32，所以自锁性可以保证。1.5结构螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄 7,因此需要加大直径。手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定，dk> dp十0.5mm,由后计算可知dk=28mm d4=31.5mmdp=27mm 所以取 dk=28mm为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1约小0.20.5mm,取d4=d1-0.5=31.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5p。为了

6、便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。幅即I- J&ft 21* h 环3-WtT*7-手桝 u持呻9-fffT询一托杆II- VKTH1.5P=10.5mmD3=70mm1.5d=60mmH+H=246mm如图1-2，则有退刀槽宽度1.5P=10.5mmD3=(1.71.9)d=6876mm，取 D3=70mm(1.41.6)d=5664mm，取 1.5d 即 60mmH+H=190+56=246mm(H为后面计算得)螺

7、钉外径0.25d=10mm挡圈外径 d+(610)=4650mm其强度条件为挡圈：GB/T891 B50螺钉：GB/T68M6X 16根据 GB/T891-1986，选取挡圈 GB/T891 B50,公称直径D=50mm H=5mm根据 GB/T68-2000，选取螺钉 GB/T68 M6X 16,螺纹规格d=M6公称长度l =16mm1.6螺杆强度校核对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。CcaIt、2F2+3id1丿其中扭矩Tin()号式中：为螺纹中径处升角，G为当量摩擦角。40000 tan(3-49 曲2)3(2 "113140 ""T=113

8、140.4二350MPa4= 87.5MPaN mm因为45钢的屈服强度c350MPa，取安全系数s=4,故:b .1- 87.5MPa：'：. 2 6. 2 2 2A d132 mm = 804.2mm44ca1804.2L2400003*4汇 113140.4 Y32= 58.3MPa 十ca58.3MPa满足强度条件。1.7稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。Ssc = Fcr / F 亠 Ss式中：Ssc为螺杆稳定性的计算安全系数；Ss为螺杆稳定性安全系数，对于传导螺旋S. 2.5 4.0 ； Fcr为螺杆的临界载荷，N。螺

9、杆的临界载荷Fcr与柔度 ss有关I为举起重物后T/i式中：为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关;托杯底面到螺母中部的高度，可近似取I = H 5p (1.41.6)d ； i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积恵dj/4，则ri 1d1 ( I为螺杆危险截面的轴惯性矩)A 4当螺杆的柔度s :：40时，可以不必进行稳定性校核。螺杆一端固定，一端自由，则长度系数=2.00I =190+5乂7+(1.41.6)汇40口口=281 289口口 ,取 I = 285mmI = 285 mm44d 1 ： x 3244一mm =51471.85mm46464严 mm=8mm44则,= 71.25

10、40所以需要进行稳定性校核。临界载荷Fcr可按欧拉公式计算，即F cr_EI叮式中：E为螺杆材料的拉压弹性模量，E =2.06x105MPa。所以有25FcJ2-06 10 51471-85N =322097.26N2 285 2322°97.26 a * 40000所以，满足稳定性条件。2螺母的设计与计算2.1选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造, 其内孔浇注青铜或巴氏合金。这里选用螺母材料为 ZCuS n10PI。2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数u螺母高度 H = d2 =1.2 36.5mm = 43.8mm考虑到螺纹圈数 u越多，载荷分布

11、越不均，故u不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大 d。螺纹工作圈数u =也二438 =6.26 £10P 7Fcr =322097.26NSsc = 8.05螺母材料：ZCuS n10PI考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u上u+1.5（u 应圆整）。所以，u =u+1.5=6.26+1.5=7.76u =8H=56mm圆整得，u=8螺母高度 H= u P=8X 7mm=56mm2.3校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图1 3。螺纹牙危险截面的剪切强度条件为F <二 Dbu螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为二二 6F±b2二

12、 Db u式中：b为螺纹压根部的厚度，mm对于矩形螺纹，对于梯形螺纹,b=0.65P , P为螺纹螺距;l为弯曲力臂,mm l =D - D22I I为螺母材料的许用切应力，MPatb】为螺母材料的许用弯曲应力，MPa因为螺母材料为青铜，查表知其k】=3040MPa kb =4060MPa取k =35MPa Gb 】=50MPab =0.65 7 =4.55mm=2.25mm带入校核公式:40000 N二 41m m 4.55m m 8= 8.53MPa ：6 40000 N 2.25mm二 41m m 4.552m m2 8-25.31MPa :二b=8.53MPa厂-25.31MPa满足强

13、度条件。2.4结构配合：H8r7螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用H 8或H 8等配r7 n7合，这里选择H8配合。r7为了安装简便，需在螺母下端（图1 3）和底座孔上端（图 1 7）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图1 1），紧定螺钉紧定螺钉：GB/T 71 M6X 25直径常根据举重量选取，一般为612mm选用紧定螺钉 GB/T 71 M6 X 25。(LH,a)DDlgK 3- (D.67)dD3 =70mmD4 =95mm a =19mm托杯材料：Q235 钢圏ITD3 =(1.6 1.8)D =65.6 73.8mm,取 D 70mmD4 = (1.

14、3 1.4)D3 = 91 98mm,取 D4 二 95mm a = H 73 = 56/3mm = 18.67mm,取a = 19mm3托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，此处选用Q235钢。托杯的结构尺寸见图 1 4。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。由图1 4可得:托杯厚度、=8 12mm，取、.=10mm杯底厚度为1.3、： = 13mm沟纹宽度1.5、； =15mm沟纹深度/ 2 =5mm托杯高度(1.5 1.8)d = 60 72mm，取托杯高度为

15、70mm挡圈选用 GB/T892 B32,其公称直径 D=32mm H=5mm挡圈用 GB/T67 M6X 16的开槽盘头螺钉固定。当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此在起重时，托杯底部 与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一 方面还需要验算接触面间的压力强度。F2 2二(D12 - D11)式中：p为许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。查表得，Q235钢的许用压强p为225MPa 45钢的许用压强p为570MPa故用托杯材料来进行压力强度校核，即取p=225MPa。:.=10mm杯底厚度：1.3、. = 13mm沟纹宽度：1.5、. = 15mm沟纹深度

16、：、./ 2 = 5mm托杯高度：70mm挡圈：GB/T892 B32螺钉：GB/T67M6X 16所以D10 = (2.4 2.5)d = 96 100mm,取 D10 = 100mmD1 (0.6 0.7)d =2428mm,取D1 25mmD12 = D13 -(2 4) mm = 66 68mm,取 D12 = 66mmF2 2二(D12 Du)44000022: (66 - 25 )MPa =13.65MPa : p满足接触面的压力强度要求。为保证托杯可以转动， 螺杆顶端的挡圈与托杯底部留有间隙，间隙值为34mm因承受力不大，故取值为 3mmD10 = 100mmD1 25mmD12

17、 = 66mmp =13.65MPa挡圈与托杯间隙：3mm根据图1-4，相关尺寸为4手柄的设计与计算板动手柄的力矩：K- Lp=Ti+T2则LpTiT2式中：K为加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150250N,工作时间较长时为100150NoTi为螺旋副间的摩擦阻力矩，-J=F tan伴 +乜)土。2T2为托杯与轴端支承面的摩擦力矩,T2 = (D12+D1) f F/4 o因一般情况下为间歇工作，工作时间较长的情况不多，故取K=200N。36.5T| =4000 tan(3.49 5.32)，：N mm=113140.4N mm2查设计手册得，钢一钢的摩擦因数f -0.1，所以T2

18、 二66 250.1 400004mm 二 91000 N mmLp113140.4 91000200mm = 1020.7 mm手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离,考虑螺杆头部尺寸及手柄材料:Q235 钢4.1手柄材料常用Q235和Q215这里选用 Q235钢。4.2手柄长度Lp工人握手距离，手柄实际长度还应加上卫竺+ (50150) mm2故70Lp =1020.7 九一订50150) = 1105.7 1205.7mm取手柄长度Lp =1150mm °F由于手柄实际长度不应超过千斤顶，因此取Lp = 400mm，使用时可在手柄上另加套管。4.3手柄长度dpLp = 400 mm把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为KLp十F二 FKLp0.1f式中：曰F为手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为_ 讣 F=120Mpa。Q235 时,dp3 200 1150 0.1 120mm 二 26.76mm取 dp 二 27