螺旋千斤顶设计计算说明书

1、设计计算说明书12设计任务书1设计任务书1.1设计题目：设计螺旋千斤顶（参考下图a）1.2原始数据最大起重量F =45kN最大升程H = 200mm1.3设计工作量1.3.1绘制出总装配图一张（参考下图b），标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表。1.3.2编写设计计算说明书一份 （包括封面、目录、设计任务书、计算内容和设计步骤、 参考资料等）。(a)计算内容和设计步骤2计算内容和设计步骤2.1螺杆的设计与计算2.1.1螺杆螺纹类型的选择选择梯形螺纹，牙型角«=30 ?，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松 动；它的基本牙型按 GB/T5796.1-2005的规定。2.1.2选取螺杆材料

2、选择45钢。2.1.3确定螺杆直径按耐磨性条件确定中径 d2对于梯形螺纹，其设计公式为:材料:45钢d = 32mm d2 = 29mm dr = 25mmP = 6mmd2 一 0.8 . F/p对于整体式螺母，为使受力分布均匀，螺纹工作圈数不宜过多，宜取门-1.2-2.5;Dia-1( 1 7-1 gid此处取门=15许用压力P=2Mpa从滑动螺旋传动的许用压强表中查得:人力驱动时，P 1可提高20%故 P 二2012000 =24Mpa带入设计公式，得d2 亠24.5mm按国家标准选择公称直径和螺距为：D = d = 32mmd2 二 d3 二 29mmd2 = d -7 二 25mmP

3、 = 6mm2.1.4自锁验算自锁验算条件是 ：匚二 arctan f / cos := arcta n0.08/cos15°= 4.73°'V -arctan np/ 二d2二 arvtan 6/29 二= 3.77°'"v且螺纹中径处升角满足比当量摩擦角小1 °,符合自锁条件。2.1.5结构设计根据图1-2进行螺母的结构设计(1 )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。(2)为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径

4、d4应比螺杆小径d1约小0.20.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5P ,取 d4 = dj -0.5 二 28.5mm。(3 )为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。(4)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。2.1.6螺杆强度计算螺杆受力较大，应根据第四强度理论校核螺杆的强度 强度计算公式为：二 ca _；23 2二.F/A2 3T/W 2 < 'c I其中T为扭矩T =Ftand2/2查表可得二s =360 MPa卜s/3 =120MPa已知F

5、二45kN，又T = Ftanivj '- d2 /2 =97.52N m2 2A=1/4：d2 = 490.625mm33W 二-：d3 = 3066.4mm3代入校核公式，得二 ca =107MPa二 ca 卜 1满足强度要求。2.1.7稳定性计算细长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。Fcr/F _2.54螺杆的临界载荷Fcr与柔度's有关其中 s =川/i取)=2I 二 H 5t 1.5d 二(200 5 1.5 3.2) mm 二 278mmi = I / A =1/2d<i = 25/4mm =6.25mm其中l为螺杆危险

6、截面的轴惯性矩。将以上数据代入柔度计算公式，得s =2 278,6.25 =88.96 _ 40需进行稳定性校核。实际应力的计算公式为Fcr2EI/ 叫2其中 I 二a =i2 旦=314004E =210GPa将上述数据代入公式得Fcr =210309.4kNFcr /F -2.5 4螺杆满足稳定性要求2.2螺母设计计算材料:青铜2.2.1选取螺母材料选择青铜222确定螺母高度 H'及工作圈数U'H'= d2 =1.5 29 = 43.5mmu'二 H'/t =43.5 - 6 = 7.25mm考虑退刀槽的影响，取实际工作圈数为u' =u 1.

7、5=7.25 1.5 =8.75u'=9H'二 54mm川应当圆整，又考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故宜大于10，故取川=9H '二 u't = 9 6 = 54mm2.2.3校核螺纹牙强度螺母的其它尺寸见图1 3，螺纹牙多发生剪切与弯曲破坏。由于螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。(1)剪切强度校核已知 D =d =32mm D2 =d2 =29mm剪切强度条件为：Db<查表得：=30 40MPa , b = 0.65P = 0.65 6mm 二 3.9mm则剪切强度为45000:32 0.65 3.9 9= 12.76MPa.：

8、.符合剪切强度条件;（2）弯曲条件校核弯曲强度条件为:3Fh2二Db J查表得；c =40 60MPa , h=0.5P=0.5 6mm = 3mm则弯曲强度为3 45 3=29.44Mpa兀汉32x3.9汉9二 - 6符合弯曲强度条件。i.5J殳IDii JD JaH/3D13Dy (2,4-*2.5)dDi； = 013 (2*1)(1110ht*(C.6-0.7)d-42.2.4配合H（1）采用一8配合。7（2）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。（3）为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，查表选择紧定螺钉 GB/T71 -1985 M6 1

9、2。选择Q2352.3托环的设计与计算2.3.1托杯材料的选择选择托环材料为Q235钢。2.3.2结构设计结构尺寸见图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， 应在托杯 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。2.3.3接触面强度校核查表得Q235钢的许用压强为IP I - 225MPa为避免工作时过度磨损，接触面间的压强应满足Pf - < I p 二(- D“)4根据图1-4，取相关尺寸为：D“ =0.6d =0.6 32mm = 20mmD10 =2.5d =80mmD13 =1.8d 二 58mmD12 = D13 一 4m

10、m = 54mm45: (542 -202)= 16.3MPa接触面压强满足要求，选材合理。2.4手柄的设计计算2.4.1手柄材料的选择材料:Q235选择手柄材料为Q235钢 2.4.2计算手柄长度Lp扳动手柄的力矩：K Lp -T1T2，则LpTi T2K取 K = 200Nd2又 =Ftan(V r -；)2 =97.51N m2T2 = (D12 D11) fF /4= (19.2 66) 0.083 45/4 =66.6N mT1 T297.5166.6200m = 820.55mm手柄实际长度为:Lp 二 350mm dp 二 30mmLp =820.55 58100 =950mmP

11、 2由于手柄长度不超过千斤顶，因此取Lp = 350mm ,使用时在手柄上另加套筒。2.4.3手柄直径dp的确定把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径D p，强度条件为KLp0.1d3十f得设计公式为dpKLp0.1f已知二F =120MPadp3 200 9620.1 120mm 二 25.11mm取 d p 二 30mm2.4.4结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环，并用螺钉固定，选择开槽沉头螺钉GB/T67 M8 162.5底座设计2.5.1选择底座材料选择底座材料为 HT200，其I- Jp =2MPa材料：HT200斜度：K二丄102.5.2结构设计由图1-7可得底座的相应尺寸:H 220mmDe 二 62mmD7 二 106mm= 200mm二 10mmH1DeD7=(H 20)mm 二(2002