机械设计螺旋千斤顶设计

1、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=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/T5796.12005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=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

2、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。p=QPd2hH<p令=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得d2>=QPhp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)。f值选取： 对整体式螺母，f=1.22.5， 对剖分式和兼做支承螺母，f=2.53.5.此处f取1.5。因为千斤顶的螺杆与螺母的相

3、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：d20.8Qp=0.8*200001.5*20=20.65根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.22005和表GB/T5796.32005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=d2=25.5*1.5=38.25,螺旋圈数=HP = 365 =7.65810(圈)1.4自锁验算自锁条件：v式中：v螺纹副当量摩擦角， v = arctgfv =arctg(f/cos) 为螺纹升角摩擦系数f由查

4、表可知，f= .110.17，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=/2=30/2=15°=arctannpd2=arctan1×53.14×38.25=2.38°v=arctanfcos15°=arctan0.17cos15°=9.98°=2.38°v=9.98°符合自锁条件1.5螺杆强度校核ca=2+32=(4Qd12)2+3(16T1d13)2式中：螺杆材料的许用应力(MPa )， 有= s/35。T1=Qtan+vd22查表可知s=355 =/3=118.3经

5、计算的 T1=41909.1ca=80.7=118.31.6螺杆的压杆稳定性计算ssc=QcQs其中Qc由s=l/i(u=2)确定计算可得:Ssc=4.043.51.7螺母螺纹牙强度校核 剪切强度条件（危险截面为aa）=QuDb=Qdbub=Quh/2Db2/6=3Qhdb2ub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=(D-D2)/2； b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 =8.74=30 b=9.918b=402. 其他零部件的设计计算2.1螺母悬置段强度计算 ¾¾ 求螺母外径强度条件为：近似ca=(

6、1.21.3)Q/4(D32-D2)由参考文献可知 青铜𝜎𝑠=100Mpa，对于塑性材料=sns,一般ns=1.22.5.则 =40Mpa带入计算得 D3>=39.34由经验公式D3=(1.61.8)D,取D3=45mm，D4=59mm2.2螺母凸缘的强度计算接触面挤压强度计算： ca=Q（4）D42-D32p𝜎𝑝-螺母的许用挤压应力，Mpa，𝜎𝑝=（1.51.7）𝜎𝑏 𝐷4-螺母凸缘大经，mm，𝐷4=（1.31.4）Ү

7、63;3 取D4=59mm,计算得ca=17.5MPa<p凸缘根部弯曲强度计算：ca=MW=QD4-D32D3a2ba-凸缘高度，mm，a=H/3带入计算得：ca=3.428<b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c=0.1, p=200N计算得：T1=41909.1N·mmT2=33107.5N·mmLp=375.1mm手柄实际长度L=Lp+D13=423.1mm。 取长度为425mm手柄直径确定：b=MW=32PLdp3b将b=158Mpa带入计算得： dp>16.9mm取dp=20mm2.4托杯的设计 材料：托

8、杯用来承重可用Q235钢模锻制成D10=（2.42.5）d=58mmD11=(0.60.7)d=20mmD13=(1.71.9)d=48mmD12=D13-(24)=45mm取=8mmh=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)，铸件的壁厚应取812mm，取=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110的斜度H1=H+20=250mmD6=D3+5=50mmD7=D6+H15=100mm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