螺旋千斤顶设计 .doc

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1、螺旋千斤顶设计说明书学院班级设计者指导教师成绩2010年10月27日设计题目：设计一螺旋千斤顶设计条件：1、起重重量F=40kN；2、起重高度H=200mm。设计工作量：绘制总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；编写设计说明书一份。1.螺旋起重器设计方案确定与材料选择1.1结构设计方案以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。螺旋起重器（千斤顶）是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。手动螺旋千斤顶主要包括底座、棘轮、圆锥齿轮副、托杯、传动螺纹副等部分。千斤顶最大起重

2、量是其最主要的性能指标之一。千斤顶在工作过程中，传动螺纹副承受主要的工作载荷，螺纹副工作寿命决定千斤顶使用寿命，故传动螺纹副的设计最为关键，其设计与最大起重量、螺纹副材料、螺纹牙型以及螺纹头数等都有关系。手动螺旋千斤顶在满足设计性能和要求的前提下，从结构紧凑、减轻重量、节省材料和降低成本考虑。在给出千斤顶最大起重量、传动螺纹副材料及其屈服应力、螺纹头数等基本设计要求和圆锥齿轮副等已定的情况下，可从螺纹副设计着手考虑，使螺纹副所用材料最少，即在满足设计性能的情况下，传动螺杆、螺母所占体积最少。1.2选择主要结构材料1.螺杆材料要有足够强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，

3、硬度220~250HBS2.螺母材料除要有足够强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用铸铝铁青铜（）。2.滑动螺旋起重器的设计计算2.1耐磨性计算耐磨性条件校核计算式为（1）式中，F──螺杆所受轴向载荷，/；──螺纹中径，/；h──螺纹工作高度，/。h＝0.5(d－D1)，d为螺杆大径，D1为螺母小径；──螺纹工作圈数，一般最大不宜超过10圈。，H为螺母高度，P为螺纹螺距。[p]──螺旋副材料的许用压力，/。可取。对梯形螺纹，h＝0.5P，式（1）可演化为设计计算式：(2)由于一般情况下=1.2~2.5，取=1.9（梯形螺纹）；查表5-12，[p]取22Mp

4、a取=2.0=24.74mm查表，取：公称直径中径小径大径螺距=9.8H=58.9mm所以，μ=9.82.2自锁性校核计算自锁条件是y≤jv，式中：y为螺纹中径处升角；jv为当量摩擦角（当量摩擦角jv=arctanfv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。查教材表6.7，fv取0.09y=arctan(np/pd2)=arctan（16/3.1431）=3.5°fv=arctan0.09=5.14°故，y=3.5°

5、四强度理论校核螺杆的强度。强度计算方法参阅教材公式(6.23)，≤[s]其中扭矩=40×103×tan(3.5°+5.14°)×=94.2N·m式中：y为螺纹中径处升角，fv为当量摩擦角。查手册，45钢，=355MPa[s]====118.3MPa又因为d1=28mm故，=68.4MPa≤[s]=118.3MPa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。Fcr/F³2.5~4螺杆的临界载荷Fcr与柔度λs有关，λs=ml/i，m为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l＝H+5

6、t+(1.4~1.6)d，i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=pd12/4，则(I为螺杆危险截面的轴惯性矩)当螺杆的柔度λs＜40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。计算柔度（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和iI===3.0×10-8m4==7×10-3m（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度ll＝H+5p+(1.4~1.6)d=200+5×6+1.5×34=281mm(3)计算柔度查教材，m取2(一端固定，一端自由)查机械设计手册，E取205GPaλs=ml/i==80.29稳定性计算（1）计算临界载荷FcrFcr==191.98×103N(

7、2)稳定性计算=4.80³2.5~42.4螺母螺纹的强度计算螺杆强度校核正确如将一圈螺纹牙沿螺母的大径D展开，则可看作宽度为的悬臂梁。螺母每圈螺纹所受的平均压力为，并作用在以螺纹中径D2为直径的圆周上，则螺纹危险截面a－a上的剪切强度条件为：螺纹危险截面a－a上的弯曲强度条件为：式中──螺纹牙根部的厚度。，P为螺纹螺距;──弯曲力臂，/mm。；──螺母材料的许用切应力；可取＝；──螺母材料的许用弯曲应力；可取＝。：取螺纹牙的剪切强度安全螺母螺纹强度校核正确取故螺纹牙的弯曲强度安全。2.5螺母外径与凸缘的强度计算在起重载荷F作用