螺旋千斤顶设计过程

《螺旋千斤顶设计过程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、(一)设计题目及材料选择1.1　设计要求设计简单千斤顶的螺杆和螺母级其他结构的主要尺寸。起重量F=60KN；，起重高度为230mm，材料自选.。传力螺旋传动要求以小的扭矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，每次的工作时间较短，工作速度也不高，通常有自锁能力，所以千斤顶设计采用此结构。本设计在满足要求的情况下，本着尽量节省材料的原则，够用即可，不留太多的余量。图1：千斤顶示意图1.2　主要零件的常用材料螺杆：45#钢，采用带有外螺纹的杆件螺母：铸铝青铜，带有内螺纹的构件底座：灰铸铁HT200带1：10斜度手柄：Ｑ2351.3　千斤顶结构示意图（

2、二）螺杆的设计计算2.1螺杆材料及牙型选择12选用45钢6.8级，螺杆螺纹类型选择梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=300，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GB5796.1—2005的规定。2.2耐磨性计算滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，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]。假设作用于螺杆的轴向力为Ｆ（N），螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到

3、垂直于轴向力的平面上的面积）为A（），螺纹中径为d2（mm），螺母旋合长度为H¢（mm），螺纹螺距为p（mm），螺母大径为D（mm），螺纹工件圈数为z＝H¢/p。则螺纹工作面上的耐磨性条件为：P=F/d2hz=Fp/d2hH¢令=H¢/d2，则H¢=d2代入上式得：d2对于梯形螺纹，h=0.5p，则：式中，为材料得需用压力，单位为，按照低速取值，取＝20，取。代入计算得：d2=40.00根据梯形螺纹国家标准（ＧＢ5796.2－2005），以及螺杆稳定性的初步估算，选取以下参数的梯形螺纹：公称直径d=44,螺距p＝7；螺纹中径；　　螺纹工作圈数z

4、=H¢/p=7.9<10，满足设计要求。2.3验算螺纹的自锁条件千斤顶有自锁要求，自锁条件为：　　其中p/d2=3.15o12式中：y为螺纹中径处升角；rv为当量摩擦角取=0.093代入计算得：=3.15o==arctan0.093=5.32o有,并且满足螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°，故满足自锁条件2.4螺杆强度校核螺杆工作时承受轴向压力Ｆ和扭矩T的作用。螺杆危险截面上既有压缩应力；又有切应力。根据第四强度理论求出危险截面的计算应力，其强度条件为：其中：Nd1(即危险截面)，d1=36mm－螺杆材料的许用应力(MPa)强度校核：=68

5、.2Mpa[]=，因此满足强度要求。2.5稳定性校核对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力Ｆ=5.32oT=.6Nmm=68.2Mpa12大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力Ｆ必须小于临界载荷，则螺杆的稳定性条件为：式中：Ssc——螺杆稳定性的计算安全系数；     　Ss－螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋（如起重螺杆等）,Ss=2.5～4.0    　　——螺杆的临界载荷；计算螺杆柔度：s=l/i，此处，为螺杆的长度系数，设计时取＝2;l为螺杆的工作长度，当螺杆一端以螺母支承时，则以螺母中

6、部到另一端支点的距离，作为工作长度l；i为螺杆危险截面的惯性半径，i=d1/4；所以s=l/i=23314/36=73.6>40，图2：螺杆结构示意图故应用欧拉公式计算临界载荷：=2EI/（l）2式中：E——螺杆材料的拉压弹性模量，；     I——螺杆危险截面的惯性矩，I=d34/64代入数据计算得：=2EI/l=3.4/=N所以：Ssc=/F=6.4>4，满足稳定性要求。s=73.6>40=NSsc=/F=6.4>4122.6螺杆其他结构设计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。手柄孔径的大小根据手柄直径dp决定，d

7、k≥dp十0.5mm。为了便于切制螺纹，螺纹上端设有退刀槽。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。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，挡圈用螺钉固定在螺杆端部。图2中各参数的具体设计数值为：D13=1.8d=79.2；（三）螺母的设计计算螺母材料一般可选用青铜，耐磨性较好。3.1确定螺母旋合长度H¢及螺纹工作圈数z螺母旋合长度H¢=φd2（H应圆整为整数）螺纹工作圈数z=H¢/p，实际螺纹圈数z¢=7.9+1.5=8.4，圆整为9。考虑到螺纹圈数z越多，载荷分布越不均，故z不宜大于10，否则应改

8、选螺母材料或加大d。H¢=z¢p=63mm。3.2校核螺纹牙强度螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。如图3所示，如果将一圈螺纹沿螺母的螺