螺旋千斤顶设计参考

1、螺旋千斤顶设计任务书学生姓名陈嵩专业年级10级车辆工程设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1. 最大起重t F= 40 kN；2. 最大升距 =190 mm。设计工作量：1、2. 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;3. 编写设计计算说明书一份。2012年 月指导教师签名:螺旋千斤顶设计计算说明书院 系工程技术学院2012年12月13日目录1. 螺杆的设计与计算2螺杆螺纹类型的选择2选取螺杆材料 2确定螺杆直径2自锁验算3结构3螺杆强度校核5螺杆的稳定性计算62. 螺母设计与计算7选取螺母材料7确定螺母髙度H及螺纹工作圈数u7校核螺纹牙强度8结构要求93. 托杯的设计与计算

2、94. 手柄设计与计算11手柄材料11手柄长度Lp 111213手柄直径dp 12结构5. 底座设计设计与说明结果1螺杆的设计与计算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。渥纹：梯形螺螺纹选用梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角a =30,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB/-2005的规定。纹选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45. 55等。螺杆材料：45选择45钢。确定螺杆直径钢根据教材式（5-42）得-Y加0刃对于梯形螺纹，h=,则d. 0.8 ；-Ulp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

3、数不宜过多，故取0 = 1.22.5,此处取0 = 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=18MPao故)40x10c 二 u.o、nini nq.m“ 1.2x18由课程设计手册，查标准GB/T与GB/T ,得公称直径d=40mm螺距P=7mmd=40mm内螺纹大径D二41mmP=7mm外螺纹小径dF32mmD二41mmdi 二 32mmDi 二 33mmd2=D2=nP11/ = arctanml.= 3.49=arctan0.09=arctancosl5= 5.32#=349。0严532。内螺纹小径Di二33mm内外螺纹中径ch二D 2二自锁验算对传力螺

4、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fI/ (px.= arctan :=arctan fvCOS0式中：肖为螺纹升角；久为当量摩擦角；九为螺旋副的当量摩擦系数,/为摩擦系数，0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a = 30。的等腰梯形螺纹，其牙侧角/7 = - = 15,则21x7=arctan I /rx36.5因为0 = 349。5久一1。= 432。，所以自锁性可以保证。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。手柄孔径山的大小根据手柄直径决定，血鼻山十，由后计算可知dp=27mm, 所以取dk

5、=28mmock 二 28mmd：=为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径山应比螺杆 小径山约小取dt=o退刀槽的宽度可取为。为了便于螺杆族入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于山的圆柱体。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。Lpr12JI10TJiK1 一底厘2- J5 环3- U4- 嚟杆5- 幄母6- 聚定螺钉7- 手柄8- 档坏9 一煤钉10托杯12-ttBDi：F70mm=60mmH+H =246mm如图1-2,则有退刀槽宽度二Di：i=d二68、76mm,取 Dn

6、=70mm、d二56、64nmb 取即 60mmH+H =190+56二246mm (H 为后面计算得)螺钉外径=10mm挡圈外径 d+(610)=4650mm閔1 2挡圏:GB/T891 B50螺钉:GB/T68M6X16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 M6X16,螺纹规格由M6,公称长度7= 16mm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。其强度条件为其中扭矩T = F tan(0 + Sx式中：S阳为螺杆稳定性的计算安全系数；S,.为螺杆稳定性安

7、全系数，对于传导螺旋S“=2.54.0；作为螺杆的临界载荷，No螺杆的临界载荷Fcr与柔度4.有关入=/ / i式中：“为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关；/为举起重物后 托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l = H + 5p + （A16）； j为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A =则=牛（I为螺杆危险截面的轴惯性矩）当螺杆的柔度人40时，可以不必进行稳定性校核。/ = 2S5mm螺杆一端固定，一端自由，则长度系数“ = 2.00/ = 190+5 x 7 + （1.4 1.6） x 40mm = 281 289幵，取/ = 285mm刚4貢x32464mm4 =51471 .8

8、5/?/?/4心 3221 = = mm = Smm44则，2 = /=2x285=71 254Qi 8所以需要进行稳定性校核。临界载荷打可按欧拉公式计算，即式中：E为螺杆材料的拉压弹性模量，E = 206xl0MPd所以有兀206乂10*51471.85（2x285）2N = 322097.26N.322097.2640000= 8.05 4F（r =322097.26/V=8.05所以，满足稳定性条件。2螺母的设计与计算选取螺母材料螺母材料:ZCuSnlOPl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ZCuSnlOPh确定螺

9、母高度H及螺纹工作圈数u螺母高度丹=她 =12x36.5mm =43.8mm考虑到螺纹圈数U越多，载荷分布越不均，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Hu =P 43.8=6.26 10考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u = u+（u应圆整）。u =8II =56mm所以，U =11+=+=圆整得，U =8螺母高度 H = u P二8X7mm二56mm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13。螺纹牙危险截面的剪切强度条件为Ft =rTtDbu螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为6FIDb2u式中：b为螺纹压根部的厚度，血，对于拒

10、形螺纹，对于梯形螺纹，b=,P为螺纹螺距;/为弯曲力臂，晌心 卜为螺母材料的许用切应力,MPa；b,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r=3040MPa, a-J=4060MPa,取r=35MPa, bJ=50MPa。b = 0.65 x7 = 4.55/z?/?f4 rnin 一 36.5 mmI = 2.25mm2带入校核公式:40000Nttx4 nmi x 4.55 mm x 8= 8.53MPai-(0.63 = (1.6 1.8) = 65.6 738”,= 70mm4 =(1.3 1.4)3 = 91 98小= 95mma = Hr/3 = 56/3m

11、m = 18.67/wn,取g = 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1一4。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14可得：托杯厚度 5 = 8 12/nm ,取 5 = 10”杯底厚度为1.33 = 13mm沟纹宽度l.5d = l5mm沟纹深度J/2 = 5mm托杯高度(1518) = 6072劝，取托杯高度为70mm挡圈选用GB/T892 B32,其公称直径D二32mm, H=5mm；挡圈用GB/T6

12、7 M6 X 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 方面还需要验算接蝕面间的压力强度。3 = 10/77777式中：p为许用压强，应取托杯与螺杆材料W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.根据图1-4,相关尺寸为D10 = (2.4 2.5)6/ =96-100mm, C)IO = 100mmDn = (0.6 0.7) = 24 28mm,= 25mmDe = )13

13、一 (2 4)川=66 68/?7/?z,= 66mm所以F40000/P = 77、 MPa = 1365MP v 川(Dr Df|)/r(66 一 25*)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3mmo杯底厚度：1.3J = 1 3/77/77沟纹宽度：1.56 = 15mm沟纹深度：3/2 = 5mm托杯高度：70mm挡圈：GB/T892 B32螺钉:GB/T67M6X16）（）= 100mm Du = 25mm D1 = 66mmp = 13.65MP挡圈与托杯间隙：3mm手柄材料:Q235 钢4手柄的设

14、计与计算手柄材料常用Q235和Q215o这里选用Q235钢。手柄长度厶板动手柄的力矩：KLfTM 则式中：A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100150N。7；为螺旋副间的摩擦阻力矩，7； = Ftan(肖 + 似)守。玉为托杯与轴端支承面的摩擦力矩，爲二(D12+Dh) f 刃4。因一般情况下为间歇工作，工作时间较长的情况不多，故取后200N。T、= 4000x tan(3.49+5.32)x 字 N mm = 113140.47V mm查设计手册得，钢一钢的摩擦因数/=0.1,所以丁 (66 + 25)x0.1x40000.oinnnv7 =

15、 N nun = 91000N mm24则113140.4 + 91000200mm = 1020.7mm手柄计算长度厶是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及 工人握手距离，手柄实际长度还应加上字+ (50150) mm。故Lp = 1020.7 +(50 150) = 1105.7 1205.1mmLp =4002取手柄长度Lp =1150mm。由于手柄实际长度不应超过千斤顶，因此取厶;=400”，使用时可 在手柄上另加套管。手柄长度4把手柄看成一个悬臂梁按弯曲强度确定手柄直径d其强度条件为I KL式中：h为手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q235时,p=120Mpao“卩=27

16、2 汕50=26.76讪0.1x120取 dp = 27mm。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捞环（图1 6）,并用螺钉或钾合固定。因手柄直径d =27小所以由GB/T891-1986,选取挡圈GB/T891 B35,挡圈：GB/T891 B35螺钉：GB/T68 M6X16其公称直径D二35mm, II二5mm；螺钉选用GB/T68 M6X16的开槽沉头螺钉。底座材料：HT2006 = 15mm5底座设计底座材料常用铸铁(HT150及HT200)(图1-7),此处选用HT200,铸 件的壁厚6不应小于812mm, 6选取15mm,为了増加底座的稳定性，底部 尺寸应大些，因此将其外形制成1 ： 10的斜度。图中H = H + (14 28)mmD