螺纹千斤顶设计算说明书

1、螺纹千斤顶设计计算说明书1.设计任务书1.1设计题目：设计螺旋千斤顶1.2原始数据最大起重量：F = 50 kN最大升程：H二200 mm1.3设计工作量1.3.1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。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）。1.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；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005 的规定2.1.2选取螺杆材料选择45钢。2.1.3确定螺杆直径按耐磨性条件确定中径d2对于

2、梯形螺纹，其设计公式为:d2 -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 g =1.2 2.5;此处取:：J =1.5,许用压力P =20Mpa 从滑动螺旋传动的许用压强表中查得:人力驱动时，P】可提咼20%故 P>2012000 =24Mpa带入设计公式，得d2 -29.8mm!按国家标准选择公称直径和螺距为：D = d =34mmd2 二d -3 = 31mmdi =d -7 =27mmP =6mm2.1.4自锁验算自锁验算条件是，乞匚=arctan f / cos := arcta nO .08/cos15°= 4.73°-

3、arctannp/二d2=arctan 6/ 30:= 3.64V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 乙 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 二 di -0.5 二 34mm。(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

4、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 二三 232= J(F/A$ +3(T/W 2 < B 其中T为扭矩T =F tan '- d2 /2查表可得j =360MPa.；s/3 =120MPa已知F = 50 kN ，又T = F tan 匚-cb/2 =114.03N m2 2A =1/4© -572.56mmW 胡/代二3 = 3864.7mnf代入校核公式，得二 ca =101.2M

5、Pa二-_ . “ca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 /FL 2.5 4螺杆的临界载荷Fcr与柔度s有关其中(二川/i取2l = H 5t 1.5d = (200 5 1 1.5 34)mm = 256mmi = . I / A = 1 /44 = 27/4mm 二 6.75mm其中I为螺杆危险截面的轴惯性矩。将以上数据代入柔度计算公式，得s =2 256-6.75 = 75.85 _40需进行稳定性校核。实际应力的计算公式为FcrEI / T 2其中 1=426087.05mm464E =2.06 10

6、5MPa将上述数据代入公式得Fcr = 202326.15kNFcr/F 一2.54螺杆满足稳定性要求 2.2螺母设计计算221选取螺母材料选择青铜2.2.2确定螺母高度H'及工作圈数u'H ' = d2 = 1.5 31 二 46.5mmu 二 H '/t 二 465 6 二 7.75mm考虑退刀槽的影响，取实际工作圈数为uu 1.5 =7.75 1.5 =9.25mm川应当圆整，又考虑到螺纹圈数 u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10，故取川=10H' = u't =10 6 = 60mm2.2.3校核螺纹牙强度螺母的其它尺寸见图1 3,螺

7、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 =34mm D?=31mm剪切强度条件为：FDb查表得：.=3040MPa , b=0.65P=0.65 6mm = 3.9mm则剪切强度为50000-：34 3.9 10= 12.01MPa.：.符合剪切强度条件;(2) 弯曲条件校核弯曲强度条件为:6FI二Db J查表得匚b = 40 60MPa， I(D - D?) /2 = (34-31) / 2 = 1.5mm则弯曲强度为6 50000 1.5: 34 3.92 10= 27.71Mpa二 - 6符合弯曲强度条件。D

8、*Da-(LS'LC)D !>4=(L3-L4)Da a=H73P®工Dio* U.4-L5)d国17224配合（1）采用H8配合7（2） 为了安装简便，需在螺母下端（图13）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 M 6 12。2.3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。232结构设计应在 在螺杆结构尺寸见图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, 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， 上端应装有挡板。2.3.3接

9、触面强度校核查表得Q235钢的许用压强为P- 225MPa为避免工作时过度磨损，接触面间的压强应满足F22-二(D12 - D11 )根据图1-4，取相关尺寸为：D11 =0.6d=0.6 34mm = 21mmD10=2.5d=2.5 34mm = 85mm D13=1.8d=1.8 34mm = 62mmD12 = D13 _ 4mm = 58mm50r iP2221.8MPapln(58-212)4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手柄材料的选择选择手柄材料为Q235钢242计算手柄长度Lp扳动手柄的力矩：K LTi T2，则LpT2K取 K = 200 N又Ti

10、 =Ftan(-：匚)旦=114.03N m2T (D12 D11) fF /4= (58 21) 0.083 50/4 =81.96N m,T1+T2 114.03 +81.96cc“ c“.LP-m = 0.980m 二 980mmK200手柄实际长度为：Lp =980 62 100 =1111mmp 2由于手柄长度不超过千斤顶，因此取Lp 二 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Dp，强度条件为KLp0.1d3十f得设计公式为dpKLp0.吓f已知1 =120MPa200 11110.1 120mm 二 26.46mm取 dp = 30mm244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 16 2.5底座设计2.5.1选择底座材料选择底座材料为HT 200，其L '二2MPa2.5.2结构设