螺旋千斤顶设计指南(矩形螺纹)

1、标 注 最 小 尺 寸AA3 优点：优点： 构造简单、传动比大，承载能力高，加工方构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、工作可靠、易于自锁。便、工作可靠、易于自锁。 特特 点点缺点：缺点： 工作速度不高、摩擦阻力大，传动效率低、工作速度不高、摩擦阻力大，传动效率低、磨损大。磨损大。最大起重量F =25KN最大起升高度H=160MM1 1、设计一人力驱动的螺旋千斤顶，起重载荷设计一人力驱动的螺旋千斤顶，起重载荷F=25KN,F=25KN, 最大高度最大高度160mm160mm；2 2、了解螺旋千斤顶的工作原理，掌握其设计了解螺旋千斤顶的工作原理，掌握其设计方法；方法；3 3、进行强度和耐磨性

2、计算，并计算其效率和、进行强度和耐磨性计算，并计算其效率和自锁性自锁性；4 4、完成本型号千斤顶总装图一张，零件图完成本型号千斤顶总装图一张，零件图四四张；张；1.1螺杆螺纹类型的选择螺纹的牙型有矩形、梯形与三角形，常用的是矩形螺纹。为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中，其配合可选为H8/h8H11h11。螺纹的径向间隙很小，在强度计算时不予考虑。选矩形螺纹，配合H8/h81.2选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。此题选45钢。1.3确定螺杆直径螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即式中 为螺杆许用

3、压应力等于屈服应力除以安全系数。屈服应力为355MPa，安全系数S取5，所以 =71 MPa。3 . 141Fd所以d124.1mm. 取圆整=28mm.对于矩形螺纹，先根据经验公式求得螺距P的近似值 =7mm。然后参照梯形螺纹标准确定P值为7。螺纹牙高度 h=3.5mm。螺杆直径 =35mm d2=d-p/2=31.5mm。选矩形螺纹配合H8/h8选45钢d=35mmp=7mmd1=28mmh=3.5mm d2=31.5mmPdd141dP螺纹副材料滑动副速度 (mmin-1)许用压强/MPa钢对青铜低速151825111871012钢-耐磨铸铁61268钢-灰铸铁2.4612131847钢

4、-钢低速7.513 淬火钢-青铜6121013注：2.5或人力驱动时，p可提高20%；螺母为剖分式时，p应降低15%-20%。滑动螺旋传动的许用压强项 目许用应力/ MPa钢制螺杆=S/35 S为材料的屈服极限/ MPa螺 母材料许用弯曲应力b许用切应力青铜40603040耐磨铸铁506040铸铁455540钢（1.01.2）0.6注：静载荷许用应力取大值。滑动螺旋副材料的许用应力1.4自锁验算理论上自锁条件为 ，式中：为螺纹中径处升角； 为当量摩擦角（当量摩擦角 =arctanv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1。千斤顶在润滑条件下 查教材表，v取0.09 = arctan(

5、z p / d2) =arctan0.1=5.71故，=4.05 -11.5结构 螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需加大直径，其结构见图2。手柄孔径 根据手柄直径 确定， mm。为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比 小约0.20.5mm，退刀槽的宽度取为1.5P。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部应有倒角或制出稍小于 的圆柱形凸台。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆的下端必须安置钢制挡圈，挡圈用螺钉固定在螺杆端部，尺寸见图。1.6螺杆强度计算螺杆材料的许用应力值:71118.333MPa 计算当量应力值=45.6MPa，小于许用应力值，因此强度校核通过=45.6MPa

6、通过螺母圈数为Z=6螺母高度H42mm =13.54MPa b=39.56MPa合格2312212 . 034dTdF ) tan(22dFT2.1选取螺母材料螺母一直处于高应力作用下，材料此处选择用青铜。2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数Z螺纹圈数Z和螺母高度H 螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出，即式中， 为螺纹中径；h为螺纹牙高度；p为螺纹牙表面许用压力，其值可查阅教材或手册。考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为ZZ1.5Z=5.35。圆整后为6螺母高度 2phdFZmmPZH422.3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。材料许用切应力 取 30 4

7、0 MPa材料许用弯曲应力b 取 40 60 MPa螺纹牙底宽度 b=0.5P=3.5mm。根据公式：计算得：螺母的抗剪强度 =13.54 MPa 螺母的抗弯强度 b=39.56 MPa 最大起重量F=25kN即满足条件，螺杆不会发生失稳。dHHl5 . 12/ crFilAIi 484110016. 364mdI24211015.64mdAi28571.66400013. 01340212dFcrkNFcr44.132，螺杆不是大柔度杆，所以临界应力由经验公式得出。达到最高起升高度时螺杆稳定，不会发生失稳。 托杯用来承托重物，可用铸钢铸成（ZG35或ZG45），也可用碳钢模锻制成（Q235）

8、，其结构尺寸见图4。其中 ； 。为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上表面制出切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装置挡板。直径配合可取H11/a11。当螺杆转动时，托杯和重物都不转动。因此，在起重时，托杯底部与螺杆的接触面间有相当滑动。为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面要限制接触面间的压力，其许用压力可取为P=1520MPa，由此可确定托杯直径 为dD)7 . 06 . 0(2dD)5 . 24 . 2(32244DPFD2D托杯材料选择Q235钢。托杯和螺杆采用H11/a11配合。D3=84 mm =21mm， =46mm选Q2352D4D式中P=18Mpa

9、， =21mm, D3=84 mm得： ，取整为 =46mm2DmmD09.4544D5.1手柄材料常用Q235和Q215。此处选择Q235钢。5.2手柄长度Lp板动手柄的力矩：KLp=T1+T2 则 式中：K加于手柄上臂力，间歇工作时，约为150250N。T1螺旋副间的摩擦阻力矩，T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩， T2 = (D2+D4) F/4。 (取0.06)则 KTTL21p。2)tan(21dFTvKTTL21p手柄计算长度 是螺杆中心到人手施力点的距离。考虑螺杆头部尺寸及手握长度，取手柄实际长度 。手柄实际长度不应超过千斤顶的最小高度，使用时可在手柄上另加套管。K取200N。T1=

10、67.73N mT2=25.125N mLp=90.282/200=464.27mmLw=464.27+10.5+100=574.5mm 圆整后取575mm5.3手柄直径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为 F 故 dp 19.76mm dp取20mm 式中：F手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q235时，F=120Mpa。)15050(22DLLpw3ppFd1 . 0KL3Fp 1 . 0KLT1=67.73N mT2=25.125N mLp=464.27mm Lw=575mmdp=20mm5.4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，并用螺钉或铆合固定，其结构见图。根据 GB/T 891 - 1986 选用螺钉紧固轴端挡圈，根据Dp=20mm，选取B型挡圈，公称直径28mm，符合设计要求GB/T 891-1986B型挡圈公称直径28mm底座常用铸铁（HT100或HT150），此处选用HT100。铸件的壁厚 不应小于810mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按1：5的锥度设计，如图所示。图中 H1+H-a=160+28=188mmD8D1=78.4mm圆整得79mm. D5=D+（510）mm =65mmD6=D5+ =97mmD7= =159.16mm圆整后得160