千斤顶课程设计

百度寸库-百度寸库-让每个人平等地提升自我---螺旋千斤顶的设计步骤如下:计算项目计算及说明计算结果i.螺杆的设计与计算i.螺杆的设计与计算螺杆螺纹类型的选择牙形角a=30°的单线梯形螺纹螺杆材料：55钢螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。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。千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。因此选用的螺杆螺纹是牙形角a=30°的单线梯形螺纹。选取螺杆的材料确定螺杆直径兀dhu2FP<选取螺杆的材料确定螺杆直径兀dhu2FP<兀dhH2［P］（文献：机械设计）所以有d2、、FP,,,^丽而；（文献：机械设螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。在此选用的是55钢。按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。计算过程：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］。计）对于等腰梯形螺纹广,h=0.5P,有d=0.8,——，。对于等腰梯形螺纹2V[p]一般取〜，所以此处。取因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以

两者的材料均选为钢，由查表可知，许用压力［p］取为10MPa。[p]=10MPa计算项目计算及说明计算结果

[p]=10MPa计算项目计算及说明计算结果20000螺杆螺纹中径d>0.8氏25.955mm,222.2义10根据求得的此螺纹中径，查表GB/—2005和表GB/—2005有：（文献：机械设计手册）公称直径d=32mm，螺距P=10mm，螺杆小径d=d-11=21mm1d=d-5=32-5=27mm>25.955mm，螺母大径2D=d+1=32+1=33mm，螺母小径D=d-10=32-10=22mm，螺母中径1D=d=27mm，螺母高度22H=M=1.9X27=51.3mm，旋合圈数2H一一u==5.13氏6（圈）<10（圈）。P自锁验算螺杆尺寸：P=10mmd自锁验算螺杆尺寸：P=10mmd=32mmd=21mm1d=27mm2螺母尺寸：D=33mmD=22mm1D=d=27mm22H=51.3mmu=6式中：W为螺纹中径处升角；P,为当量摩擦角（当量摩擦角p『arctanR/为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°）。rW<Q=arctancosp=arctan/）（文献机械设计）P=a/2=15。f^当量摩擦系数；f：摩擦系数；p：牙侧角，p=P=a/2=15。摩擦系数f由查表可知，

f=0.11~0.17，由于千斤顶的运动速度是很低的，所以摩擦系数按起动时区最大f=0.17nP1x10…0值017。W=arctan=arctan=7.26同兀d、3.14x252磊=隽=以98。W=7.26。隼=9.98。u符合自锁条件隼至少为8。，所以有W=7.88。叫=9.98。合自锁条件。结构(见图1—2结构(见图1—2)螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7,因d=30mmVd=26.8mmkd=20.6mm4=15mm此需要加大直径。手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定，dkNdp十。由后面的计算可知手柄的直径d=25mm,所以d1=26+0.8=26.8mm。k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d=d一0.4=20.6mm。41退刀槽的宽度可取为=15mm。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D=45mm,H=5mm安置钢制挡圈(GB/T891-1986)D=45mm,H=5mm,挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)M6x16固定在螺杆端部。M6x16计算项目螺杆强度计算计算及说明计算结果计算项目螺杆强度计算~~对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计算方法参阅教材公式，其中扭矩、dT=FtanM+p/、2，式中w为螺纹中径处升角，隼口为当量摩擦角。对受力较大的螺杆应根据第四强度理论交合螺杆强度：-仁、〜T、「、o=、B+3T2=.（—）2+3（）2<[O]或caAAWT1~~~4T、.、o=F2+3（）2<[o]（文献机械设计）caA,dF（N）螺杆所受的轴向压；A（mm2）：螺杆螺纹的危险截面面积；WT（（mm2）：螺杆螺纹段的抗扭截面系数；d]（mm）螺杆螺纹小径；T（N•mm）；[o]（MPa）：螺杆材料的许用应力，由前面可知螺杆的材料是55号钢，查表得其屈服强度o=900MPa，所以其许用应力o=900MPasso[o]=，由于千斤顶的载荷是稳定的，许用应力取3~5最大值有[o]最大值有[o]=o900=300MPa。[o]=300MPa计算：T=Ftan(w+Q)g=20000xtan(7.26。+9.98。)x1=83785.57N•mm；/4To=F2+3()2出206.802MPao<[o]o<[o]，符合强度ca计算的条件。o工206.802MPa<[o]=300MPa，符合强度计ca算的条件。

计算项目稳定性计算计算及说明计算结果计算项目稳定性计算~~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/F>~4。螺杆的临界载荷Fcr与柔度入s有关，入s=Nl/i,N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+5P+~d,i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=nd12/4,则i=；'L=di(I为螺杆危险截面的轴惯性矩)，当螺杆的柔A4度入s<40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。「兀2EI临界载荷F=-――,E(MPa)：螺杆材料的拉压0("l)2弹性模量，E=2.06义105MPa；I(mm4)：螺杆危险截E=2.06义105MPad4面的惯性矩，I二号。64该千斤顶一螺母座位支承时，作不完全固定支承，另一端有径向和轴向约束，为固定支承，所以端部职称情况是一端固定，一端不完全固定。因此N=0.60。口=0.60l=H+(1.5)d+5P=150+1.5x32+5x10=248mml=248mmFcr3.142x2.06x105x214/64

(0.6x248)2=278751.9146NFa二278751.9146N2.螺母设计与计算选取螺母材料计算项目cFCS=卞x13.9>2.5~4=S,所以经过计算螺杆scFs稳定。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。该千斤顶螺母材料采用45号钢。计算及说明S>S,所以螺杆scs稳定。螺母材料：45钢计算结果确定螺母高度H'及螺纹工作圈数u校核螺纹牙强度计算项目螺母高度H'=6d2,螺纹工作圈数u=H，考虑退2P刀槽的影响，实际螺纹圈数u，=u+(u，应圆整)。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。螺母高度由下式计算：H'=u't。H=0d2=2.5x27=67.5mm，u=—=10=6.75(圈)，实际螺纹圈数u'=u+1.5=6.75+1.5=8.25氏9(圈)，实际螺母高度H'=u'P=9x10=90mm。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1—3。必要时还应对螺母外径d3进行强度验算。如图有：D=(1.6~1.8)D=1.7x33=56.1氏56mm3D=(1.3~1.4)D=1.35x56.1=75.735氏76mm43a=H1/3=90/3=30mm螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，所以只需校核螺母的螺纹牙强度。假设螺母每圈螺纹所承受的平均压力为F，并作用u再螺纹中径为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面的剪切强一八，F八、、、一…—一“一度条件为T=—<［口，螺纹牙危险截面的弯曲强度兀Dbu一一6Fl条件为o=—;一<［O］。式中：b(mm)：螺纹牙根兀Db2ub部的厚度，对于梯形螺纹b=0.65P=0.65x10=6.5mm；,D—D33—270l(mm):弯曲力臂，1=一2—^==3mm；［工］(MPa)螺母材料的许用切应力，螺母材料为45号钢，计算及说明H=67.5mmu=6.75（圈）uy9（圈）H'=90mmD=56mm3D=76mm4a=30mmb=6.5mm1=3mm计算结果计算项目查表可知：……O…355-[t]=0.6[o]=0.6x-s=0.6x——x70.998MPa；3~53[o/(MPa)：螺母材料的许用弯曲应力，查表可知:o[o]=(1.0~1.2)[o]=1.2xs=144.367MPa。b3~5计算：F20000/八]”t===4..516Mpa<[t]，符兀Dbu3.14x31x6.5x7合剪切强度条件；6Flo=兀Db2u6x20000x33.14x31x6.52x7=12.505MPa<[o]bo=355MPas[t]=70.998MPa[o]=144.367MPabt<[t]，符合剪切强度条件。o<[o]，符合弯曲b强度条件。，符合弯曲强度条件。计算及说明计算结果螺母与底座孔配合螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用H8r7或H8等配合。为了安装简便，需在螺母下端(图1一3)n7和底座孔上端(图1一7)做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉(图1—1),紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6〜12mm。紧定螺钉：M6x10紧定螺钉选择的是(GB/T71—1985)M6x10.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钢托杯材料：Q235模锻制成，其结构尺寸见图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，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。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触面间的压力强度。Fp1(D2-D2)国P］1211—4如图计算各尺寸:厚度3=10mm；8=10mm轴承的设计与计算计算项目［p］为许用压强，取托杯和螺杆材料［p］中较小的一个，螺杆［p］=380MPa,托杯［p］=235MPa；D11=(0.6〜0.7)d=0.6x32=19.2氏19mm螺杆：[p]=380MPa托杯：[p]=235MPaD=19mm11根据结构D=50mm,D=50mm1212所以进行强度计算有：F4x20000p===11.71MPa<[p]=235Mpa叫』3-14x(502一182)p<[p]，满足强度4满足强度条件。条件。根据转速和种类选取：推力球轴承根据D=50mm查表(GB/T301-1995)选取轴承代号12为：51207d=35D=62d1=37T=18计算及说明推力球轴承d=35D=62d1=37T=18计算结果4.4.手柄设计与计算手柄材料手柄长度Lp常用Q235和Q215。该千斤顶采用的是Q235。手柄材料：Q235计算项目,T+T计算项目板动手柄的力矩：K•L=T1+T2，则L=1。2式中：p12pKK——加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150〜250N,工作时间较长时为100〜150N。T1——螺旋副间的摩擦阻力矩，T=Ftan(W+p).d2。1/2T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩，T2=(D12+D11)fF/4计算及说明计算结果

T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩，。CC27ccCL…20000xtan(7.26o+9.98。)2=83785.564N•mmT=(D+D)fF/4二1211T1=T=(D+D)fF/4二1211T1=83785.594N•mm(50+19)*0.17*20000/4=58650N•mm83785.594+58650m=712.178口712mm200T2=58650N•mm手柄计算长度Lp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D13+(50〜150)mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，2使用时可在手柄上另加套管。手柄的实际长度是L=712mmP712.178+D23+(50~150)=50.4+100=837.378mm2L1=837.378mm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,其强度条件为计算项目计算及说明计算项目计算及说明计算结果KLo=pF0.1d3或为KL或为dp三30.1[op]F式中：[o]F——手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为[o]F=120Mpa。Q215和Q235时，[o]F=120Mpa。计算：d23

pKLp0.1[o]F200x837.3780.1x120=24.08mm所以手柄的直径d=25mm。Pd-25mmP结构螺钉：结构螺钉：M8x44当环尺寸：D=35mm,厚H=5mm。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(图1—6),并用螺钉或铆合固定。因为手柄的精度要求不高，如图计算选用的螺钉为(GB/T68-2000)M8x44,而挡环尺寸为D=38mm,厚H=5mm。计算

项目计算及说明计算结果5.底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200）（图1—7）,铸件的壁厚3不应小于8〜12mm,为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1：10的斜度。8=10mm图中：H1=H+(14~28)=150+20=170mmH=170mm