机械设计-千斤顶-设计计算说明书.doc

1、1计 算 及 说 明 主 要 结 果一、传动方案的确定螺旋千斤顶由螺杆、底座、螺母、手柄和托杯等组成。通过转动手柄使螺杆在固定的螺母中边旋转、边相对底座上升或下降，从而能把托杯上的重物举起或放落。装在螺杆头部的托杯应能自由转动，螺杆下端设置安全挡圈，以防止螺杆全部旋出。螺旋千斤顶应具有可靠的自锁性能。2、主要设计参数主要设计参数为 A5，即最大起重重量 F=26kN，最大起重高度 L=160mm。三、确定螺纹牙型及螺纹基本尺寸3.1 螺纹牙型的选择梯形螺纹的工艺性好，牙根强度高，对中性好。所以选择梯形螺纹牙型。螺杆螺母材料选择钢青铜。3.2 螺纹基本尺寸螺纹中径按螺母螺纹牙面的耐磨性计算，对于

2、梯形螺纹，则有Ph5.0pFd8.02式中 值一般取1.22.5，此处取1.2，许用压力 经查表得 pMPa。13p则 m mm。 03.12.680. 32 PFd取螺杆标准中径 mm。32查表可得螺距 P=6mm，牙顶间隙 mm。5.0ca螺杆大径 mm。36.5.02Pd螺杆小径 mm。2933ch螺母的标准中径 mm。2D螺母大径 mm。375.064 cad螺母小径 mm。31P选用梯形螺纹牙型mm32dmm6mm293dmmDmm74mm3012计 算 及 说 明 主 要 结 果四、螺杆的设计计算4.1 材料螺杆的常用材料为 Q235、Q275、35 钢和 45 钢。此处考虑成本与

3、耐磨性要求，选用经正火或淬火处理的 45 钢。4.2 螺杆结构螺杆上端需用于支承托杯和插装手柄，故此处需要加大直径。其结构如图 1 所示，图中 为最大起重高度， 为螺母高度，手LH柄孔径 的大小应根据手柄直径 决定，一般取Kdpdmm。5.0P由 3.2 结论知螺杆小径 mm，中径 mm，螺距29332mm，为了便于切制螺纹，应设退刀槽，退刀槽处的直径6要比螺纹小径 小 0.20.5mm，这里取 0.5mm。cd3d则 mm。5.28.095.c退刀槽的宽度 mm。故此处取 mm。961Pb 9b为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应制有倒角,如图 1(a)所示。或制成稍小于小径 的短圆柱体，如图

4、1(b)所示。3d图 1螺杆选用 45 钢mm5.28cdmm9b3计 算 及 说 明 主 要 结 果4.3 自锁性校核自锁性条件为 。V螺纹升角 3.61arctnarctn2dP经查表，摩擦因数 取 0.08，螺纹牙侧角 取 ，当量摩擦f 5角 。7.415cos08.artncosartnfV由于影响摩擦因数 的因素很多，其值并不稳定，为保证螺f旋起重器有可靠的自锁能力，可取 。由上述计算可得1V，所以自锁性满足要求。17.434.4 强度校核螺杆工作时，扭矩产生剪应力，轴向力产生正应力，升至最高位置时，载荷分布如图 2 所示。图 23.7.4V4计 算 及 说 明 主 要 结 果螺杆所

5、受扭矩Nm332 10.6237.4tan106tan dFTVm。危险剖面的强度 3231dTFca232910.69064MPa5查表得 45 钢的屈服强度可取 MPa，故螺杆材料的需35S用许用应力 MPa。按照第四强度理论，危险剖713S面的强度按 校核。这里 45MPa 71MPa。所以强度满足。ca 4.5 稳定性校核螺杆危险界面惯性半径 mm。由 3.2 知25.7493dimm，则螺杆头部高度取 mm，螺杆最36d 4361B大工作长度 mm，长度系数 ，1602HLl 2则柔度 mm85mm，故5.74ikNdFcr17309.242964.190323故 ，所以满足稳定性条

6、件。5.6Fcr五、螺母的设计计算5.1 材料螺母和螺杆旋合工作时，应具有较高的耐磨性和较低的摩擦因数，通常选用螺母材料比螺杆材料硬度低。耐磨性较好的螺母材料有：铸锡青铜 ZCuSn10Pb1、铸锡锌铅青铜 ZCuSn5Pb5Zn5 和铸铝铁青铜 ZCuAl10Fe3；当低速、轻载或不经常使用时，也可选用耐磨铸铁或铸铁。这里我们选用铸铝铁青铜，即 ZCuAl10Fe3。N310.6TmmMPa45caMPa71mm5.7imm36dmm4Bmm1lmmkN173crF螺母选用铸铝铁青铜ZCuAl10Fe35计 算 及 说 明 主 要 结 果5.2 螺纹牙工作圈数 z螺纹牙工作高度 mm，螺纹牙

7、工作圈数365.0.Ph。考虑到螺纹牙工作圈数越413262pdFz多，载荷分布越不均匀，故螺纹牙工作圈数不宜大于 10，故。取 。考虑到螺纹杆退刀槽的影响，螺母螺纹1043.65.7z牙实际圈数应取 。95.3 螺母的结构尺寸螺母的结构如图 3 所示，螺母的高度 mm；5469 PzH螺母外径 mm；螺母的凸缘外径6.78.1.4Dmm；螺母的凸缘厚度296.1mm。35Ha螺母装入底座孔内，配合选取 。为防止螺母转动，设置紧78rH定螺钉，其直径取 M6。图 3mm3h5.7z9mm54Hmm6.Dmm2.931mm8a6计 算 及 说 明 主 要 结 果5.4 螺纹牙强度校核对于梯形螺纹

8、，螺纹牙根部厚度 mm；9.365.0.Pb弯曲力臂 mm。螺纹牙根部的弯曲应力23724DlMPa，查表得螺母材料的许6.19.5.06324 bzFb用弯曲应力 MPa。由于 MPa MPa，故螺纹牙根7.40部抗弯强度满足条件。螺纹牙根部的剪切应力MPa，查表得螺母的许用剪65.7935.710264bDzF切应力 MPa。由于 MPa MPa，故螺纹牙根部抗剪30.强度满足条件。5.5 螺母悬置部分强度和螺母凸缘强度校核螺母悬置部分横截面上的拉应力MPa，查表得螺母材料14376.402143.122DF的许用拉应力 MPa。由于.8.0b14MPa 33.2MPa，故螺母悬置部分横截

9、面上的抗拉强度满足条件。螺母凸缘支承面上的挤压应力MPa，查表得螺母7.6.24.931042321 DFP材料的许用挤压应力 MPa。由于5bp7.77MPa 60MPa，故螺母凸缘支承面上的挤压强度满足条件。螺母凸缘根部的弯曲应力MPa，3.150186.6.24.932.15.12 DaFb查表得螺母材料的需用弯曲应力 MPa。b由于 15.33MPa 40MPa，故螺母凸缘根部弯曲强度满足条件。螺母凸缘根部的剪切应力mm9.3bmm2lMPa76.1bMPa65.7MPa14MPa7.pMPa3.15b7计 算 及 说 明 主 要 结 果8MPa,查表得 MPa。由于9.618.023

10、DaF306.9MPa 30MPa，故螺母凸缘根部的剪切强度满足条件。6、托杯的设计计算托杯用以承托重物的，可选用铸铁、铸钢或 Q235，此处我们选用 Q235。具体结构如图 4 所示。为防止托杯与重物相对滑动，托杯上表面应制有切口和沟纹。为防止托杯从螺杆端部脱落，螺杆端部应装有挡圈。为防止接触面过快磨损，应校验接触面的压力,首先托杯的尺寸 mm；2.59367.12.67 dDmm。10500 接触面的压力 MPa98.10.2.5943207 DFp图 4MPa9.6托杯选用 Q235Amm2.597Dmm1.0MPa98.p计 算 及 说 明 主 要 结 果9查表得许用压力 MPa。由于

11、 10.98MPa 13MPa，所以13p接触面间的压力满足条件。7、手柄的设计计算7.1 材料手柄材料选用 Q235A。7.2 手柄长度螺旋副的摩擦阻力距kNmm。3.6027.43tan26tan1 dFTV螺杆端面与托杯之间的摩擦阻力矩mNDfk21.451.2.596083320732手柄长度 mm。4.70315.302pFTL手柄的计算长度 是螺杆中心至人手施力点间的距离。考虑到螺杆头部尺寸及手握的距离，手柄的实际长度应为mm784502.14703526 dDLPp为减小千斤顶的存放空间，一般取实际手柄长度 不大于千pL斤顶的高度。当举重量较大的时候，可在手柄上套一长套管，以增大

12、力臂达到省力的目的。7.3 手柄直径把手柄看成一个悬臂梁，按抗弯强度设计，即mm79.20351.04.33 bPPLFd7.4 手柄结构为防止手柄从螺杆中滑出，在手柄两端应设有挡圈，如图 5所示，并用螺钉固定或铆合。手柄材料选用Q235AkNm3.601TmkN2.45mmmm4.703pLmm784pL79.20pd计 算 及 说 明 主 要 结 果10图 58、底座的设计计算8.1 材料底座材料常选用铸铁 HT150、HT200，当起重量大时可选用铸钢。此处我们选用 HT150。8.2 底座结构底座铸件的厚度 不应小于 810mm；为增加底座的稳定性，故需将外形制成 1：10 的斜度，如图 6 所示，图中图 6底座选用 HT150计 算 及 说 明 主 要 结 果