螺旋千斤頂設(shè)計(jì)指南(矩形螺紋)

1、標(biāo) 注 最 小 尺 寸AA3 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方便、工作可靠、易于自鎖。便、工作可靠、易于自鎖。 特特 點(diǎn)點(diǎn)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 工作速度不高、摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低、工作速度不高、摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低、磨損大。磨損大。最大起重量F =25KN最大起升高度H=160MM1 1、設(shè)計(jì)一人力驅(qū)動(dòng)的螺旋千斤頂，起重載荷設(shè)計(jì)一人力驅(qū)動(dòng)的螺旋千斤頂，起重載荷F=25KN,F=25KN, 最大高度最大高度160mm160mm；2 2、了解螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟恚莆掌湓O(shè)計(jì)了解螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟?，掌握其設(shè)計(jì)方法；方法；3 3、進(jìn)行強(qiáng)度和耐磨性

2、計(jì)算，并計(jì)算其效率和、進(jìn)行強(qiáng)度和耐磨性計(jì)算，并計(jì)算其效率和自鎖性自鎖性；4 4、完成本型號(hào)千斤頂總裝圖一張，零件圖完成本型號(hào)千斤頂總裝圖一張，零件圖四四張；張；1.1螺桿螺紋類(lèi)型的選擇螺紋的牙型有矩形、梯形與三角形，常用的是矩形螺紋。為了獲得必要的精度又便于加工，矩形螺紋?？?jī)?nèi)徑對(duì)中，其配合可選為H8/h8H11h11。螺紋的徑向間隙很小，在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不予考慮。選矩形螺紋，配合H8/h81.2選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。此題選45鋼。1.3確定螺桿直徑螺桿工作時(shí)，同時(shí)受壓力和轉(zhuǎn)矩的作用，因此它的計(jì)算可近似按緊螺栓連接的計(jì)算公式求出螺紋內(nèi)徑，即式中 為螺桿許用

3、壓應(yīng)力等于屈服應(yīng)力除以安全系數(shù)。屈服應(yīng)力為355MPa，安全系數(shù)S取5，所以 =71 MPa。3 . 141Fd所以d124.1mm. 取圓整=28mm.對(duì)于矩形螺紋，先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得螺距P的近似值 =7mm。然后參照梯形螺紋標(biāo)準(zhǔn)確定P值為7。螺紋牙高度 h=3.5mm。螺桿直徑 =35mm d2=d-p/2=31.5mm。選矩形螺紋配合H8/h8選45鋼d=35mmp=7mmd1=28mmh=3.5mm d2=31.5mmPdd141dP螺紋副材料滑動(dòng)副速度 (mmin-1)許用壓強(qiáng)/MPa鋼對(duì)青銅低速151825111871012鋼-耐磨鑄鐵61268鋼-灰鑄鐵2.4612131847鋼

4、-鋼低速7.513 淬火鋼-青銅6121013注：2.5或人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，p可提高20%；螺母為剖分式時(shí)，p應(yīng)降低15%-20%?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)的許用壓強(qiáng)項(xiàng) 目許用應(yīng)力/ MPa鋼制螺桿=S/35 S為材料的屈服極限/ MPa螺 母材料許用彎曲應(yīng)力b許用切應(yīng)力青銅40603040耐磨鑄鐵506040鑄鐵455540鋼（1.01.2）0.6注：靜載荷許用應(yīng)力取大值?；瑒?dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力1.4自鎖驗(yàn)算理論上自鎖條件為 ，式中：為螺紋中徑處升角； 為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角 =arctanv，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1。千斤頂在潤(rùn)滑條件下 查教材表，v取0.09 = arctan(

5、z p / d2) =arctan0.1=5.71故，=4.05 -11.5結(jié)構(gòu) 螺桿上端用于支承托杯和在其中插裝手柄，因此需加大直徑，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。手柄孔徑 根據(jù)手柄直徑 確定， mm。為了便于切制螺紋，螺桿上應(yīng)有退刀槽，退刀槽的直徑應(yīng)比 小約0.20.5mm，退刀槽的寬度取為1.5P。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿端部應(yīng)有倒角或制出稍小于 的圓柱形凸臺(tái)。為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出，在螺桿的下端必須安置鋼制擋圈，擋圈用螺釘固定在螺桿端部，尺寸見(jiàn)圖。1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算螺桿材料的許用應(yīng)力值:71118.333MPa 計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力值=45.6MPa，小于許用應(yīng)力值，因此強(qiáng)度校核通過(guò)=45.6MPa

6、通過(guò)螺母圈數(shù)為Z=6螺母高度H42mm =13.54MPa b=39.56MPa合格2312212 . 034dTdF ) tan(22dFT2.1選取螺母材料螺母一直處于高應(yīng)力作用下，材料此處選擇用青銅。2.2確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)Z螺紋圈數(shù)Z和螺母高度H 螺母的螺紋圈數(shù)通常根據(jù)螺紋牙間壓力條件求出，即式中， 為螺紋中徑；h為螺紋牙高度；p為螺紋牙表面許用壓力，其值可查閱教材或手冊(cè)?？紤]到退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)為ZZ1.5Z=5.35。圓整后為6螺母高度 2phdFZmmPZH422.3校核螺紋牙強(qiáng)度一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。材料許用切應(yīng)力 取 30 4

7、0 MPa材料許用彎曲應(yīng)力b 取 40 60 MPa螺紋牙底寬度 b=0.5P=3.5mm。根據(jù)公式：計(jì)算得：螺母的抗剪強(qiáng)度 =13.54 MPa 螺母的抗彎強(qiáng)度 b=39.56 MPa 最大起重量F=25kN即滿足條件，螺桿不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)。dHHl5 . 12/ crFilAIi 484110016. 364mdI24211015.64mdAi28571.66400013. 01340212dFcrkNFcr44.132，螺桿不是大柔度桿，所以臨界應(yīng)力由經(jīng)驗(yàn)公式得出。達(dá)到最高起升高度時(shí)螺桿穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)。 托杯用來(lái)承托重物，可用鑄鋼鑄成（ZG35或ZG45），也可用碳鋼模鍛制成（Q235）

8、，其結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖4。其中 ； 。為了使其與重物接觸良好，防止重物滑動(dòng)，在托杯上表面制出切口和溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝置擋板。直徑配合可取H11/a11。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托杯和重物都不轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在起重時(shí)，托杯底部與螺桿的接觸面間有相當(dāng)滑動(dòng)。為了避免過(guò)快磨損，一方面需要潤(rùn)滑，另一方面要限制接觸面間的壓力，其許用壓力可取為P=1520MPa，由此可確定托杯直徑 為dD)7 . 06 . 0(2dD)5 . 24 . 2(32244DPFD2D托杯材料選擇Q235鋼。托杯和螺桿采用H11/a11配合。D3=84 mm =21mm， =46mm選Q2352D4D式中P=18Mpa

9、， =21mm, D3=84 mm得： ，取整為 =46mm2DmmD09.4544D5.1手柄材料常用Q235和Q215。此處選擇Q235鋼。5.2手柄長(zhǎng)度Lp板動(dòng)手柄的力矩：KLp=T1+T2 則 式中：K加于手柄上臂力，間歇工作時(shí)，約為150250N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩，T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩， T2 = (D2+D4) F/4。 (取0.06)則 KTTL21p。2)tan(21dFTvKTTL21p手柄計(jì)算長(zhǎng)度 是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離?？紤]螺桿頭部尺寸及手握長(zhǎng)度，取手柄實(shí)際長(zhǎng)度 。手柄實(shí)際長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)千斤頂?shù)淖钚「叨龋褂脮r(shí)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 圓整后取575mm5.3手柄直徑dp把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件為 F 故 dp 19.76mm dp取20mm 式中：F手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q235時(shí)，F(xiàn)=120Mpa。)15050(22DLLpw3ppFd1 . 0KL3Fp 1 . 0KLT1=67.73N mT2=25.125N mLp=464.27mm Lw=575mmdp=20mm5.4結(jié)構(gòu)手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應(yīng)

11、加上擋環(huán)，并用螺釘或鉚合固定，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖。根據(jù) GB/T 891 - 1986 選用螺釘緊固軸端擋圈，根據(jù)Dp=20mm，選取B型擋圈，公稱(chēng)直徑28mm，符合設(shè)計(jì)要求GB/T 891-1986B型擋圈公稱(chēng)直徑28mm底座常用鑄鐵（HT100或HT150），此處選用HT100。鑄件的壁厚 不應(yīng)小于810mm。為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此，可按1：5的錐度設(shè)計(jì)，如圖所示。圖中 H1+H-a=160+28=188mmD8D1=78.4mm圓整得79mm. D5=D+（510）mm =65mmD6=D5+ =97mmD7= =159.16mm圓整后得160mm式中：p底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力