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1、机械设计螺旋千斤顶设计结构草图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页载重： 2t 行程： 230 最大起重量 F=20000N 最大起升高度 H=230mm 工作原理图：1.螺杆的设计与计算螺纹类型的选择螺纹有矩形、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=30o，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/T5796.12005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=30o的单线梯形螺纹1.2螺杆的材料的选择精选学习资料 - - - - -
2、 - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页螺杆材料常用 Q235 、Q275 、40、45、55等。在此选用的是 45 钢。1.3确定螺杆的直径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 。p =QP?2?= ?式中p工作压强 (MPa); Q 轴向工作载荷 (N) ；d2螺纹中径 (mm)；P 螺距h螺纹工作高度 (mm)，对矩形、梯形螺纹， h=0.5P；对锯齿形螺纹，h=0.75P；u旋合螺纹圈数；p 螺旋副
3、许用压强 (MPa)。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页值选取：对整体式螺母，=1.2 2.5 ，对剖分式和兼做支承螺母，. 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 -青铜 需用应力取 p=20MP。螺杆螺纹的中径：?20.8 ? = 0.8 ?200001.5 ?20= 20.65根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.22005和表GB/T5796.32005有：公称直径 d=28,螺距 P=5,中径 d2=D2=,螺杆小径 d3=,螺母小径D1=23.00，螺母大径
4、D4=，螺母高度 H= d2=*=, 螺旋圈数 =? =365=810(圈)自锁验算自锁条件： v式中：v螺纹副当量摩擦角，v = arctgfv =arctg(f/cos) 为螺纹升角摩擦系数 f 由查表可知， f= .11 ，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值0.17。牙侧角 =/2=30/2=15 =arctan?2=arctan153.14 38.25= 2.38精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页 v=arctanfcos 15= ?0.17cos 15= 9.98=v=9.98符合
5、自锁条件螺杆强度校核?= ?2+ 3?2= (4?12)2+ 3(16?1?13)2?式中： 螺杆材料的许用应力 (MPa ) ，有 = s/3 5。T1=?( + ?)?22查表可知 s=355 = /3= 经计算的T1= ?=8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页螺杆的压杆稳定性计算?=?其中 Qc由s=l/i(u=2)确定计算可得 : Ssc=螺母螺纹牙强度校核剪切强度条件危险截面为aa=QuDb=Qdbu 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，
6、共 13 页?=?/2?2/6=3?2? ?式中： b螺纹牙根部的厚度，mm ，梯形螺纹 b=0.65P. ； h_ 弯曲力臂， mm, 参看图 l= (D - D2)/2 ； ?螺母材料的许用弯曲应力 螺母材料的许用切应力计算可得= =30 ?= ? = 402.其他零部件的设计计算螺母悬置段强度计算求螺母外径精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页强度条件为：近似?=(1.21.3)?/4(?32- ?2)由参考文献可知青铜?=100Mpa，对于塑性材料 =?,一般?=1.22.5.则 = 40?带入计算得D3=由经
7、验公式 D3)D,取 D3=45mm，D4=59mm 螺母凸缘的强度计算接触面挤压强度计算：?=?（?4）(?42-?32)?-螺母的许用挤压应力，Mpa，?= ? ?4-螺母凸缘大经，mm，?4= ?3取 D4=59mm, 计算得?= MPa ?凸缘根部弯曲强度计算：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页?=?=? (?4- ?3)2?3?2?a-凸缘高度， mm，a=H/3带入计算得：?= 3.428 ?所以螺母凸缘满足强度要求2.3 手柄的设计计算材料： Q235钢手柄长度确定：精选学习资料 - - - - -
8、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页取 ?c=0.1, p=200N计算得：T1=41909.1N mmT2=33107.5N mmLp手柄实际长度 L=Lp+D13。 取长度为 425mm手柄直径确定：?=?=32?Ldp3?将? = 158Mpa 带入计算得：dp取 dp=20mm2.4 托杯的设计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页材料：托杯用来承重可用Q235钢模锻制成D10=d=58mm D110.7)d=20mm D131.9)d=48mm D12=D13-(
9、2 4)=45mm 取 =8mm =mm 为了防止过快磨损，托杯一方面需要润滑，另一方面还要验算接触面间的挤压强度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页.带入计算得：P=12.64MPap=300MPa满足挤压强度要求底座设计底座材料常用铸铁(HT100)，铸件的壁厚应取 8 12mm，取 =10mm 。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110的斜度H1=H+20=250mmD6=D3+5=50mm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页D7=D6+H15= 100mm接地比压验算底座下垫物的许用挤压应力?取 2MPa，计算得D8取 D8=200mm参考文献：1濮良贵陈国定吴立言机械设计高等教育出版社2013 2柴国钟梁利华王效贵卢炎麟材料力学科学出版社20123孙毅章巧芳舒欣图学原理与工程制图教程清华大学出版社20124戴枝荣张远明工程材料2006精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页