螺旋千斤顶设计方案_螺旋千斤顶设计程序

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螺旋千斤顶设计方案

班级 A05机械（2）姓名金煊学号 050101237 指导老师章海

2007.11

一

千斤顶设计任务分析...............................................................................................................3

1.1 千斤顶载荷Q及起重高度L............................................................................................3 1.2 螺旋传动的特点、结构及材料.....................................................错误！未定义书签。1.3 千斤顶组成.......................................................................................................................3 二

千斤顶总体示意图...................................................................................................................4 三

各部件参数设定及强度校核...................................................................................................5

3.1 螺母材料、尺寸的选定及校核.......................................................................................5

3.1.1 螺母材料及尺寸的基本参数...............................................................................5 3.1.2 螺纹牙的强度校核...............................................................................................5 3.1.3 螺纹自锁性校核...................................................................................................7 3.1.4 螺母其他尺寸设定...............................................................................................6 3.1.5 螺母凸缘强度校核...............................................................................................6 3.2 螺杆材料、尺寸的设定及强度校核.............................................................................7

3.2.1 螺杆材料选取及强度计算...................................................................................7 3.2.2 螺杆稳定性校核...................................................................................................8 3.3 底座及机架材料的选定及校核.....................................................................................9

3.3.1 底座及机架基本参数与结构的设定...................................................................9 3.3.2 底座内外径的设定...............................................................................................9 3.4 托杯的材料及尺寸的设定...........................................................................................10 3.4.1材料及尺寸的设定..............................................................................................10 3.4.2强度校核..............................................................................................................10 3.5 手柄材料及尺寸的设定...............................................................................................11 3.5.1 手柄材料及长度的选定.....................................................................................11 3.5.2 手柄直径的选定.................................................................................................12 3.6 其他保险零件的选定...................................................................................................12 3.6.1螺杆及手柄处挡圈及螺杆上端螺钉选取..........................................................12 3.6.2 底座与螺母间紧定螺钉得选取.........................................................................12 四

设计结果（主要参数列表）.................................................................................................13 五

参考文献.................................................................................................................................14

一

千斤顶设计任务分析

1.1 千斤顶载荷Q和重高度L 已知条件：最大载荷Q=60000KG

起重高度L=180mm 手动

分析已知可得：（1）Q=60KN（2）因为设计的千斤顶是手动，故对螺纹的精度要求不高。可以采用9级梯形螺纹。

（3）可选用45钢作为千斤顶材料，调质HB=217～255,α=315(课本P362表15-1)(4)千斤顶的组成:A)螺纹B)螺母:为青铜或球墨铸铁C)底座:HT180灰铸铁E)手柄D)其他保险圈,螺钉等

1.2材料选择

因为设计的千斤顶是手动的，故对螺纹的精度要求不是很高。因此采用9级梯形螺纹，材料为45钢。

1.3千斤顶组成A 螺母、B 螺杆、C 拖杯、D 底座（机架）、E 手柄、F 其他保险零件（垫圈、螺钉等）

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二

千斤顶总体示意图

托杯手柄螺母底座螺杆

三

各部件参数设定及强度校核

3.1 螺母材料、尺寸的选定及校核

3.1.1 螺母材料及尺寸的基本参数

螺母材料：铸铝青铜（ZCuAl9FeNi4Mn2）。材料耐磨性好，强度高，适用于低速重载的传动。

查表5－12得材料 [P]=18-25MPa 取[P]=20MPa。对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取f＝1.2～2.5，取f＝2。

Q601030.830.98mm。由式5－43，对于梯形螺纹，中径d20.86[p]22010查机械设计手册，选取Tr32´6螺纹基本参数（mm）：P6,d34,小径d0,28.10,31.中径d,35.20028.大径DD1

3.1.2 螺纹牙的强度校核

螺母高度Hd2231.062mm 工作圈数uH/p231.0/610 计算螺纹根部弯曲强度校核公式由式5－49：

6Ql[b]

Db2uD-D2=2 其中对于梯形螺纹b=0.65p=0.656=3.9mm,l=2b代入得：b6Ql6600247.8MPa 2332Dbu3510(3.910)9查表5－13：[sb]=40-60MPa。故合适。计算螺纹根部剪切校核由式5－48：

Q60103Dbu3510－33.910－39＝15.6MPa

查表5－13：[t]=30-40MPa。故合适。

3.1.3 螺母其他尺寸设定

凸缘尺寸的设定：由抗压强度求凸缘外径 Qca1.21.5

D2243D由表5－13得：[sb]=4-0M60Pa，则[s]=11.2s[b=]3-3.2[]4M0Pa。代入得：D3=55-59mm。取D358mm。

aH/368/3mm 取a=20mm。

D4(1.21.4)D369.681.2mm取D480mm。

螺母结构设计：3.1.4螺母凸缘强度校核

凸缘与底座接触表面的挤压强度：

M4P9.a，8取

pQ460103(D42D32)754257210632.2MPa[p] 故合格。

其中p1.51.7b60102MPa。凸缘根部的弯曲强度：

33MQ(D4D3)/460108058106b28.6MPa[b]，故合格。

WD3a2/6801032021064其中[sb]=40-60MPa。

凸缘根部被剪断的情况较少发生，故强度计算从略。

3.2 螺杆材料、尺寸的设定及强度校核

3.2.1 螺纹自锁性校核

螺纹的自锁条件需满足v12

查表5－12得：f=0.09 梯形螺母b=j/2=15 故varctanf5.32 cos又tan P60.062 得3.65.λ＜v 故自锁，安全。d231.03.2.2 螺杆材料选取及强度计算

螺杆材料：45＃钢调质。

查表15－1：s355MPa,b640MPa，据表5－13： []s3~570120MPa，校核螺杆强度，根据第四强度理论求出危险截面计算应力ca，ca232[]；其中Q4代入数据s=102.5MPa , t=39.4MPa。

226得：ca102.9339.410123.5MPa，故不太安全。d12，T/W，TQtan(v)d2p3d1。，W=216

改进方法：1 选用40CrNi调质钢；2 增大螺杆尺寸。选用改进方法1 采用40CrNi调质钢，由表15－1：毛坯尺寸

=147-245MPa,安全。3~53.2.3 螺杆稳定性校核

查表5－14：螺杆的长度系数m在一端固定，一端自由时为m=2.00。

iId128.07.0 A44螺杆工作长度：

lH/2l2l3l468/21801.8341.21.634370mm，螺杆的柔度： sl/i 代入得：s2370105.7

查经验公式直线公式的系数得： a=461,b=2.57，代入数据得：Qsc(4612.5761.2)由螺杆的稳定性条件Ssc4282186.9kN。

Qsc186.926.7Ss Q70其中对于传力螺旋 Ss=3.5~5.0。符合螺杆稳定性条件。螺杆两断各钻M10的螺孔，用于安装挡圈。

螺杆结构设计：

3.3 底座及机架材料的选定及校核

3.3.1 底座及机架基本参数与结构的设定

查机械设计手册，工程材料选用金属材料性能与特性，用HT150－HT200灰铸铁都可，适用于重载低速等情况。抗拉强度180MPa,抗弯强度240MPa。

机架厚度与斜度：厚可取 810mm，取10mm。斜率可取k=111-，取k=。

1020103.3.2 底座内外径的设定

底座内径 D52kL10~15D3，L＝起重高度180；

118010~155897mm，可取D597mm 10Q底座外径D6通过挤压强度求出： pP

D62D524计算得：D52由表5－6得到，当接触表面为混凝土时p2~3MPa，取p2.8MPa，4Q4601032D5982106192mm 求得：D662.810p机架总高：H(D5D3)/2螺母下沿（69-26mm）+(10~20mm),取H250mm.k机架及底座结构设计：

3.4 托杯的材料及尺寸的设定

3.4.1材料及尺寸的设定

查机械设计手册，托杯可选用的材料有Q235，Q275或35＃，45＃或铸铁均可。选用Q235钢，毛坯£100mm, s225MPa。

111-，取k=。

102010壁厚8~10mm，取10mm，斜率k=D70.6d1mm0.634121mm，d0d3(2~4)mm1.6d(2~4)mm50mm，托杯高度h(1~1.2)d366mm，托杯开口宽度D8(2~2.4)d32.21.6d120mm。

3.4.2强度校核

对托杯下底面尺寸d0进行强度校核：

pQ4(d02D72)p 查表5－6，钢对钢p0.8s0.8225180MPa，代入数据算得：p604(502212)10937.1MPap。故强度合格。

托杯的结构设计：

3.5 手柄材料及尺寸的设定

3.5.1 手柄材料及长度的选定

手柄材料可用Q235,Q275或45#,35#调质钢均可。现取用Q235钢。

手柄长度的选定：

拧紧力矩T等于螺旋副间摩擦力矩T1和托杯与螺杆上端支撑面的摩擦阻力矩T2之和，TT1T2Qd2tan(v)fcQrfFNL，2其中fc为接合面的摩擦系数，查表5－5得：fc＝0.1～0.16，取fc＝0.15，rf为支撑面的摩擦半径 rfd4d0205017.5mm，44人力FN一般可以取150～250N，考虑到持久耐力性取FN＝150N，计算得到手柄有效长度L100440.1517.51000.12/1500.13m。

2手柄实际长度可取L=L+d3/2+50～100mm1302890250mm。手柄一端钻M10的螺孔，用于安装挡圈。

3.5.2 手柄直径的选定

FNLsM由弯曲强度计算 b bWdK3/321.5~2得：[sb]==113~150MPa 取[sb]=130MPa

1.5~23整理计算得：dK

32FNLb33215013010341mm 取dK=41mm。6130103.6 其他保险零件的选定

3.6.1螺杆及手柄处挡圈及螺杆上端螺钉选取

手柄一端可自由拆卸，故只用一个挡圈。直径ddk(5~10)41(5~10)mm,螺钉可取M6～M10。现取M10。

螺杆上端挡圈dd4(5~10)mm20(5~10)mm，螺杆下端挡圈dd(5~10)mm34(5~10)mm。其中螺杆两端螺钉都取M10。

3.6.2 底座与螺母间紧定螺钉得选取

底座与螺母间紧定螺钉可以选取M8。适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合。

四

设计结果（主要参数列表）