机械设计螺旋千斤顶设计分析.docx

机械设计螺旋千斤顶设计 结构草图： 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： 螺杆的设计与计算 1.1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α=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/T5796.1—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α=30o 的单线梯形螺纹 螺杆的材料的选择 螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。 在此选用的是45钢。 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=QPπd2hHp 令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得 d2=QPπh?[p] 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] ──螺旋副许用压强(MPa)。 ?值选取： 对整体式螺母，?=1.2～2.5， 对剖分式和兼做支承螺母，?=2.5～3.5. 此处?取1.5。 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： d2≥0.8Q?p=0.8*200001.5*20=20.65 根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.2—2005和表 GB/T5796.3—2005有： 公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00，螺母大径D4=28.50，螺母高度H=Φd2=25.5*1.5=38.25, 螺旋圈数μ=HP = 365 =7.65≈8≤10(圈) 1.4自锁验算 自锁条件：ψ≤ψv 式中：ψv──螺纹副当量摩擦角， ψv = arctgfv =arctg(f/cosβ) ψ为螺纹升角 摩擦系数f由查表可知，f= .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值0.17。牙侧角β=α/2=30/2=15° ψ=arctannpπd2=arctan1×53.14×38.25=2.38° ψ≤ψv=arctanfcos15°=arctan0.17cos15°=9.98° ψ=2.38°≤ψv=9.98° 符合自锁条件 1.5螺杆强度校核 σca=σ2+3τ2=(4Qπd12)2+3(16T1πd13)2≤[σ] 式中：[σ]─螺杆材料的许用应力(MPa )， 有[σ]= σs/3～5。 T1=Qtanψ+ψvd22 查表可知σs=355 [σ]=σ/3=118.3 经计算的 T1=41909.1 σca=80.7≤[σ]=118.3 1.6螺杆的压杆稳定性计算 ssc=QcQ≥s 其中Qc由λs=μl/i(u=2)确定 计算可得: Ssc=4.04≥3.5 1.7螺母螺纹牙强度校核 剪切强度条件（危险截面为a~a） τ=QuπDb=Qπdbu≤τ σb=Quh/2πDb2/6=3Qhπdb2u≤[σb] 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； [σb]———螺母材料的许用弯曲应力 τ————螺母材料的许用切应力 计算可得 τ=8.74≤τ=30 σb=9.918≤[σb]=40 其他零部件的设计计算 2.1螺母悬置段强度计算 ?? 求螺母外径 强度条件为： 近似 σca=(1.2~1.3)Qπ/4(D32-D2) 由参考文献可知 青铜????=100Mpa，对于塑性材料σ=σsns,一般ns=1.2~2.5.则 σ=40Mpa带入计算得 D3=39.34 由经验公式D3=(1.6～1.8)D,取D3=45mm，D4=59mm 2.2螺母凸缘的强度计算 接触面挤压强度计算： σca=Q（π4）D42-D32≤σp [????]-------螺母的许用挤压应力，Mpa，[????]=（1.5～1.7）[????] ??4-------螺母凸缘大经，mm，??4=（1.3～1.4）??3 取D4=59mm,计算得 σca=17.5MPaσp 凸缘根部弯曲强度计算： σca=MW=QD4-