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机械设计-千斤顶-设计计算说明书
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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。
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,对于梯形螺纹,,则有
式中值一般取1.2~2.5,此处取1.2,许用压力经查表得MPa。
则mmm。 取螺杆标准中径mm。
查表可得螺距P=6mm,牙顶间隙mm。
螺杆大径mm。
螺杆小径mm。
螺母的标准中径mm。
螺母大径mm。
螺母小径mm。
选用梯形螺纹牙型
mm
mm
mm
mm
mm
mm
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,手柄孔径的大小应根据手柄直径决定,一般取mm。
由3.2结论知螺杆小径mm,中径mm,螺距mm,为了便于切制螺纹,应设退刀槽,退刀槽处的直径要比螺纹小径小0.2~0.5mm,这里取0.5mm。
则mm。
退刀槽的宽度mm。故此处取mm。
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1(b)所示。
图1
螺杆选用45钢
mm
mm
计 算 及 说 明
主 要 结 果
4.3自锁性校核
自锁性条件为。
螺纹升角
经查表,摩擦因数取0.08,螺纹牙侧角取,当量摩擦角。
由于影响摩擦因数的因素很多,其值并不稳定,为保证螺旋起重器有可靠的自锁能力,可取。由上述计算可得,所以自锁性满足要求。
4.4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2
计 算 及 说 明
主 要 结 果
螺杆所受扭矩
N·mm。
危险剖面的强度
MPa
查表得45钢的屈服强度可取MPa,故螺杆材料的需用许用应力MPa。按照第四强度理论,危险剖面的强度按校核。这里45MPa71MPa。所以强度满足。
4.5稳定性校核
螺杆危险界面惯性半径mm。由3.2知mm,则螺杆头部高度取mm,螺杆最大工作长度mm,长度系数,则柔度mm85mm,故
故,所以满足稳定性条件。
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。
N·mm
MPa
MPa
mm
mm
mm
mm
mm
kN
螺母选用铸铝铁青铜
ZCuAl10Fe3
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,螺纹牙工作圈数
。考虑到螺纹牙工作圈数越多,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,螺母螺纹牙实际圈数应取。
5.3螺母的结构尺寸
螺母的结构如图3所示,螺母的高度mm;螺母外径mm;螺母的凸缘外径mm;螺母的凸缘厚度mm。
螺母装入底座孔内,配合选取。为防止螺母转动,设置紧定螺钉,其直径取M6。
图3
mm
mm
mm
mm
mm
计 算 及 说 明
主 要 结 果
5.4螺纹牙强度校核
对于梯形螺纹,螺纹牙根部厚度mm;弯曲力臂mm。螺纹牙根部的弯曲应力
MPa,查表得螺母材料的许用弯曲应力MPa。由于MPaMPa,故螺纹牙根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切应力MPa
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