千斤顶3机械设计螺旋千斤顶设计说明书.docVIP

螺旋千斤顶作业指导书 一、作业目的 1. 熟悉螺旋千斤顶的工作原理，设计与计算的方法； 2. 运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识，解决材料的选择，强度计算和刚度计算，制造工艺与装配工艺等方面的问题； 3. 熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。 二、螺旋千斤顶的设计 千斤顶一般由底座1，螺杆4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所组成（见图1―1）。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。 设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决定的，必要时才进行强度验算。 设计的原始数据是：最大起重量F（kN）40 000N和最大提升高度H（mm）200mm。 螺旋千斤顶的设计步骤如下： 1. 螺杆的设计与计算 （1）螺杆螺纹类型的选择 螺纹有矩形、梯形与锯齿形，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。 （2）选取螺杆材料 螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。 （3）确定螺杆直径 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。 （4）自锁验算 自锁条件是?≤?v 式中：?为螺纹中径处升角；?v为当量摩擦角（当量摩擦角?v=arctan?v，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。 （5）结构（见图1―2） 螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7， 因此需要加大直径。手柄孔径dk的大小根据手柄直径 dp决定，dk≥dp十0.5mm。为了便于切制螺纹，螺纹 上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d4应比螺杆小径 d1约小0.2~0.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5t。为了 便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于 d1的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在 螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用 紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。 （6）螺杆强度计算 对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆 的强度。强度计算方法参阅教材公式(6.23)，其中扭矩 式中：?为螺纹中径处升角，?v为当量摩擦角。 （7）稳定性计算 细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳， 为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。 Fcr / F ? 2.5 ~ 4 螺杆的临界载荷Fcr与柔度λs有关，λs=? l/i， ?为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l为举 起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取 l＝H+5t+(1.4~1.6)d，i为螺杆危险截面的惯性半径， 若危险截面面积A=?d12/4，则 SKIPIF 1 0 (I为螺杆危险截面的轴惯性矩) 当螺杆的柔度λs＜40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。 2. 螺母设计与计算 （1）选取螺母材料 螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。 （2）确定螺母高度H?及螺纹工作圈数u 螺母高度H?=φd2，螺纹工作圈数 SKIPIF 1 0 ，考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u? = u+1.5(u?应圆整)。考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d。螺母高度由下式计算：H?= u?t。 （3）校核螺纹牙强度 一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图1―3。必要时还应对螺母外径D3进行强度验算。 （4）螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用 SKIPIF 1 0 或 SKIPIF 1 0 等配合。为了安装简便，需在螺母下端（图1―3）和底座孔上端（图1―7）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图1―1），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6～12mm。 3. 托杯的设计与计算 托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图1―4。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。 当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。 SKIPIF 1 0 ≤[p] （式1-1） 式中：[p]——许用压强，应取托杯与螺杆材料[p]的小者。 4. 手柄设计与计算 （1）手柄材料 SKIPI