機(jī)械設(shè)計-千斤頂_設(shè)計計算說明書

1、計算及說明主要結(jié)果一、傳動方案的確定螺旋千斤頂由螺桿、底座、螺母、手柄和托杯等組成。通過轉(zhuǎn) 動手柄使螺桿在固定的螺母中邊旋轉(zhuǎn)、邊相對底座上升或下降，從 而能把托杯上的重物舉起或放落。裝在螺桿頭部的托杯應(yīng)能自由轉(zhuǎn) 動，螺桿下端設(shè)置安全擋圈，以防止螺桿全部旋出。螺旋千斤頂應(yīng) 具有可靠的自鎖性能。二、主要設(shè)計參數(shù)主要設(shè)計參數(shù)為A5，即最大起重重量F=26kN，最大起重高度L=160mm。三、確定螺紋牙型及螺紋基本尺寸3.1螺紋牙型的選擇選用梯形螺紋牙型梯形螺紋的工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對中性好。所以選擇梯形 螺紋牙型。螺桿螺母材料選擇鋼一青銅。3.2螺紋基本尺寸螺紋中徑按螺母螺紋牙面的耐磨性計算，對于

2、梯形螺紋，h =0.5P，則有1計算及說明主要結(jié)果#計算及說明主要結(jié)果式中值一般取1.22.5，此處取1.2，許用壓力pl經(jīng)查表得Ip -13 MPa。= 0.826 10311.2 13 106:0.033m 二 33 mm。#計算及說明主要結(jié)果#計算及說明主要結(jié)果取螺桿標(biāo)準(zhǔn)中徑d2 =33 mm查表可得螺距P=6mm，牙頂間隙ac= 0.5mm螺桿大徑 d =d2 0.5P =33 0.5 6 =36mm。螺桿小徑 d3 二 d-2h3 二 d-2 0.5P ac = 29mm。螺母的標(biāo)準(zhǔn)中徑D2二d2 =33mm。螺母大徑 D4 = d 2ac = 36 2 0.5 = 37 mm。d2

3、 = 33 mm d = 36 mmd3 = 29 mmD2 = 33 mmD4 = 37 mmD<| = 30 mm螺母小徑 D；二 d - P = 36 -6 = 30 mm。四、螺桿的設(shè)計計算4.1材料螺桿選用45鋼螺桿的常用材料為Q235、Q275、35鋼和45鋼。此處考慮成本 與耐磨性要求，選用經(jīng)正火或淬火處理的45鋼。4.2螺桿結(jié)構(gòu)螺桿上端需用于支承托杯和插裝手柄，故此處需要加大直徑。 其結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中L為最大起重高度，H為螺母高度，手柄 孔徑dK的大小應(yīng)根據(jù)手柄直徑dp決定，一般取dK dp 0.5 mm。由3.2結(jié)論知螺桿小徑 d3 =29mm，中徑d2 =33mm

4、，螺距P=6mm,為了便于切制螺紋，應(yīng)設(shè)退刀槽，退刀槽處的直徑dc要比螺紋小徑d3小0.20.5mm，這里取0.5mm。貝U dc =d3 0.5 = 29 -0.5 = 28.5mm。dc = 28.5mm退刀槽的寬度b 31.5P=1.5x：6=9mm。故此處取b = 9mm。b=9mm為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)制有倒角，如圖1(a)所示。或制成稍小于小徑d3的短圓柱體，如圖1(b)所示。圖14.3自鎖性校核' =3.3自鎖性條件為-：豈-V 。螺紋升角屮 =arctan P = arctan * 6 止 3.3兀d2n x 33經(jīng)查表，摩擦因數(shù)f取0.08，螺紋牙側(cè)角取15

5、，當(dāng)量摩擦角-V=arctanarctan: ； 4.7。cos ：cos15V= 4.73計算及說明主要結(jié)果#計算及說明主要結(jié)果由于影響摩擦因數(shù)f的因素很多，其值并不穩(wěn)定，為保證螺旋起重器有可靠的自鎖能力，可取< 'V -1。由上述計算可得3.3乞4.7 -1 ,所以自鎖性滿足要求。4.4強(qiáng)度校核螺桿工作時，扭矩產(chǎn)生剪應(yīng)力，軸向力產(chǎn)生正應(yīng)力，升至最高 位置時，載荷分布如圖2所示。圖2螺桿所受扭矩T=Fta： J J =26 103 tan 3.34.73360.3 103 N mT 二 60.3 103 N mm危險剖面的強(qiáng)度a二4F2叭閔3丿4x26x10 "16工

6、60.3"03 "認(rèn)e29:45 MPa二 293查表得45鋼的屈服強(qiáng)度可取二s =355MPa,故螺桿材料的需用 許用應(yīng)力1355 71 MPa。按照第四強(qiáng)度理論，危險剖面的55強(qiáng)度按二ca乞t校核。這里45MPa乞71MPa。所以強(qiáng)度滿足。4.5穩(wěn)定性校核螺桿危險界面慣性半徑i二d3 = 29 = 7.25 mm。由3.2知44d =36 mm，則螺桿頭部高度取 B =1.5d =1.5 36 =54 mm，螺桿最大工作長度l =L B H =160 54 丁 = 241mm,長度系數(shù).二-2，、 T 2 ： 241貝U柔度”66mm<85mm，故i 7.25Fc

7、r2490 兀d3210.0002 4490兀漢29210.000266243172.97 10=173kN故Fcr J73 ,6.65 4，所以滿足穩(wěn)定性條件。F 26五、螺母的設(shè)計計算5.1材料螺母和螺桿旋合工作時，應(yīng)具有較高的耐磨性和較低的摩擦因 數(shù)，通常選用螺母材料比螺桿材料硬度低。耐磨性較好的螺母材料 有：鑄錫青銅 ZCuSn10Pb1、鑄錫鋅鉛青銅 ZCuSn5Pb5Zn5和鑄鋁 鐵青銅ZCuAI10Fe3;當(dāng)?shù)退佟⑤p載或不經(jīng)常使用時，也可選用耐 磨鑄鐵或鑄鐵。這里我們選用鑄鋁鐵青銅，即ZCuAl10Fe3。二 ca 二 45MPak- .1-71 MPai = 7.25 mm d

8、 = 36 mmB = 54 mml 二 241 mm = 66 mmFcr =173kN螺母選用鑄鋁鐵 青銅ZCuAI10Fe3m。5.2螺紋牙工作圈數(shù)z螺紋牙工作高度h=0.5P=0.5 6= 3mm,螺紋牙工作圈數(shù)26 103z> 一 廠尸 一26'10 & 6.43?？紤]到螺紋牙工作圈數(shù)越 Jid2hlp兀 x33x3x13多，載荷分布越不均勻，故螺紋牙工作圈數(shù)不宜大于10,故6.43乞z空10。取z=：7.5?？紤]到螺紋桿退刀槽的影響，螺母螺紋牙h = 3 mmz = 7.5-9實際圈數(shù)應(yīng)取z =z，1.5=9 o5.3螺母的結(jié)構(gòu)尺寸二 54 mm=66.6 m

9、m螺母的結(jié)構(gòu)如圖3所示，螺母的高度H二zP=9 6 =54mm；螺母外徑D =1.8D4 =1.8 37 =66.6 mm ；螺母的凸緣外徑D1 =1.4D =1.4 66.6 =93.24 mm; 螺母的凸緣厚度D 93.24 mm5計算及說明主要結(jié)果#計算及說明主要結(jié)果a = 18 mm螺母裝入底座孔內(nèi)，配合選取H8。為防止螺母轉(zhuǎn)動，設(shè)置緊r7a : H =54 =18mm033#計算及說明主要結(jié)果定螺釘，其直徑取M6 o#計算及說明主要結(jié)果7計算及說明主要結(jié)果#計算及說明主要結(jié)果#計算及說明主要結(jié)果5.4螺紋牙強(qiáng)度校核對于梯形螺紋，螺紋牙根部厚度b=0.65P=0.65 6 =3.9mm

10、；彎 曲力臂| = D4 - D2 = 37 -33 = 2 mm。螺紋牙根部的彎曲應(yīng)力2 23FI 3 26 103 2z二D4b7.5： 37 3.911.76 MPa，查表得螺母材料的許用彎曲應(yīng)力4b40MPa。由于11.76MPa乞40MPa,故螺紋牙根部抗彎強(qiáng)度滿足條件。螺紋牙根部的剪切應(yīng)力F _26 103z D4b 75： ： 37 3.9:7.65 MPa，查表得螺母的許用剪切應(yīng)力I l-30MPa。由于7.65MPa乞30MPa,故螺紋牙根部抗剪強(qiáng)度滿足條件。5.5螺母懸置部分強(qiáng)度和螺母凸緣強(qiáng)度校核 螺母懸置部分橫截面上的拉應(yīng)力1.3F二 D-D/431.3 26 10466

11、-37214 MPa，查表得螺母材料的許用拉應(yīng)力-0.83卜0.83 40 = 33.2 MPa。 由于14MPa乞33.2MPa,故螺母懸置部分橫截面上的抗拉強(qiáng)度滿足條件。 螺母凸緣支承面上的擠壓應(yīng)力4F二 D12 -D234 26 10二93.242 -66.62:7.77 MPa查表得螺母材料的許用擠壓應(yīng)力 t/-1.7/-1.5 40=60MPa。由于7.77MPa乞60MPa,故螺母凸緣支承面上的擠壓強(qiáng)度滿足條件。 螺母凸緣根部的彎曲應(yīng)力俯 D1；D5 26 103 93.24一66.6 15.33MPa， 兀Da兀 x66.6(110 )b = 3.9 mmI = 2 mm6 =1

12、1.76MPai; =7.65 MPa廠-14 MPa二 p =7.77 MPa匚 b =15.33MPa表得螺母材料的需用彎曲應(yīng)力 =丄40MPa。由于15.33MPa空40MPa,故螺母凸緣根部彎曲強(qiáng)度滿足條件。 螺母凸緣根部的剪切應(yīng)力9計算及說明主要結(jié)果#計算及說明主要結(jié)果F二 Da326 10二 66.6 18:6.9 MPa,查 表得！.丨-30 MPa。= 6.9MPa6.9MPa遼30MPa，故螺母凸緣根部的剪切強(qiáng)度滿足條件。六、托杯的設(shè)計計算托杯用以承托重物的，可選用鑄鐵、鑄鋼或Q235,此處我們選用Q235。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。為防止托杯與重物相對滑動， 托杯上表面應(yīng)制有切口

13、和溝紋。為防止托杯從螺桿端部脫落，螺桿 端部應(yīng)裝有擋圈。為防止接觸面過快磨損，應(yīng)校驗接觸面的壓力，首先托杯的尺寸 D7 = D6 -2 =1.7d -2 =1.7 36-2 =59.2mm；D0 =0.6d 0.5 = 0.6 36 0.5 = 22.1mm。接觸面的壓力_ 4F _426燈03P 一二 D72 D。2 一 二 59.22 一22.1210.98MPa圖4托杯選用Q235AD7 = 59.2 mmD0 = 22.1 mmp =10.98 MPa11計算及說明主要結(jié)果手柄材料選用Q235A二 1 0.08 263T)= 60.3 kN m mT2 = 45.21 kN mm手柄長

14、度Lp卡60.3 45.21150 10=703.4 mmLp = 703.4 mm查表得許用壓力p】 = 13MPa。由于10.98MPa叮3MPa,所以接觸面間的壓力滿足條件。七、手柄的設(shè)計計算7.1材料手柄材料選用Q235A。7.2手柄長度 螺旋副的摩擦阻力距T1 F tan； ! : ：V ? =26 tan 3.3 4.7 3 60.3kN mm。螺桿端面與托杯之間的摩擦阻力矩59.23 一22.1359.22 -22.1245.21kN mm圖6#計算及說明主要結(jié)果圖6#計算及說明主要結(jié)果手柄的計算長度Lp是螺桿中心至人手施力點(diǎn)間的距離?？紤]到 螺桿頭部尺寸及手握的距離，手柄的實際

15、長度應(yīng)為ILp = 784mmD61.7dLp =Lp+50 =703.4 +50 = 784mm2 2為減小千斤頂?shù)拇娣趴臻g，一般取實際手柄長度Lp不大于千斤 頂?shù)母叨?。?dāng)舉重量較大的時候，可在手柄上套一長套管，以增大 力臂達(dá)到省力的目的。7.3手柄直徑把手柄看成一個懸臂梁，按抗彎強(qiáng)度設(shè)計，即dP150 703.40.12352:20.79 mmdp =20.797.4手柄結(jié)構(gòu)為防止手柄從螺桿中滑出，在手柄兩端應(yīng)設(shè)有擋圈，如圖5所示，并用螺釘固定或鉚合。八、底座的設(shè)計計算8.1材料底座選用HT150底座材料常選用鑄鐵 HT150、HT200，當(dāng)起重量大時可選用鑄 鋼。此處我們選用HT150。

16、8.2底座結(jié)構(gòu)底座鑄件的厚度不應(yīng)小于810mm；為增加底座的穩(wěn)定性， 故需將外形制成1： 10的斜度，如圖6所示，圖中6Hi =L 15=160 15 =175mm；H2 = H -a =54 -18 = 36 mm；D8 = D 5 = 66.6 5 = 71.6 mm;D9 =D8 2 H1 =71.6 2 175=106.6mm;10 10D1034 26 10,7：2 106+ (106.6x10, J:167 mm;H1 = 175mmH 2 = 36 mmD8 = 71.6 mmD9 = 106.6 mmD10 =167 mm取 D10 =167mm。九、螺旋起重器效率計算當(dāng)螺旋轉(zhuǎn)過一圈后，效率為FS2660.235=23.5% 乞 30%=23.5%2 ：FpLp 2 二 150 703.4 10符合千斤頂?shù)囊话阋?。十、設(shè)計小結(jié)經(jīng)過緊張而辛