機(jī)械設(shè)計(jì)螺旋千斤頂設(shè)計(jì).doc

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機(jī)械設(shè)計(jì)螺旋千斤頂設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)草圖： 載重：2t 行程：230 最大起重量F=20000N 最大起升高度 H=230mm 工作原理圖： 1. 螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.1螺紋類型的選擇 螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，千斤頂常用的是梯形螺紋。 梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角α=30，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)；它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的規(guī)定。千斤頂?shù)淖枣i行能要好，所以用單線螺紋。 因此選用的螺桿螺紋是牙形角α=30 的單線梯形螺紋 1.2 螺桿的材料的選擇 螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。 在此選用的是45鋼。 1.3 確定螺桿的直徑 按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)公稱直徑d、螺距t及其它尺寸。 計(jì)算過(guò)程： 滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力[p]。 p=QPπd2hH

=QPπh?[p] 式中 p──工作壓強(qiáng)(MPa); Q──軸向工作載荷(N)； d2──螺紋中徑(mm)； P ──螺距 h──螺紋工作高度(mm)， 對(duì)矩形、梯形螺紋，h=0.5P；對(duì)鋸齒形螺紋， h=0.75P； u──旋合螺紋圈數(shù)； [p] ──螺旋副許用壓強(qiáng)(MPa)。 f值選?。?對(duì)整體式螺母，f=1.2～2.5， 對(duì)剖分式和兼做支承螺母，f=2.5～3.5. 此處f取1.5。 因?yàn)榍Ы镯數(shù)穆輻U與螺母的相互運(yùn)動(dòng)是低速滑動(dòng)，所以 兩者的材料均選為鋼-青銅 需用應(yīng)力取[p]=20MP。 螺桿螺紋的中徑： d2≥0.8Q?p=0.8*200001.5*20=20.65 根據(jù)求得的此螺紋中徑，查表GB/T5796.2—2005和表 GB/T5796.3—2005有： 公稱直徑d=28,螺距P=5,中徑d2=D2=25.50,螺桿小徑d3=22.50,螺母小徑D1=23.00，螺母大徑D4=28.50，螺母高度H=Φd2=25.5*1.5=38.25, 螺旋圈數(shù)μ=HP = 365 =7.65≈8≤10(圈) 1.4自鎖驗(yàn)算 自鎖條件：ψ≤ψv 式中：ψv──螺紋副當(dāng)量摩擦角， ψv = arctgfv =arctg(f/cosβ) ψ為螺紋升角 摩擦系數(shù)f由查表可知，f= .11~0.17，由于千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)速度是很低的，所以摩擦系數(shù)按起動(dòng)時(shí)區(qū)最大值0.17。牙側(cè)角β=α/2=30/2=15 ψ=arctannpπd2=arctan153.1438.25=2.38 ψ≤ψv=arctanfcos15=arctan0.17cos15=9.98 ψ=2.38≤ψv=9.98 符合自鎖條件 1.5螺桿強(qiáng)度校核 σca=σ2+3τ2=(4Qπd12)2+3(16T1πd13)2≤[σ] 式中：[σ]─螺桿材料的許用應(yīng)力(MPa )， 有[σ]= σs/3～5。 T1=Qtanψ+ψvd22 查表可知σs=355 [σ]=σ/3=118.3 經(jīng)計(jì)算的 T1=41909.1 σca=80.7≤[σ]=118.3 1.6螺桿的壓桿穩(wěn)定性計(jì)算 ssc=QcQ≥s 其中Qc由λs=μl/i(u=2)確定 計(jì)算可得: Ssc=4.04≥3.5 1.7螺母螺紋牙強(qiáng)度校核 剪切強(qiáng)度條件（危險(xiǎn)截面為a~a） τ=QuπDb=Qπdbu≤τ σb=Quh/2πDb2/6=3Qhπdb2u≤[σb] 式中：b————螺紋牙根部的厚度，mm，梯形螺紋b=0.65P.； h_——— 彎曲力臂，mm,參看圖l=(D-D2)/2； [σb]———螺母材料的許用彎曲應(yīng)力 τ————螺母材料的許用切應(yīng)力 計(jì)算可得 τ=8.74≤τ=30 σb=9.918≤[σb]=40 2. 其他零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1螺母懸置段強(qiáng)度計(jì)算 求螺母外徑 強(qiáng)度條件為： 近似 σca=(1.2~1.3)Qπ/4(D32-D2) 由參考文獻(xiàn)可知 青銅????=100Mpa，對(duì)于塑性材料σ=σsns,一般ns=1.2~2.5.則 σ=40Mpa帶入計(jì)算得 D3>=39.34 由經(jīng)驗(yàn)公式D3=(1.6～1.8)D,取D3=45mm，D4=59mm 2.2螺母凸緣的強(qiáng)度計(jì)算 接觸面擠壓強(qiáng)度計(jì)算： σca=Q（π4）D42-D32≤σp [????]-------螺母的許用擠壓應(yīng)力，Mpa，[????]=（1.5～1.7）[????] ??4-------螺母凸緣大經(jīng)，mm，??4=（1.3～1.4）??3 取D4=59mm,計(jì)算得 σca=17.5MPa<σp 凸緣根部彎曲強(qiáng)度計(jì)算： σca=MW=QD4-D32πD3a2≤σb a-------凸緣高度，mm，a=H/3 帶入計(jì)算得： σca=3.428<σb 所以螺母凸緣滿足強(qiáng)度要求 2.3手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算 材料：Q235鋼 手柄長(zhǎng)度確定： 取?c=0.1, p=200N 計(jì)算得： T1=41909.1Nmm T2=33107.5Nmm Lp=375.1mm 手柄實(shí)際長(zhǎng)度L=Lp+D13=423.1mm。 取長(zhǎng)度為425mm 手柄直徑確定： σb=MW=32PLπdp3≤[σb] 將σb=158Mpa帶入計(jì)算得： dp>16.9mm 取dp=20mm 2.4托杯的設(shè)計(jì) 材料：托杯用來(lái)承重可用Q235鋼模鍛制成 D10=（2.4～2.5）d=58mm D11=(0.6～0.7)d=20mm D13=(1.7～1.9)d=48mm D12=D13-(2～4)=45mm 取δ=8mm h=1.3δ=10.4mm 為了避免過(guò)快磨損，托杯一方面需要潤(rùn)滑，另一方面還要驗(yàn)算接觸面間的擠壓強(qiáng)度 . 帶入計(jì)算得： P=12.64MPa<[p]=300MPa 滿足擠壓強(qiáng)度要求 2.5底座設(shè)計(jì) 底座材料常用鑄鐵(HT100)，鑄件的壁厚δ應(yīng)取8～12mm，取δ=10mm。為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此將其外形制成1∶10的斜度 H1=H+20=250mm D6=D3+5=50mm D7=D6+H15=100mm 接地比壓驗(yàn)算 底座下墊物的許用擠壓應(yīng)力[????]取2MPa，計(jì)算得 D8>=150.79 取D8=200mm 參考文獻(xiàn)： [1]濮良貴 陳國(guó)定 吳立言 機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社 2013 [2]柴國(guó)鐘 梁利華 王效貴 盧炎麟 材料力學(xué) 科學(xué)出版社 2012 [3]孫毅 章巧芳 舒欣 圖學(xué)原理與工程制圖教程 清華大學(xué)出版社 2012 [4]戴枝榮 張遠(yuǎn)明 工程材料 2006