螺旋千斤頂 設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 給定數(shù)據(jù) Q=20KN（軸向力） ，H=200mm（起重高度）,P=200N(手柄操作力） 1.1螺桿螺紋類型的選擇螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。1.2選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。選45鋼。1.3確定螺桿直徑 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p及其它尺寸。d2根據(jù)國(guó)家規(guī)定=1.22.5，取=2.0（梯形螺紋）；h=0.5p；，p取20Mpa故，d2 17.9mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，基本尺寸優(yōu)選第一尺寸系列，考慮到螺桿的穩(wěn)定性，公稱直徑d取28mm。則螺距p=5mm， 外螺紋小徑d1=22.

2、5mm，中經(jīng)d2=25.5mm螺母高度H '=d2=51mm,螺母的螺紋工作圈數(shù)=H '/p 101.4自鎖驗(yàn)算自鎖條件是v。式中：為螺紋中徑處升角；v為當(dāng)量摩擦角（=arctan，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1°。）查教材表，fV取0.09。 =arctan(n p / p d2)=arctan（15/3.1425.5）=3.57fV=arctan=arctan=5.32故，y=3.5<5.32；滿足自鎖條件。1.5結(jié)構(gòu) 如下圖: 螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dkdp十

3、0.5mm。為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑d1約小0.20.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5P。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。其中：1.5P=7.5mm D13=(1.71.9)d=1.8×28=50.4mm取=50mm(1.41.6)d=1.5×28=42mmH1+H=200+51=251mm0.25d=8mm1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算對(duì)受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理

4、論校核螺桿的強(qiáng)度。強(qiáng)度計(jì)算參閱教材公式5-47。s公式可轉(zhuǎn)化為d1=17mm查手冊(cè)，45鋼，=355MPas=110MPad1= 22.5mm>17mm1.7穩(wěn)定性計(jì)算細(xì)長(zhǎng)的螺桿工作時(shí)受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性。安全系數(shù)范圍Fcr / F ³ 3.5 5螺桿的臨界載荷Fcr與柔度s有關(guān)，s=m l/i，強(qiáng)度合格m為螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)取m=2，強(qiáng)度合格與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，l為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取LH+H '/2+1.5d=267.5mm，i為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積A=pd12/4，則(I為螺桿危險(xiǎn)截

5、面的軸慣性矩) 查教材公式5-51，E取206GPas=m l/i=95.1 （1）計(jì)算臨界載荷 因?yàn)?，Q c=（304-1.12）d1d1/2=86.075KN (2) 穩(wěn)定性計(jì)算Q c/Q =4.3穩(wěn)定性合格。2. 螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1選取螺母材料螺母材料一般可選用青銅，對(duì)于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。選青銅2.2螺母的基本參數(shù)確定螺母高度H¢及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度H¢= d2=51mm，螺紋工作圈數(shù)，紋圈數(shù)。紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，否則應(yīng)改選螺母材料或加大d。 2.4校核螺紋牙強(qiáng)度一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故

6、只校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)螺母外徑D4進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。2.4.1螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別為：=；查表，b=0.65p=3.25mm，D=28.5mm，=10，計(jì)算結(jié)果得：=6.88Mpa，=19Mpa，取30-40Mpa, 取40-60Mpa可見(jiàn)，螺母螺紋牙強(qiáng)度合格。2.5安裝要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問(wèn)的配合常采用或等配合。為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母下端（圖13）和底座孔上端（圖17）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘（圖11），緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為612mm。2.4.1 螺母的相關(guān)尺寸計(jì)算查手冊(cè)D=28

7、.5mm內(nèi)螺紋小徑D1=23mm D3= (1.61.8)D =1.7×28.5=48.45mm取48mmD4= (1.31.4)D3 =1.3×48=62.4mm取 62mm H=51mm 圖 13 a=H/3=17mm3. 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算托杯用來(lái)承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖14。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托杯和重物都不作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在起重時(shí)，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對(duì)滑動(dòng)，為了避免過(guò)快磨損，一方面需要潤(rùn)滑，另一

8、方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。 p 中：p許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料p的小者。D10=(2.42.5)d =2.4528=68.6mm 取68mmD11=(0.60.7）d=0.6528=18.2mm 取18mmD13=(1.71.9)d=1.828=50.4；取50mmD12=D13-（24）mm=47mm 圖14故 =19.9MPa<pp=（1520Mpa）所以接觸面間比壓強(qiáng)度合格4. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1手柄材料常用Q235和Q215。選取Q235。4.2手柄長(zhǎng)度Lp板動(dòng)手柄的力矩：T=T1+T2,p·Lp=T1+T2 L p=T/P ，式中：P加于手柄上一個(gè)工人的

9、臂力由給定值為200NT1螺旋副間的摩擦阻力矩， =20×103tan(5.32°+3.57°) ×=4T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩， T2 =Q f c×（D12-D11）/4 (fc查手冊(cè)取0.11） =15.95N.m，D12=47mm，D11=18mm則 L p=（T1+T2)/p=(40.4+15.95)/200=0.28m取0.3m因此，手柄實(shí)際長(zhǎng)度L p=0.3m+100mm+D2/2=450mm4.3手柄直徑dp把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件 =16.7mm dp取20mm 式中：sF手柄材料許用

10、彎曲應(yīng)力，相關(guān)尺寸如圖1-6： 5. 底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200），鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，取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110的斜度。底座結(jié)構(gòu)及尺寸如圖16圖中 H1=H+（1428）mm =200+20=220mm a=513=17mmD6=D3+（510）mm =48+6=54mmD7=98mmD8=149.5取150mm式中：sp底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對(duì)于木材，取sp=2MPa。6 螺旋千斤頂?shù)男?=26.5%7 參考文獻(xiàn)1濮良貴 紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室，高等教育出版社,2006.52西北工業(yè)大學(xué)工程制圖教研室，畫法幾何及機(jī)械制圖 陜西科學(xué)技術(shù)出版社；，1999.23成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-連接與緊固.化學(xué)工業(yè)出版社,2004.14孫恒 陳作模 葛文杰.機(jī)械原理. 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.高等教育出版社。2006.5 選梯形螺紋 45鋼Q-軸向力P-材料許用壓力 Mpa h-螺紋牙的工作高度 P-螺距取d=28mmd1=22.5mmd2=25.5mmp=5mmH &