机械设计千斤顶设计.doc

2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作机制081 胡凯雷 30806110095—11 设计简单千斤顶的螺纹和螺母的主要尺寸起重量为20000N，起重高度为150mm，材料自选解：1.、螺杆的设计与计算（1）选用材料螺杆材料选用45号钢， =300MPa查表确定需用[p]=15MPa （2）确定螺纹牙型梯形螺纹的工艺性好，牙根强度高，对中性好，本设计采用梯形螺纹3）按耐磨性计算初选螺纹的中径因选用梯形螺纹且螺母兼作支承,故取=2.5,根据教材式(5--43)得mm (4)按螺杆抗压强度初选螺纹的内径根据第四强度理论,其强度条件为 但对中小尺寸的螺杆,可认为,所以上式可简化为 式中,A为螺杆螺纹段的危险截面,A=;S为螺杆稳定性安全系数,对于传力螺纹,S=3.5—5.0；对于传导螺旋,S=2.5—4.0;对于精密螺杆或水平,S>4.本千斤顶取值S=5.故mm(5) 综合考虑,确定螺杆直径.比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果,可知本例螺杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准,按国家标准GB/T5796—1986选定螺杆尺寸参数:公称自径 d=24mm,螺纹外径;螺纹内径;螺纹中径;螺纹线数n=1,螺距P=5mm.(6) 校核螺旋的自锁能力。

对传力螺纹传动来说,一般应确保自锁性要求,以避免事故.本螺旋的材料为钢,螺母的材料为青铜,钢对青铜的摩擦系数f=0.09(查<<机械设计手册>>).因梯形螺纹牙型角=,,所以因,可以满足自锁要求.注意:若自锁型不足,可增大螺杆直径或减小螺距进行调整.(7) 螺纹牙的强度计算.由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度,因此只需要校核螺母螺纹的牙根强度.(8)螺杆的稳定性计算.当轴向压力大于某一临界值时,螺杆会发生测向弯曲,丧失稳定性.取B=40mm, 则螺杆的工作长度 螺杆危险截面的惯性半径 螺杆的长度系数:按一端自由,一端固定考虑,取 螺杆的柔度: 因此本例螺杆40<<100,为中柔度压杆,其失稳时的临界载荷按欧拉公式计算得所以满足稳定性要求.2、螺母的设计与计算 (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,次选青铜此螺母要兼作支撑，因选,所以取为54mm.螺纹圈数计算: 螺纹圈数最好不要超过10圈,因此宜作调整.一般手段是在不影响自锁性要求的前提下,可适当增大螺距P,而本螺杆直径的选定以抗压强度计算结果为准,耐磨性已相当富裕,所以可适当减低螺母高度.现取螺母高度H=50mm,则螺纹圈数z=10,满足要求.(2) 螺纹牙的强度计算.根据教材表5—13,对于青铜螺母30—40MPa，这里取=30MPa，由教材式(5--50)得螺纹牙危险截面得剪切应力为满足要求. 螺母螺纹根部一般不会弯曲折断,通过可以不进行弯曲强度校核.（3）安装要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用或等配合。

为了安装简便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6～12mm螺母的相关尺寸计算 查手册D=d+1=25mm内螺纹小径D1=d-7=17mm D3= (1.6~1.8)D =1.7×25D4= (1.3~1.4)D3 =1.3×43 H=54mm a=H/3=54/3=18mm3、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 ≤[p] （式1-1）式中：[p]——许用压强，应取托杯与螺杆材料[p]的小者D10=(2.4~2.5)d =2.4524D11=(0.6~0.7）d=0.6524D13=(1.7~1.9)d=1.824D12=D13-(2~4)故 ≤[] = 4、手柄设计与计算.1、手柄材料常用Q235和Q215。

2、手柄长度Lp板动手柄的力矩：K·Lp=T1+T2 则 （式1-2）式中：K——加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150～250N，工作时间较长时为100～150NT1——螺旋副间的摩擦阻力矩， =20×103tan(5.32°+3.15°) ×T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4 (f查手册取0.06) =(40+16) ×0.06×20/4则 = 手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上+（50～150）mm手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管因此，手柄实际长度=++553、手柄直径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为 ≤[s]F （式1-3）故 dp≥ ≥=28.33mm dp取30mm 式中：[s]F——手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，[s]F=120Mpa。

5. 底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200），铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1∶10的斜度底座结构及尺寸如图1―7 图中 H1= +（14～28）mm =150+20=170mm H-a=54-18=36mmD=d+1(查手册) =24+1 D6=D3+（5～10）mm =43+6D7=D6+=49+ D8==式中：[s]p——底座下枕垫物的许用挤压应力对于木材，取[s]p=2~2.5MPa参考文献[1]邱宣怀.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1997.[2]孙维连,魏凤兰.工程材料[M].北京:中国农业大学出版社,2006.[3]于惠力.机械设计[M].科学出版社,2007.[4]吴宗泽.机械设计课程设计手册[M].北京:高等教育出版社,2006[5]濮良贵，机械设计第八版，高等教育出版社。