螺旋千斤顶设计指南矩形螺纹.ppt

3 优点：优点：优点：优点：　　　　 构造简单、传动比大，承载能力高，加工方构造简单、传动比大，承载能力高，加工方构造简单、传动比大，承载能力高，加工方构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、工作可靠、易于自锁便、工作可靠、易于自锁便、工作可靠、易于自锁便、工作可靠、易于自锁 　　　　　　　　特特特特 点点点点缺点：缺点： 工作速度不高、摩擦阻力大，传动效率低、工作速度不高、摩擦阻力大，传动效率低、磨损大最大起重量F =25KN最大起升高度H=160MM1 1、设计一人力驱动的螺旋千斤顶，起重载荷、设计一人力驱动的螺旋千斤顶，起重载荷F=25KN, F=25KN, 最大高度最大高度160mm160mm；；2 2、了解螺旋千斤顶的工作原理，掌握其设计、了解螺旋千斤顶的工作原理，掌握其设计方法；方法；3 3、进行强度和耐磨性计算，并计算其效率和、进行强度和耐磨性计算，并计算其效率和自锁性；自锁性；4 4、完本钱型号千斤顶总装图一张，零件图四、完本钱型号千斤顶总装图一张，零件图四张；张；1.1螺杆螺纹类型的选择螺纹的牙型有矩形、梯形与三角形，常用的是矩形螺纹。

为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中，其配合可选为H8/h8~H11h11螺纹的径向间隙很小，在强度计算时不予考虑选矩形螺纹， 配合H8/h81.2选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等此题选45钢1.3确定螺杆直径螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即式中 为螺杆许用压应力等于屈服应力除以平安系数屈服应力为355MPa，平安系数S取5，所以 =71 MPa所以d1≥24.1mm. 取圆整=28mm.对于矩形螺纹，先根据经验公式求得螺距P的近似值 =7mm然后参照梯形螺纹标准确定P值为7螺纹牙高度 h=3.5mm螺杆直径 =35mm d2=d-p/2=31.5mm选矩形螺纹 配合H8/h8 选45钢 d=35mmp=7mmd1=28mmh=3.5mm d2=31.5mm螺纹副材料滑动副速度 (m·min-1)许用压强/MPa钢对青铜低速<3.06~12>1518~2511~187~101~2钢-耐磨铸铁6~126~8钢-灰铸铁<2.46~1213~184~7钢-钢低速7.5~13 淬火钢-青铜6~1210~13注：ø<2.5或人力驱动时，[p]可提高20%；螺母为剖分式时，[p]应降低15%-20%。

滑动螺旋传动的许用压强项 目许用应力/ MPa钢制螺杆[σ]=σS/3~5 σS为材料的屈服极限/ MPa螺 母材料许用弯曲应力[σb]许用切应力[τ]青铜40~6030~40耐磨铸铁50~6040铸铁45~5540钢（1.0~1.2）[σ]0.6[σ]注：静载荷许用应力取大值滑动螺旋副材料的许用应力1.4自锁验算理论上自锁条件为 ，式中：为螺纹中径处升角； 为当量摩擦角〔当量摩擦角 =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°千斤顶在润滑条件下  查教材表，v取0.09 = arctan(z p /  d2) =arctan0.1=5.71°故，=4.05°< -1°1.5结构 螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需加大直径，其结构见图2手柄孔径 根据手柄直径 确定， mm为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比 小约0.2~0.5mm，退刀槽的宽度取为1.5P为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部应有倒角或制出稍小于 的圆柱形凸台为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆的下端必须安置钢制挡圈，挡圈用螺钉固定在螺杆端部，尺寸见图。

1.6螺杆强度计算螺杆材料的许用应力值[σ]:71~118.333MPa 计算当量应力值σ=45.6MPa，小于许用应力值，因此强度校核通过σ=45.6MPa通过 螺母圈数为Z’=6 螺母高度H’＝42mm  τ=13.54MPa σb=39.56MPa合格2.1选取螺母材料螺母一直处于高应力作用下，材料此处选择用青铜2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数Z螺纹圈数Z和螺母高度H’ 螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出，即式中， 为螺纹中径；h为螺纹牙高度；[p]为螺纹牙外表许用压力，其值可查阅教材或手册考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为Z’＝Z＋1.5Z’=5.35圆整后为6螺母高度 2.3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。

材料许用切应力[τ] 取 30~ 40 MPa材料许用弯曲应力[σb] 取 40 ~ 60 MPa螺纹牙底宽度 b=0.5P=3.5mm 根据公式：计算得：螺母的抗剪强度 τ=13.54 MPa < [τ]螺母的抗弯强度 σb=39.56 MPa < [σb] 2.4螺母的其他尺寸螺母其它尺寸见图，其中其中d为内螺纹大径，d=35D=56mm公差H8/r7D1=78.4mm =14mm  ，螺杆不是大柔度杆，所以临界应力由经验公式得出 到达最高起升高度时螺杆稳定，不会发生失稳2.5螺母与底座的配合  螺母压入底座上的孔内，圆柱面配合常采用H8/r7或H8/n7为了安装简便，应在螺母下端和底座孔上端加工出倒角为了防止螺母转动，还应安置紧定螺钉，其直径可根据起重量取M6～M12计算圆整后得 D=56mm；公差H8/r7D1=78.4mm； =14mm；计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度l可按将重物举到最大起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度计算，即式中，d为大径，得 l=160+21+52.5=233.5mm要求临界载荷 ，应先计算螺杆的长细比 ； 式中，i为螺旋危险截面的惯性半径， ，惯性矩 ，截面面积 ；得 7mm，长度因子 ，有 所以有：压杆失稳条件公式：  >最大起重量F=25kN即满足条件，螺杆不会发生失稳。

，螺杆不是大柔度杆，所以临界应力由经验公式得出到达最高起升高度时螺杆稳定，不会发生失稳 托杯用来承托重物，可用铸钢铸成〔ZG35或ZG45〕，也可用碳钢模锻制成〔Q235〕，其结构尺寸见图4其中 ；  为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上外表制出切口和沟纹为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装置挡板直径配合可取H11/a11当螺杆转动时，托杯和重物都不转动因此，在起重时，托杯底部与螺杆的接触面间有相当滑动为了防止过快磨损，一方面需要润滑，另一方面要限制接触面间的压力，其许用压力可取为[P]=15~20MPa，由此可确定托杯直径 为托杯材料选择Q235钢托杯和螺杆采用H11/a11配合 D3=84 mm =21mm，  =46mm选Q235式中[P]=18Mpa， =21mm, D3=84 mm得： ，取整为 =46mm5.1手柄材料常用Q235和Q215此处选择Q235钢。

5.2手柄长度Lp板动手柄的力矩：K·Lp=T1+T2 那么  式中：K——加于手柄上臂力，间歇工作时，约为150～250NT1——螺旋副间的摩擦阻力矩，T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩， T2 = (D2+D4) µF/4 (µ取0.06)那么 手柄计算长度 是螺杆中心到人手施力点的距离考虑螺杆头部尺寸及手握长度，取手柄实际长度 手柄实际长度不应超过千斤顶的最小高度，使用时可在手柄上另加套管K取200NT1=67.73N· ·mT2=25.125N· ·mLp=90.282/200=464.27mmLw=464.27+10.5+100=574.5mm 圆整后取575mm 5.3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 ≤[]F 故 dp≥ ≥19.76mm  dp取20mm  式中：[]F——手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q235时，[]F=120Mpa。

T1=67.73N· ·mT2=25.125N· ·mLp=464.27mm Lw=575mm dp=20mm5.4结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环，并用螺钉或铆合固定，其结构见图根据 GB/T 891 - 1986 选用螺钉紧固轴端挡圈，根据Dp=20mm，选取B型挡圈，公称直径28mm，符合设计要求GB/T 891-1986B型挡圈公称直径28mm底座常用铸铁〔HT100或HT150〕，此处选用HT100铸件的壁厚 不应小于8～10mm为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按1：5的锥度设计，如下图图中  H1+H'-a=160+28=188mmD8>D1=78.4mm圆整得79mm. D5=D+〔5～10〕mm =65mmD6=D5+ =97mmD7=  =159.16mm圆整后得160mm式中：[]p——底座下枕垫物的许用挤压应力对于木材，取[]p=2~2.5MPaH1=188mmD5=65mmD6=97mmD7=160mmD8=79mm =29.89%机械效率为29.89%垫片及螺栓等标准件参考文献[1]李良军.机械设计 高等教育出版社[2]数字化手册委员会 机械设计手册〔软件版〕[3]螺旋千斤顶设计指导书。