螺旋千斤顶计算说明书1

1 螺杆的设计与计算

螺杆螺纹类型的选择

传动螺纹中有矩形螺纹，梯形螺纹以及锯齿形螺纹，由于矩形螺纹没有标准化，锯齿形螺纹只用于单向受力的螺纹连接或螺纹传动中，因此，选择梯形螺纹。

梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30º，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。

选择螺杆材料

由于螺旋千斤顶受力不大，转速较低，因此可以选择使用45号钢。

确定螺杆直径

螺旋千斤顶滑动螺旋传动时，其失效形式只要是螺纹磨损，因此滑动螺旋的主要尺寸通常根据耐磨条件确定。螺杆的中径为d2。设计公式是：

][8

.02P F

d φ≥

}

其中F 为螺杆所受的轴向力，F=35kN

Φ=H/d2，H 为螺母高度。螺旋千斤顶是整体式螺母，由于磨损后不能调整间隙，为了使受力分布均匀，螺纹工作圈数不宜太多，故取Φ=~，此处取Φ=.

[p]为材料的许用压力，螺母一般选择青铜，查得在低速滑动螺旋是钢—青铜，[p]=18~25MPa ，此处选择[p]=20MPa 。 代入公式得：

mm m p F d 94.2410208.110358.0][8.06

3

2=⨯⨯⨯=≥φ

查机械设计课程设计手册，选择梯形螺纹的

公称直径为d=32mm 螺距 t=P=6 此时：

中径d2=(32-3)mm=29mm ≥24.94mm 。 小径d1=(32-7)mm=25mm

螺母的高度H =φd2=×29=52.2mm

<

自锁验算

自锁条件是≤v 式中：为螺纹中径处升角；

V

ϕ为当量摩擦角

为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。 查表得钢—青铜结合下，摩擦系数ƒ=

公称直径d=32mm

螺距 t=P=6

中径d2=29mm

小径d1=25mm 螺母的高度H = 52.2mm

#

摩擦系数： ƒ=

螺纹中径处升角： =º

当量摩擦角：

V ϕ=º

刀槽的宽度可取为。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用连接螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。

图1

连接螺钉公称直径为：=8mm

】

选用开槽沉头螺钉：M8×16

螺杆强度计算

螺杆工作时所受的扭矩为：()2

tan 2

d F T V ⋅

+=ϕψ= N •mm 其中为螺纹中径处升角，

V ϕ为当量摩擦角。

2

12431

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=d T F A ca

σ

其中，F=35kN ， ;

A 是螺杆危险截面的面积，214

d A π

=

，mm 2

d1为外螺纹小径，d1=25mm 因此σca=

查机械设计课程设计手册的45号钢的屈服强度σs=355MPa ，根据机械设计表5-13得，许用应力[σs]= σs/4=

因此σca<[σs]，满足强度要求。

稳定性计算

细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力F 必须小于临界载荷F cr ：

4~5.2≥F

F cr

F cr 为螺杆临界载荷。其大小与柔度λs 有关，

λs = l /i

为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，查机械设计表5-14得，由于螺杆是一端固定，一端自由，因此 ：

=2；

;

l 为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取

l ＝H +5t+~d

其中H 为螺旋千斤顶最大升距，H=180mm

所以：l =180+5×6+～×32 mm=～261.2 mm ，这里取l =260mm

i 为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=d 12/4，则

4

1d A I

i ==

因此：i =25/4mm=6.25 mm

将数据代入公式得：

λs = l /i=2×260/=>40

因此需要进行稳定性校核。

*

长度系数

=2

最大升距 H=180mm

工作长度 l =260mm

惯性半径 .

i =6.25 mm

柔度

λs =

2 螺母的设计与计算

2. 1 选取螺母材料

螺旋千斤顶低速，重载，因此可以选青铜作为螺母材料。

2. 2 确定螺母高度H 及螺纹工作圈数u

又上面得螺母高度H =φd2=×29=52.2mm ， 螺纹工作圈数u= H /t =6=<10，满足要求 实际螺纹圈数u ′=u+==11（圆整）

此时实际螺母高度H =ut=11×6 mm=66mm

2. 3 校核螺纹牙强度

螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需要校核螺母螺纹牙强度。螺母其他尺寸见图2。

&

螺纹牙危险截面的剪切强度条件为

][τπτ≤=Dbu

F

螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为

][62

σπσ≤=u

Db Fl

式中：b 为螺纹牙根处的厚度，对于梯形螺纹 b==3.9 mm

l 为弯曲力臂，l =(D-D 2)/2，D 为内螺纹的大径 D=d+1=33 mm ， D 2为内螺纹的中径 D 2=d-3=29 mm ，所以l =(D-D 2)/2=2 mm 。 [τ] 为螺母材料的许用切应力，查机械设计表5-13， [τ]=35MPa

[σb ] 为螺母材料的许用弯曲应力， 查机械设计表5-13，取 [σb ]=50MPa 。

《

有公式得：τ=≤[τ] σ=≤[σb ]

因此满足螺纹牙强度要求。

螺母理论高度H =52.2mm

实际螺母高度H =66mm

理论螺纹工作圈数u=

实际螺纹圈数 u ′=11