机械设计螺旋千斤顶设计

机械设计螺旋千斤顶设计结构草图：

载重：2t 行程：230 最大起重量F=20000N 最大起升高度 H=230mm

工作原理图：

1.螺杆的设计与计算

1.1螺纹类型的选择

螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。

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；它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。

因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30º

的单线梯形螺纹

1.2螺杆的材料的选择

螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。

在此选用的是45钢。

1.3确定螺杆的直径

按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。计算过程：

滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力[p]。

p=

QP

πd2ℎH<

[p]

令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得

d2>=√QP

πℎ∅[p]

式中

p──工作压强(MPa);

Q──轴向工作载荷(N)；

d2──螺纹中径(mm)；

P ──螺距

h──螺纹工作高度(mm)，

对矩形、梯形螺纹，h=0.5P；对锯齿形螺纹，h=0.75P；

u──旋合螺纹圈数；

[p] ──螺旋副许用压强(MPa)。

φ值选取：对整体式螺母，φ=1.2～2.5，

对剖分式和兼做支承螺母，φ=2.5～3.5. 此处φ取1.5。

因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以两者的材料均选为钢-青铜需用应力取[p]=20MP。

螺杆螺纹的中径：

d2≥0.8√Q

∅[p]=0.8∗√

20000

1.5∗20

=20.65

根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.2—2005和表

GB/T5796.3—2005有：

公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00，螺母大径D4=28.50，螺母高度H=Φ

d2=25.5*1.5=38.25,

螺旋圈数μ=H

P =36

5

=7.65≈8≤10(圈)

1.4自锁验算

自锁条件：ψ≤ψv

式中：ψv──螺纹副当量摩擦角，

ψv = arctgf v =arctg(f/cosβ)

ψ为螺纹升角

摩擦系数f由查表可知，f= .11~0.17，由于千斤顶的运动速度是很低的，所以摩擦系数按起动时区最大值0.17。牙侧角β=α

/2=30/2=15°

ψ=arctan np

πd2=arctan1×5

3.14×38.25

=2.38°

ψ≤ψv=arctan f

cos15°=arctan0.17

cos15°

=9.98°

ψ=2.38°≤ψv=9.98°

符合自锁条件

1.5螺杆强度校核

σca=√σ2+3τ2=√(

4Q

πd12

)2+3(

16T1

πd13

)2≤[σ]

式中：[σ]─螺杆材料的许用应力(MPa )，有[σ]= σs/3～5。

T1=Qtan(ψ+ψ

v

)d2

2

查表可知σs=355 [σ]=σ/3=118.3 经计算的

T1=41909.1

σca=80.7≤[σ]=118.3

1.6螺杆的压杆稳定性计算

s sc=Q c

Q

≥s

其中Q c由λs=μl/i(u=2)确定

计算可得:

S sc=4.04≥3.5

1.7螺母螺纹牙强度校核

剪切强度条件（危险截面为a~a）

τ=

Q

u

πDb

=

Q

πdbu

≤[τ]

σb=

Q

uℎ/2

πDb2/6

=

3Qℎ

πdb2u

≤[σb]

式中：b————螺纹牙根部的厚度，mm，梯形螺纹b=0.65P.；

h_———弯曲力臂，mm,参看图l=(D−D2)/2；

[σb]———螺母材料的许用弯曲应力

[τ]————螺母材料的许用切应力

计算可得

τ=8.74≤[τ]=30

σb=9.918≤[σb]=40

2.其他零部件的设计计算

2.1螺母悬置段强度计算 求螺母外径

强度条件为：

近似

σca =

(1.2~1.3)Q π/4(D 32

−

D 2)

由参考文献可知 青铜σs =100Mpa ，对于塑性材料[σ]=σs n s

,一般

n s =1.2~2.5.则 [σ]=40Mpa 带入计算得 D 3>=39.34

由经验公式D 3=(1.6～1.8)D,取D 3=45mm ，D 4=59mm

2.2螺母凸缘的强度计算

接触面挤压强度计算： σca =

Q

（π

4）(D 42−D 32)≤[σp ]

[σp ]-------螺母的许用挤压应力，Mpa ，[σp ]=（1.5～1.7）[σb ] D 4-------螺母凸缘大经，mm ，D 4=（1.3～1.4）D 3

取D 4=59mm,计算得 σca =17.5MPa<[σp ] 凸缘根部弯曲强度计算：