千斤頂詳細(xì)設(shè)計(jì)

1、千斤頂學(xué)院 機(jī)電與能源工程分院 姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 螺旋千斤頂設(shè)計(jì)過(guò)程千斤頂一般由底座1，螺桿4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所組成（見(jiàn)圖11）。螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)，并上下升降，把托杯上的重物舉起或放落。設(shè)計(jì)時(shí)某些零件的主要尺寸是通過(guò)理論計(jì)算確定的，其它結(jié)構(gòu)尺寸則是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或制造工藝決定的，必要時(shí)才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)是：最大起重量f=20kn和最大提升高度h=150mm。螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)步驟如下：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.1螺桿螺紋類型的選擇1.2選取螺桿的材料1.3確定螺桿直徑螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，千斤頂常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙

2、形角=30，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)；它的基本牙形按gb/t5796.12005的規(guī)定。千斤頂?shù)淖枣i行能要好，所以用單線螺紋。因此選用的螺桿螺紋是牙形角=30的單線梯形螺紋。螺桿材料常用q235、q275、40、45、55等。在此選用的是55鋼。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t及其它尺寸。 計(jì)算過(guò)程： 滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力p。f(kn):作用域螺桿的軸向力a()螺紋承壓面積（）螺紋的中徑h（）螺紋的高度p（）螺紋的螺距h（）螺母的高度由于，所以有；對(duì)于等腰梯形螺紋，有，一般取1.23.

3、5,所以此處取2.5因?yàn)榍Ы镯數(shù)穆輻U與螺母的相互運(yùn)動(dòng)是低速滑動(dòng)，所以兩者的材料均選為鋼，由查表可知，許用壓力p取為10mpa。牙形角=30的單線梯形螺紋螺桿材料：55鋼=2.5p=10mpa計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.4自鎖驗(yàn)算螺桿螺紋中徑，根據(jù)求得的此螺紋中徑，查表gb/t5796.21986和表gb/t5796.31986有：公稱直徑，螺距，螺桿小徑，螺桿中徑，螺母大徑，螺母小徑，螺母中徑，螺母高度，旋合圈數(shù)。自鎖條件是yjv式中：y為螺紋中徑處升角；rv為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角rv=arctanmv，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1）。:當(dāng)量摩擦系數(shù)；：摩擦系數(shù)；：牙側(cè)

4、角，。摩擦系數(shù)由查表可知，由于千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)速度是很低的，所以摩擦系數(shù)按起動(dòng)時(shí)區(qū)最大值0.17。至少為，所以有，符合自鎖條件。螺桿尺寸：p=8mm螺母尺寸：符合自鎖條件計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.5結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖12）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十0.5mm。由后面的計(jì)算可知手柄的直徑=25mm，所以。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=12mm。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

5、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。1.5p=12mm計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.6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)度理論校核螺桿的強(qiáng)度。強(qiáng)度計(jì)算方法參閱教材公式(6.23)，其中扭矩，式中為螺紋中徑處升角，為當(dāng)量摩擦角。對(duì)受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論交合螺桿強(qiáng)度：或f（n）螺桿所受的軸向壓；a（）：螺桿螺紋的危險(xiǎn)截面面積； （）：螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)；（mm）螺桿螺紋小徑；t（）；s(mpa)：螺桿材料的許用應(yīng)力，由前面可知螺桿的材料是55號(hào)鋼，查表得其屈服強(qiáng)度，所以其許用應(yīng)力，由于千斤頂

6、的載荷是穩(wěn)定的，許用應(yīng)力取最大值有。計(jì)算：則有：，符合強(qiáng)度計(jì)算的條件。，符合強(qiáng)度計(jì)算的條件。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.7穩(wěn)定性計(jì)算2. 螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1選取螺母材料細(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。fcr / f 2.5 4。螺桿的臨界載荷fcr與柔度s有關(guān)，s=m l/i，m為螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)，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+5p+(1.41.6)d，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)截面的軸慣性矩)，當(dāng)螺桿的柔度s40時(shí)，可以不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。計(jì)算時(shí)應(yīng)

7、注意正確確定。臨界載荷，e（mpa）：螺桿材料的拉壓彈性模量，;i（）：螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩，。該千斤頂一螺母座位支承時(shí)，作不完全固定支承，另一端有徑向和軸向約束，為固定支承，所以端部職稱情況是一端固定，一端不完全固定。因此。；，所以經(jīng)過(guò)計(jì)算螺桿穩(wěn)定。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。該千斤頂螺母材料采用45號(hào)鋼。，所以螺桿穩(wěn)定。螺母材料：45鋼計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果2.2確定螺母高度h及螺紋工作圈數(shù)u2.3校核螺紋牙強(qiáng)度螺母高度h=d2，螺紋工作圈數(shù)，考慮退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)u = u+1.5(u應(yīng)圓整)?？紤]到螺紋圈數(shù)u越多，

8、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。螺母高度由下式計(jì)算：h= ut。，實(shí)際螺紋圈數(shù)，實(shí)際螺母高度。一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。螺母的其它尺寸見(jiàn)圖13。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)螺母外徑d3進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。如圖有：螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，股只需校核螺母的螺紋牙強(qiáng)度。假設(shè)螺母每圈螺紋 所承受的平均壓力為，并作用再螺紋中徑為直徑的圓周上，則螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度條件為，螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件為。式中：b（mm）：螺紋牙根部的厚度，對(duì)于梯形螺紋;l(mm):彎曲力臂，；（mpa）螺母材料的許用切應(yīng)力，螺母材料為45號(hào)鋼，計(jì)算項(xiàng)

9、目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果查表可知：；（mpa）：螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，查表可知：。計(jì)算：，符合剪切強(qiáng)度條件； ，符合彎曲強(qiáng)度條件。，符合剪切強(qiáng)度條件。，符合彎曲強(qiáng)度條件。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果2.4螺母與底座孔配合3. 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算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。緊定螺釘選擇的是（gb/t711985）.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

10、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，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。p如圖計(jì)算各尺寸：厚度；p為許用壓強(qiáng)，取托杯和螺桿材料p中較小的一個(gè)，螺桿p=380mpa，托杯p=235mpa；根據(jù)結(jié)構(gòu)，所以進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算有：滿足強(qiáng)度條件。緊定螺釘：托杯材料：q235螺桿：p=380mpa托杯：p=235mpa，滿足強(qiáng)度條件。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果4. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1手柄材料4.2手柄長(zhǎng)度lp

11、常用q235和q215。該千斤頂采用的是q215。板動(dòng)手柄的力矩：klp=t1+t2，則式中：k加于手柄上一個(gè)工人的臂力，間歇工作時(shí)，約為150250n，工作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)為100150n。t1螺旋副間的摩擦阻力矩，t2托杯與軸端支承面的摩擦力矩， t2 = (d12+d11) f f/4。手柄材料：q215計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果4.3手柄直徑dpt1螺旋副間的摩擦阻力矩，t2托杯與軸端支承面的摩擦力矩， t2 = (d12+d11) f f/4。 手柄計(jì)算長(zhǎng)度lp是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實(shí)際長(zhǎng)度還應(yīng)加上+（50150）mm。手柄實(shí)際長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)千斤頂

12、，使用時(shí)可在手柄上另加套管。手柄的實(shí)際長(zhǎng)度是把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件為計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果4.4結(jié)構(gòu)sf 或?yàn)?dp式中：sf手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為q215和q235時(shí)，sf=120mpa。計(jì)算： 所以手柄的直徑。手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應(yīng)加上擋環(huán)（圖16），并用螺釘或鉚合固定。因?yàn)槭直木纫蟛桓?，如圖計(jì)算選用的螺釘為（gb/t68-2000）,而擋環(huán)尺寸為d=38mm，厚h=5mm。sf=120mpa。螺釘：當(dāng)環(huán)尺寸：d=38mm，厚h=5mm。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果5. 底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵

13、（ht150及ht200）（圖17），鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，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。圖中： （為底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對(duì)于木材，?。┯?jì)算：關(guān)于螺旋千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等的補(bǔ)充說(shuō)明：（1） 螺母與底座的配合常用或等；（2） 為防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)設(shè)緊定螺釘，直徑常取m6m12，根據(jù)起重大小決定；（3） 為防止托杯脫落和螺桿旋出螺母，在螺桿上下兩端安裝安全擋圈；（4） 連接螺釘，擋圈，擋環(huán)的規(guī)格尺寸按結(jié)構(gòu)需要選取或設(shè)計(jì)；（5） 為減少摩擦、磨損及托杯工作時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋副及托杯與螺桿的接觸面均需潤(rùn)滑；（6） 裝配圖尺寸標(biāo)注應(yīng)包括特性尺寸（如最大起落高度）、安裝尺寸、外形尺寸（總廠、總寬、總高）和派和尺寸等；（7） 圖面應(yīng)注明技術(shù)特性及技術(shù)要求；（8） 圖紙規(guī)格應(yīng)符合之徒規(guī)定，繪圖要按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)題欄和明細(xì)表的格式應(yīng)符合要求，詳見(jiàn)課程設(shè)計(jì)教材，或采用學(xué)生用標(biāo)題欄及明細(xì)表格式；（9） 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書應(yīng)在全部計(jì)算及圖紙完成后進(jìn)行整理編寫。參考資料1楊 玲