机械设计大作业——千斤顶

目录

一、设计题目

-----------------------------------------------------------------------------------------------------2

二、螺母、螺杆选材

-------------------------------------------------------------------------------------------2

三、螺杆、螺母设计计算

3.1 耐磨性计算

-----------------------------------------------------------------------------------------------2

3.2 螺杆强度校核

--------------------------------------------------------------------------------------------3

3.3 螺纹牙强度校核

-----------------------------------------------------------------------------------------3

3.4 螺纹副自锁条件校核

----------------------------------------------------------------------------------4

3.5 螺杆稳定性校核

-----------------------------------------------------------------------------------------4

四、螺母外径及凸缘设计

------------------------------------------------------------------------------------5

五、手柄设计

----------------------------------------------------------------------------------------------------5

六、底座设计

----------------------------------------------------------------------------------------------------6

七、其余各部分尺寸及参数

---------------------------------------------------------------------------------7

八、参考资料

-----------------------------------------------------------------------------------------------------8

一、 设计题目

螺旋起重器（千斤顶）

已知条件：起重量F Q =40KN ，最大起重高度H=200mm 。

二、 螺杆、螺母选材

本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45#钢，调质处理。查参考文献[2]得σs=355MPa,查机械设计表5.9

得5

~3][s

σσ=,取[σ]=110MPa; σb =600MPa 。

由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3，查表5.9得螺母材料的许用切应力MPa 40~30][=τ,取][τ=35MPa ；许用弯曲应力[σb ]=40~60MPa, 取[σb ]=50MPa 。

托盘和底座均采用铸铁材料。

三、 螺杆、螺母设计计算

3.1 耐磨性计算

由耐磨性条件公式：

][2p H

h d p F A F Ps ≤⋅⋅⋅⋅==

π 对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：

2d ≥式中 2d ——螺纹中径，mm;

F ——螺旋的轴向载荷，N ； H ——螺母旋合高度，mm;

ψ ——引入系数，ψ=H/2d ;

[p]——材料的许用压强，MPa;

查机械设计表 5.8，得[p]=18~25MPa ，取[p]=20MPa ，对于整体式螺母，

5.2~2.1=ψ，取ψ=2.0，那么有mm MPa

KN

d 3.2520*0.2408

.02=≥。查参考文献

[4]表H.5,试取公称直径d=32mm,螺距p=6mm,中径d 2=29mm,小径d 1=25mm,内螺纹大径D 4=33mm 。那么螺母高度mm d H 5829*0.22==⋅=ψ，螺纹圈数

7.96

58===

p H z ，α=2β=30°。 3.2 螺杆强度校核

千斤顶螺杆危险截面受轴向力F 和扭转力矩T 1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T 1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为

][)16(3)4(

3

1

1

22

1

σππσ≤+=d T d F

对于梯形螺纹该式可化为

1d ≥

式中 1d ——螺杆螺纹的小径(mm)； []σ——螺杆材料的许用应力(MPa);

F —— 螺杆所受的轴向载荷(N)；

T 1——螺杆所受转矩(N ·mm),2

)

'tan(2

1d F T ρψ+=。 代入数据，mm MPa

KN

d 06.24110*40*25.1*41=≥

π

而选择d 1=25mm,满足螺杆强度要求。 3.3 螺纹牙强度校核

因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：

][4τπτ≤=

b

D z F

式中 F ——轴向载荷(N)；

D 4——螺母螺纹大径(mm); Z ——螺纹旋合圈数；

b ——螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p 。

代入数据计算

][64.106

*65.0*33**3.940000

τπτ≤==

MPa

即螺母满足剪切强度要求。

螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为： ][32

4b b b D z Fl

σπσ≤=