千斤頂設計

2023-02-05 02:42:04 字數 2526 閱讀 7986

1螺桿螺母的材料選擇

考慮到此設計的千斤頂最大承重10kn,以及耐磨性,所以選用45#調質鋼,它的特點是具有一定的耐磨性,可用於用於載荷較大而工作不頻繁的公升降螺桿。根據參考文獻[1]表10.2查得抗拉強度,;螺母選用青銅材料,由機械設計手冊可以查到其許用彎曲應力σbp=40~60mpa,許用切應力τp=30~40mpa。

2選擇牙型

考慮到自鎖性和牙根強度,設計時選用梯形螺紋。

3根據耐磨性確定初選螺紋中徑

為了防止過度磨損,需要限制螺紋工作表面壓強p使之不要超過螺紋傳動副的許用壓強[p],

1)q軸向載荷,n;

d2螺紋中徑,mm;

h螺母高度(旋合長度),mm;

p螺距,mm;

h螺紋接觸高度,mm;

z旋合長度內工作圈數,z=h/p;

[p螺旋傳動副許用壓力,mpa。

根據(1)式,可得螺紋中徑計算公式:

2)其中、,由於是梯形螺紋,所以=0.5,對於整體螺母,,取。螺母選用青銅材料,由參考資料[2]表5-2可查到剛對青銅的螺旋副許用壓強[p]=18~25mpa(人力傳動),在此我們取[p]=25mpa,則可算出d2

根據機械設計手冊梯形螺紋基本尺寸(gb/t 5796.3—2005),選取標準梯形螺紋公稱直徑mm,螺距mm,中徑mm,小徑mm,內螺紋大徑mm。

4螺桿強度校核

螺桿危險截面應滿足的條件:

3)螺桿材料許用應力,=,mpa;

t螺桿承受的最大扭矩,nmm;

d3螺紋小徑,mm。

其中螺桿承受最大扭矩t4)

d2螺紋中徑,mm;

螺紋公升角,;

螺紋副當量摩擦角,;

由參考文獻[2]表5.10得鋼對青銅的當量摩擦因數,由表5.10的注釋知人力驅動屬於間歇式,故取用大值。所以。

把中間資料代入(4)式,求得。

再將t代入(3)得,

5)又根據=,mpa,,則取=71mpa

由(5)可知,64.4mpa<71mpa,所以強度符合要求。

5.自鎖條件校核

因螺紋公升角,螺紋副當量摩擦角

<所以滿足自鎖條件。

6.螺紋牙強度校核

由於螺桿材料強度一般大於螺母材料強度,因此,只需校核螺母螺紋的牙根強度。

6)螺紋旋合圈數,;

b螺紋牙根部寬度,對於梯形螺紋b=0.65p=2.60mm;

d螺紋大徑,d=20.5mm;

螺母材料許用切應力,根據機械設計手冊,對於青銅材=30~40mpa;

根據(6)式,計算出

<=30mpa,所以牙根部強度滿足要求。

7.螺母外徑及凸緣設計

(1)螺母材料的一些引數

螺母材料為青銅,根據機械設計手冊,其許用彎曲應力=4060mpa,許用切應力=3040mpa;許用擠壓應力5684mpa;許用拉伸應力32.2849.92mpa。

(2)根據凸緣拉伸強度計算d2

根據公式:

取(3)根據經驗公式,螺紋凸緣外徑

(4)根據經驗公式,螺紋凸緣厚,取。

8.手柄設計

手柄上的力需要克服螺紋副之間相對轉動的阻力矩和託杯支承面間的摩擦力矩。

設為加在手柄上的力,為手柄長度,則

7)式中螺紋副摩擦力矩,;

託杯支承面間的摩擦力矩,。

其中8)

式中託杯支承面間摩擦因數;

軸向載荷,n;

、見下圖。

材料選擇:託杯鑄鐵,手柄q215,摩擦因數

根據(8)式,分子取最大,分母去最小,求出

手柄長度根據(7)式

手柄計算長度是螺桿中心到人手施力點的距離,考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離,手柄實際長度還應加上,則。

則手柄直徑9)

手柄材料的許用彎曲應力

其中,則。

根據(9)式,。

9.螺桿穩定性校核

螺桿受壓不失穩的條件:

10)其中軸向載荷,n;

失穩臨界載荷,n;

不失穩最小安全係數,碎玉傳力螺旋傳動=3.5~5.0,這裡取5.0。

其中與螺桿的柔度有關,柔度,為危險截面慣性半徑mm,,mm,為螺紋小徑;為螺桿承受壓力的一段長度;為螺桿的長度,對於千斤頂=2;

11)指螺桿與手柄座相接處的尺寸,查手冊知,。

手柄直徑,由結構尺寸經驗公式

,取,,

則,所以對於45#調質鋼

12)其中為螺桿的彈性模量,;

為螺桿危險截面的慣性矩,;

通過(12)式,求出

則,所以滿足穩定性。

10.底座設計

螺桿下落到底面,再留空間,底座鑄造起模斜度,厚度為。由結構設計確定

校核底面的擠壓應力:

底面材料選擇鑄鐵,查詢機械手機手冊得鑄件壁厚時,,。

顯然,,滿足設計要求

11.其他

螺桿和手柄末端選用螺釘緊固軸端擋圈 m20gb/t 891 28。

[1] 王連明,宋寶玉,機械設計課程設計,哈爾濱,哈爾濱工業大學出版社。

[2] 陳鐵鳴,機械設計,哈爾濱,哈爾濱工業大學出版社。

[3] 陳秀寧,顧大強,機械設計,浙江大學出版社。

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