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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:
螺杆的设计与计算

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/—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
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。
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=QPπd2hH<p
令φ=H /d2(H为螺母高度,且H=uP),代入得
d2>=QPπh∅[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=;对锯齿形螺纹,
h=;
u──旋合螺纹圈数;
[p] ──螺旋副许用压强(MPa)。
f值选取: 对整体式螺母,f=~,
对剖分式和兼做支承螺母,f=~.
。
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≥∅p=**20=
根据求得的此螺纹中径,查表GB/—2005和表
GB/—2005有:
公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=,螺杆小径d3=,螺母小径D1=,螺母大径D4=,螺母高度H=Φd2=*=,
螺旋圈数μ=HP = 365 =≈8≤10(圈)

自锁条件:ψ≤ψv
式中:ψv──螺纹副当量摩擦角,
ψv = arctgfv =arctg(f/cosβ)
ψ为螺纹升角
摩擦系数f由查表可知,f= .11~,由于千斤顶的运动速度是很低的,。牙侧角β=α/2=30/2=15°
ψ=arctannpπd2=arctan1××=°
ψ≤ψv=arctanfcos15°=°=°
ψ=°≤ψv=°
符合自锁条件

σca=σ2+3τ2=(4Qπd12)2+3(16T1πd13)2≤[σ]
式中:[σ]─螺杆材料的许用应力(MPa ),
有[σ]= σs/3~5。
T1=Qtanψ+ψvd22
查表可知σs=355 [σ]=σ/3=
经计算的
T1=
σca=≤[σ]=

ssc=QcQ≥s
其中Qc由λs=μl/i(u=2)确定
计算可得:
Ssc=≥


剪切强度条件(危险截面为a~a)
τ=QuπDb=Qπdbu≤τ
σb=Quh/2πDb2/6=3Qhπdb2u≤[σb]
式中:b————螺纹牙根部的厚度,mm,梯形螺纹b=.;
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=≤τ=30
σb=≤[σb]=40
其他零部件的设计计算
¾¾ 求螺母外径
强度条件为:
近似
σca=(~)Qπ/4(D32-D2)
由参考文献可知青铜𝜎𝑠=100Mpa,对于塑性材料σ=σsns,一般ns=~=40Mpa带入计算得
D3>=
由经验公式D3=(~)D,取D3=45mm,D4=59mm

接触面挤压强度计算:
σca=Q(π4)D42-D32≤σp
[𝜎𝑝]-------螺母的许用挤压应力,Mpa,[𝜎𝑝]=(~)[𝜎𝑏]
𝐷4-------螺母凸缘大经,mm,𝐷4=(~)𝐷3
取D4=59mm,计算得
σca=<σp