机械设计千斤顶设计.doc

机制081 胡凯雷 3080611009
5—11 设计简单千斤顶的螺纹和螺母的主要尺寸。起重量为20000N,起重高度为150mm,材料自选。
解:1.、螺杆的设计与计算
(1)选用材料。
螺杆材料选用45号钢, =300MPa。查表确定需用[p]=15MPa。
(2)确定螺纹牙型。
梯形螺纹的工艺性好,牙根强度高,对中性好,本设计采用梯形螺纹。
(3)按耐磨性计算初选螺纹的中径。
因选用梯形螺纹且螺母兼作支承,故取=,根据教材式(5--43)得
mm
(4)按螺杆抗压强度初选螺纹的内径。
根据第四强度理论,其强度条件为

但对中小尺寸的螺杆,可认为,所以上式可简化为

式中,A为螺杆螺纹段的危险截面,A=;S为螺杆稳定性安全系数,对于传力螺纹,S=—;对于传导螺旋,S=—;对于精密螺杆或水平,S>=
mm
(5) 综合考虑,确定螺杆直径.
比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果,可知本例螺杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准,按国家标准GB/T5796—1986选定螺杆尺寸参数:公称自径 d=24mm,螺纹外径;螺纹内径;螺纹中径;螺纹线数n=1,螺距P=5mm.
(6) 校核螺旋的自锁能力。
对传力螺纹传动来说,一般应确保自锁性要求,,螺母的材料为青铜,钢对青铜的摩擦系数f=(查<<机械设计手册>>).因梯形螺纹牙型角=,,所以
因,可以满足自锁要求.
注意:若自锁型不足,可增大螺杆直径或减小螺距进行调整.
(7) 螺纹牙的强度计算.
由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度,因此只需要校核螺母螺纹的牙根强度.
(8)螺杆的稳定性计算.
当轴向压力大于某一临界值时,螺杆会发生测向弯曲,丧失稳定性.
取B=40mm, 则螺杆的工作长度

螺杆危险截面的惯性半径

螺杆的长度系数:按一端自由,一端固定考虑,取

螺杆的柔度:
因此本例螺杆40<<100,为中柔度压杆,其失稳时的临界载荷按欧拉公式计算得
所以满足稳定性要求.
2、螺母的设计与计算
(1)选取螺母材料
螺母材料一般可选用青铜,对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造,其内孔浇注青铜或巴氏合金,次选青铜。此螺母要兼作支撑,因选,所以
:
螺纹圈数最好不要超过10圈,因此宜作调整.
一般手段是在不影响自锁性要求的前提下,可适当增大螺距P,而本螺杆直径的选定以抗压强度计算结果为准,耐磨性已相当富裕,所以可适当减低螺母高度.
现取螺母高度H=50mm,则螺纹圈数z=10,满足要求.
(2) 螺纹牙的强度计算.
根据教材表5—13,对于青铜螺母30—40MPa,这里取=30MPa,由教材式(5--50)得螺纹牙危险截面得剪切应力为
满足要求.
螺母螺纹根部一般不会弯曲折断,通过可以不进行弯曲强度校核.
(3)安装要求
螺母压入底座上的孔内,圆柱接触面问的配合常采用或等配合。为了安装简便,需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动,还应装置紧定螺钉,紧定螺钉直径常根据举重量选取,一般为6~12mm。
螺母的相关尺寸计算
查手册D=d+1=25mm