文档介绍：机械设计作业二
题目:螺旋千斤顶的设计
专业班级:车辆工程
姓名:
指导老师:陈丰老师
目录
螺旋千斤顶的概述及设计要求
概述:螺旋千斤顶又称机械千斤顶,是由人力通过螺旋副传动,螺杆或螺母套筒作为顶举件。普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物,构造简单,但传动效率低,返程慢。自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用,装有制动器。放松制动器,重物即可自行快速下降,缩短返程时间,但这种千斤顶构造较复杂。螺旋千斤顶能长期支持重物,应用较广。下部装上水平螺杆后,还能使重物作小距离横移。
螺旋千斤顶是手动起重工具种类之一,其结构紧凑,合理的利用摇杆的摆动,使小齿轮转动,经一对圆锥齿轮合运转,带动螺杆旋转,推动升降套筒,从而重物上升或下降。
设计要求:最大起重力40kN、最大举升高度160mm.
根据设计要求画草图如下:
:
由机械设计教材中的螺旋传动常用的材料表格可知,由于材料45钢可适用于经常运动,受力不大,转速较低的传动,所以螺杆材料选择45钢,其σ=360Mpa。由于是一般运动,要求耐磨性好,所以螺母选择ZCuSn5Pb5Zn5(铸锡青铜)。
梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙型角。内外螺纹以锥面贴紧不易松动。与矩形螺纹相比,传动效率略低,但工艺性好,牙根强度高对中性好。如用剖分螺母,还可以调整间隙。
所以选螺纹牙为牙型角为30°梯形螺纹。
根据规定对整体螺母,由于磨损后不能调整间隙,可视受力比较均匀,螺纹工作圈数不宜过多,故取Φ=—,此处我们取Φ=2。螺杆和螺母材料分别取为钢和青铜,由于滑动速度为低速,由机械设计教材中的表格可知许用应力可选[p]=25MPa。-,启动时摩擦系数最大,为了安全,以启动时为准,摩擦系数取最大f=,代入F=40KN。
选用的为梯形螺纹,所以h=;已取Φ=2;
d2≥[P]= *25=
根据GB/-2005查得取标准d==5mm.
所以d3=d-=; d2=D2=d-= ; D4=d+=;
D1=d-5=23mm;
计算螺母高H: H=∅ d2=2*=51mm.
螺纹几何参数确定后,对于自锁性要求的螺旋副,还应该校核螺旋副是否满足自锁条件,即满足
Ψ≤φv=tan-1fcosβ=tan-1fv
由上可知f=
Ψ=tan-1pπd2=tan-*=°
φv=tan-1fcosβ=tan-°=°
易看出Ψ≤φv;所以可保证自锁性。
受力较大的螺杆需进行强度计算。螺杆工作时承受轴向力F及转矩T的作用。螺杆危险截面上既有压缩应力,又有切应力。因此,校核螺杆强度时,应根据第四强度理论求出螺杆危险截面的计算应力,强度校核公式为:
σca=σ2+3τ2=FA2+3(TWT)2≤[σ]
或
σca=1AF2+3(4Td1)2≤[σ]
其中 F——螺杆所受的轴向压力,N;
A——螺杆危险截面的面积;A=π4d12mm2;
Wt——螺杆螺纹段的抗扭截面系数,;
D ——为螺杆螺纹的小径(mm);
[σ]——为螺杆材料的许用应力(Mpa);
T——为螺杆所受转矩();
F=40000N; A=π4232=;
T=Ftan(ψ+φV)d22=;
所以σca= pa;
由教材表查得螺杆许用应力σ=3603=120Mpa
易看出σca≤σ
所以强度校核满足设计要求。
螺杆一端固定,一端自由,长度系数μ=2;螺杆最大受力长度L由起重高度 L1、螺母高H、铰支头高及螺杆轴向预留余量L2决定,其中L2=。
因此,螺杆的工作长度L=L1+H+L