便携式螺旋千斤顶的设计

1目录1、螺旋千斤顶原理…………………………………………22、设计要求…………………………………………………23、螺杆的设计………………………………………………24、螺母的设计………………………………………………45、杯托的设计………………………………………………46、手柄的设计………………………………………………67、底座的设计………………………………………………721、螺旋千斤顶原理千斤顶的工作原理是：通过螺杆和螺母组成的螺旋副来实现将物体由低处向高处的传送的，并使托杯中的物体做直线运动，从而实现我们的传动要求。其中，螺母固定，当手柄旋动的时候，螺杆通过与螺母的螺旋副的运动，螺纹之间产生自锁，使装有重物的托杯往上运动。2、设计要求1、设计螺杆要求校核耐磨性、自锁性；校核螺纹工作圈数、螺杆强度和稳定性2、设计螺母要求校核螺母螺纹牙强度3、底座和托杯要求满足一定的强度4、机构应具有良好的传力性能5、绘制装配图、主要零件图两张3、螺杆的设计千斤顶适用于载重较高的重要传动，因此选用的材料要有足够的耐磨性、强度。经分析选用40Cr。螺杆的结构设计及计算1、螺旋传动选择：螺旋传动按其螺旋副的摩擦性质不同，分为滑动螺旋副，滚动螺旋副和静压螺旋副。滑动螺旋副结构简单，便于制造，易于自锁，所以螺旋千斤顶选择滑动螺旋副。2、滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形。其中以梯形和锯齿形螺纹应用最广。本设计中千斤顶的螺纹选择梯形螺纹，并为右旋的方式。因为其内外螺纹以锥面贴紧不易松动，对中性好，并牙根强度高，同时采用单线螺纹（1n）的自锁性也比较高。3、螺杆螺纹的设计及计算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。根据：2dpF8.0;注：5.3~2.1，由于在此处为整体螺母，此处选2；由于条件为3刚-青铜和低速，ap25~18，滑动速度为低速，取ap20；40FmmaNd29.2520210408.032；根据GB/T5796.2-2005查表：取得mmd30，D=31.00mm;由PdHdDd5.0122，得P=6.34mm取标准值P=6.00mmd1=d-7=23.00mmD1=d-P=30mm-6mm=24.00mmd2=D2=d-0.5P=27.00mm螺杆整体长度：200mm自锁验算自锁条件是≤v式中：为螺纹中径处升角；v为当量摩擦角（当量摩擦角cosarctanfv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。≤vvffarctancosarctan，10.0~08.0f，取10.0f（取启动时计算用最大值）05.42714.361arctanarctanarctan22dnPdsv91.515cos10.0arctancosarctanf故，=4.0591.41v所以自锁性得以保证。螺杆强度校核有螺杆材料是r40C，查表得：asp67.26615753M～～根据螺旋副间的摩擦力矩为：482.94)91.505.4(tan22740000tan(22）vdFTN·m其中，F可看作是螺杆的螺纹处的预紧力。所以，螺杆所受的总的应力为：aMpdTFdTFA68.115434d4312122122122由此可得，。所以设计的螺杆满足强度条件。4、螺母设计螺母的材料有:铸锡青铜和铸铝铁青铜两种供选择，经分析，本设计采用铸锡青铜材料。确定螺母高度H及螺纹工作圈数u螺母高度mmmmd00.542722螺纹工作圈数9654PHu螺母的相关尺寸：D=d+1=31mm内螺纹小径mmD241mmmmdD45305.15.13mmmmDD63454.14.134mmH54；a=（0.2~0.3）H=0.25mm54=13.5mm5、杯托的设计杯托用来承托重物，也可用Q235钢模锻制成，取材料为Q235。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在杯托上表面制有切口的沟纹。为了防止杯托从螺杆端部脱落，在螺杆上端装有挡板。当螺杆转动时，杯托和重物都不作相对转动。因此在起重时，杯托底部与螺杆和接触面有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。5][4)(211212pDDFp式中：的小者。螺杆材料许用压强，应该杯托与][][ppQ235:MPa225][杯P；45钢：MPa570][杆P取[p]杆。mmmmdhmmDDmmmmdDmmmmdDmmmmdD60302)2~8.1(51354)4~2(54308.1)9.1~7.1(21307.0)8.0~6.0(5.733045.2)5.2~4.2(11312131110故][4)(211212pDDFp][59.234)021.0051.0(14.310404)(223211212pMPaDDFp杯托厚度mm12~8，此处取mm10杯底厚度为mm133.1；沟纹宽度为mm155.1；6沟纹深度为mm52/；杯托高度为1.8*d=1.8*30mm=54mm；为保证杯托可以转动，螺杆预警端的垫片与杯托底部留有间隙，间隙值为3~4mm，应为承受力不大，故值取为3mm。6、手柄的设计手柄材料：常用Q235和Q215。选择Q235手柄长度PL扳动手柄的力矩：21'TTLKp则KTTLp21'式中：K—加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150~250N，工作时间较长时间为100~150N。考虑一般为间歇工作，工作的时间较长机会不多，故取为200N。1T——螺旋副间的摩擦阻力矩，2)tan(21dFTmNT85.10110229)91.505.4tan(10403312T——杯托与轴端支承面的摩擦力矩，4/)(11122fFDDT。（06.0查手册取f）mNT2.434/4006.021512）（则mmKTTLp3.7252002.4385.10121'手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上2D13+（50～150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。因此，手柄实际长度mmLLpp3.8521002/54'手柄直径：把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径pd，其强度条件为3ppFd1.0KL≤[]F故pd≥3Fp][1.0KL=mm21.24101201.0103.8522003637pd取25mm式中：[]F——手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q235时，[F]=120Mpa。7、底座的设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200），铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1∶10的斜度。S=（1.5~2）δ=1.5*15=22.5mm1H=L+（14～28）mm=160+20=180mmH-a=54-13.5=40.5mmmmD45336DD+（5～10）mm=45+5=50mm67DD+51H=50+5180=86mm8D27pD][π4F=mm1.181)100086(102π10404263式中：[]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取[]p=2~2.5MPa。