千斤顶设计与校核.docxVIP

设计方案总设计图如下：螺母螺杆大锥齿轮小锥齿轮手柄方孔轴·传动路线：人操作手柄，通过方孔、轴、键将扭矩传递给小锥齿轮，进而传递到大锥齿轮，再通过另一个键将扭矩传递给螺母零件，通过螺母的转动而带动螺杆平稳地上升。传递路线如图中的红色线。·传动特点：通过转动螺母，从而使螺杆上升。使用中要避免螺杆发生转动，因此螺杆上端增加了滚花，如右图。因为是转动螺母，因此螺杆可以平稳地上升，比转动螺杆而上升更加安全可靠。·箱体特点：箱体可以整体铸造成型，分型面简单。箱体主体是回转体特征，但手柄附近的部分是平面。铸造后只有少许面需要进行切削加工和孔加工。·尺寸特点：362×318×196mm（带手柄）。设计中手柄可以轻易卸下、或者将手柄向里放置，更改后手柄后尺寸为362×215×196mm。总体特点是下端尺寸较大，上端很小。因此使用时将千斤顶至于适当位置后，操作中一般不会因为汽车底盘的机构而受影响。·底盘特点：在箱体下端设计了圆环底盘，以较小地面所受载荷。·装配特点：先通过侧孔将小锥齿轮轴部分装配好，然后将小锥齿轮从箱体底端放入装配，接着装配螺母、螺杆、大锥齿轮、档环等部分，最后装上底盘、上端杯状结构、手柄等部件。·省力特点：通过螺旋传动、锥齿轮、长手柄三大模块进行了省力，将30kN的载荷大大减小，加上摩擦阻力也不到150N。·操作特点：通过锥齿轮将水平面内的转动转化为竖直面内操作，更加人性化也更加方便，对周围环境适应性好。校核计算目录螺旋部分设计校核………………3键及键槽设计校核………………8推力球轴承选用校核………………10螺母形状设计校核………………11锥齿轮设计校核………………13箱体设计校核………………14手柄设计校核………………16螺旋部分设计校核螺纹选型千斤顶的起重量是其最重要指标，而千斤顶的螺纹需要承受巨大的压力、弯矩和摩擦力。由于是传力为主，应当用矩形、梯形、锯齿形螺纹。梯形螺纹比矩形螺纹传递效率略低，但工艺性好，牙根强度高。矩形螺纹效率高，但不宜磨制，且内外螺纹旋合定心较难，磨损后容易出问题。锯齿形螺纹多用于承受单向轴向力。对于千斤顶，是单向受力，一般情况下只受向下的压力。因此我们选用锯齿形螺纹，牙型角为3°、30°，高径比3.5。材料选择千斤顶是低速、高载环境，需要较大的许用应力，因此选用钢-青铜材料组合。螺纹尺寸设计滑动螺旋旋合工作表面的磨损大小与作用在接触面上的正压力和相对滑动速度有关，校核设计时，对正应力进行校核，许用应力则由材料和相对滑动速度给出。表面工作压力应满足。式中，F是轴向载荷，P是螺距，H是旋合长度，d2是螺纹中径，h是螺纹高度。将上式变换为因为牙型选用30°锯齿形螺纹，因此；载荷要求F=30kN；因为螺母兼做支撑，所以取；低速、钢-青铜材料，因此许用压力。·由以上数据计算得出，于是：；(1mm间隙)；；；（单线头）。自锁性校核自锁校核要求为：对于钢-青铜材料，摩擦系数f=0.08~0.10；而；所以：。设计中，，满足自锁性要求。计算螺母高度螺母高度；计算旋合圈数旋合圈数，旋合圈数过大， 因此需修改设计参数。而单纯修改螺距P，将无法满足自锁性条件。因此决定修改参数。重新设计如下：因为，为满足自锁性条件，不能过小，因此减小。取， 因此。；；；；（单线头）。，满足自锁性条件；螺母高度；旋合圈数，满足要求强度校核螺杆强度校核：螺杆受压应力和扭转切应力，采用第四强度理论进行校核。式中，螺杆所受扭矩；计算得出：，而，可见对材料屈服强度要求较高。螺母强度校核：螺纹牙危险截面的剪切强度条件为：，齿根弯曲强度条件为：式中，因为是30°锯齿形螺纹，因此螺纹压根部厚度，计算得出，。查得青铜，，所以强度满足要求。稳定性校核千斤顶的螺杆受压应力，且长径比较大，因此要进行稳定性校核。式中，是螺杆的临界载荷。本设计中，最大起升距离为180mm，取校核长度为250mm。柔度，需要进行稳定性校核；，而，E=210GPa，计算得出，因此，而对于传力螺旋，要求，因此稳定性不满足要求。于是，考虑增加直径，重新进行设计。根据稳定性要求，在以上条件下应该有。要求：旋合度要求：；自锁性要求：；稳定性要求：。重新设计尺寸如下：锯齿形螺纹，钢-青铜材料（要求载荷30kN，升距180mm）。；；；；（单线头）；；。校核：耐磨性：，满足！自锁性：，满足！旋合圈数：，满足！强度：，，若选用碳素结构钢Q275，基本满足；为安全起见，选用优质碳素结构钢45刚钢，其，满足要求！，满足！，满足！稳定性：，，满足！键及键槽设计校核选用普通型平键。大齿轮处键的校核：根据轴的公称直径60mm，选用平键尺寸为传递有效扭矩；考虑摩擦阻力作用，，摩擦阻力力矩近似为，可见摩擦阻力很大。设计一个推力球轴承，减小螺母相对于箱体的滑动摩擦。此时摩擦阻力矩将很小，因此近似校核用扭矩。要传递该