螺旋千斤顶的设计与工作原理文档格式.docx
- 文档编号:7567599
- 上传时间:2023-05-08
- 格式:DOCX
- 页数:6
- 大小:21.21KB
螺旋千斤顶的设计与工作原理文档格式.docx
《螺旋千斤顶的设计与工作原理文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《螺旋千斤顶的设计与工作原理文档格式.docx(6页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
同济大学出版社,献7唐金松.简明机械设计手册(第二版).上海:
科学技术出版社,2000.II摘要机械设计在国民经济发展中起着重要的作用,机械工业担负着为国民经济部门提供各种性能先进,价格低廉,使用安全可靠,造型美观的技术装备的任务,在国家现代化建设中举足轻重。
机械产品的市场竞争能力主要取决于产品的质量,而产品的质量又取决于产品的设计。
千斤顶是一种简单的起重设备。
主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。
其结构轻巧坚固、灵活可靠,一人即可携带和操作。
螺旋千斤顶又称机械式千斤顶,是由人力通过螺旋副传动,螺杆或螺母套筒作为顶举件。
本次设计是产品开发周期中的关键环节,设计决定了实现产品功能和目标的方案,结构和选材。
制造方法以及产品运行,使用和维修方法。
设计不合理会导致产品功能不完善,成本提高或可靠性,安全性不好。
产品设计上的缺陷造成的先天不足,难以采取制造和使用措施加以弥补。
少数情况下,即有可能,损失也大。
严重的设计不合理甚至会造成的产品不能用或产品制造不出来,导致产品开发失败。
关键词:
螺旋千斤顶螺旋传动体积小III目录摘要.........................................................IIIABSTRACT..........................................................IV目录..........................................................V1起重机械的概述..................................................12螺旋传动的设计和计算............................................12.1螺旋传动的类型和应用........................................12.2螺旋传动的运动关系..........................................32.3滑动螺旋传动的设计..........................................52.4滑动螺旋的结构及材料........................................52.4.1滑动螺旋的结构...................................................................................................................52.4.2螺杆与螺母常用材料........................................................................................................52.5耐磨性计算..................................................62.6螺母螺纹牙的强度计算........................................82.7螺杆强度校核................................................82.8螺杆稳定性校核..............................................92.9自锁性校核.................................................103千斤顶的工作原理和设计.........................................113.1千斤顶的概述...............................................113.2千斤顶的种类和规格.........................................113.2.1油压千斤顶的结构............................................................................................................113.2.2螺旋千斤顶的种类............................................................................................................133.3千斤顶的工作原理...........................................143.4千斤顶的设计...............................................153.5千斤顶的装配图.............................................19结论..........................................................22致谢..........................................................23参考文献.........................................................23毕业设计(论文)1起重机械的概述起重机械是一种以间歇作业方式对物料进行起升,下降和水平移动的搬运机械。
起重机械的作业通常带有重复循环的性质。
一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载,然后返回原处等环节。
经常起动、制动、正向和反向运动是起重机械的基本特点。
起重机械广泛用于交通运输业、建筑业、商业和农业等国民经济各部门及人们日常生活中。
起重机械由运动机械、承载机构、动力源和控制设备以及安全装备、信号指示装备等组成。
起重机的驱动多为电力,也可用内燃机,人力驱动只用于轻小型起重设备或特殊需要的场合。
起重机械按结构特征和使用场合分为:
轻小型起重设备、桥架型起重机、缆索型起重机、臂架型起重机、堆垛起重机、升降机械。
然而,千斤顶又属于起重机械的一种。
千斤顶是一种起重高度小小于1m的最简单的起重设备。
它有机械式和液压式两种。
机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种。
千斤顶按工作原理分为:
螺旋千斤顶、齿条千斤顶、油压千斤顶。
2螺旋传动的设计和计算2.1螺旋传动的类型和应用螺旋传动是利用螺杆(丝杠)和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。
它主要用于将回转运动转变为直线运动,同时传递运动和动力。
它具有结构紧凑、转动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点,在工业中获得了广泛应用。
按照用途不同,螺旋传动分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型。
传力螺旋以传递动力为主,要求以较小的转矩产生较大的轴向推力,一般为间歇性工作,工作速度较低,通常要求具有自锁能力,图1.1的螺旋千斤顶及图1.2的螺旋压力机均为传力螺旋。
传导螺旋以传递运动为主,这类螺旋常在较长的时间内连续工作且工作速度较高,传动精度要求较高,如图1.3所示的机床进给机构的螺旋。
调整螺旋用于调整并固定零件间的相对位置,一般在空载下工作,要求能自锁,如带传动张紧装置、机床卡盘、轧钢机轧滚下压螺旋等。
1毕业设计(论文)图1.1螺旋千斤顶图1.2传导螺旋2毕业设计(论文)按照螺旋副摩擦性质的不同,螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动(简称滑动螺旋)、滚动摩擦螺旋传动(简称滚动螺旋)和静压滑动螺旋传动(简称静压螺旋)。
滑动螺旋传动应用较广,其特点是结构简单,制造方便,成本低;
易于实现自锁;
运转平稳。
缺点在于当低速或进行运动微调时可能出现爬行现象;
摩擦阻力大,传动效率低(一般为3050);
螺纹间有侧向间隙,反向时有空行程;
磨损较大。
广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构,如压力机、千斤顶的传力螺旋等。
滚动螺旋也称滚珠丝杠,其特点是摩擦阻力小,传动效率高(90以上);
运转平稳,低速时不爬行,启动时无抖动;
螺旋副经调整和预紧可实现高精度定位精度和重复定位精度;
传动具有可逆性,如果运用于禁止逆转的场合,需要加设防逆转机构;
不易摩擦,使用寿命长。
缺点为结构复杂,制造困难;
抗冲击能力差。
应用于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动和调整螺旋,车辆、飞机上的传动螺旋。
滚动螺旋传动特点:
传动效率高,传动精度高,起动阻力矩小,传动灵活平稳,工作寿命长。
滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。
滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为:
内循环:
滚珠始终和螺杆接触,两个封闭循环回路有两个反向器,三个封闭循环回路有三个反向器。
特点:
流动性好,效率高,经向尺寸小。
外循环:
分离,工艺性好,分为螺旋式,插管式,挡珠式静压螺旋传动螺杆与螺母被油膜隔开,不直接接触。
具有摩擦阻力小,传动效;
螺母的结构复杂;
运转平稳,无爬行现象;
传动具有可逆性(不需率高(达99)要时应加设防逆转机构);
反向时无空行程,定位精度高,轴向刚力大;
磨损小,寿命长等优点。
其缺点为结构复杂,制造较难,需要一套压力稳定,供油系统要求高。
应用于精密机床的进给、分度机构的传动螺旋。
2.2螺旋传动的运动关系在螺旋传动中,结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋,本节主要介绍这种螺旋传动的设计。
滑动螺旋副工作时,主要承受转矩和轴向拉力(或压力)的作用,由于螺杆和螺母的旋合螺纹间存在着较大的相对滑动,因此,其主要失效形式是螺纹牙破损。
滑动螺旋的基本尺寸通常根据耐磨条件确定。
对于传力螺旋还应校核螺杆危险截面3毕业设计(论文)的强度;
对于青铜或铸铁螺母以及承受重载的调整螺旋应校核其自锁性;
对于精度传动螺旋应该校核螺杆的刚度;
对于受压螺杆,当其长径比很大时,应校核其稳定性;
对于高速长螺杆,应校核其临界转速;
要求自锁时,多采用单线螺纹,要求高效时,多采用多线螺纹。
1.一般螺旋机构一般螺旋机构当螺杆转Ψ角(rad)时,螺母轴向移动的位移L(mm)为LSΨ/2π式1式中,S为螺旋线导程(mm)。
如螺杆的转速为n(r/min),则螺母移动速度v[mm/s]为v=Sn/60式22.差动螺旋机构与复式螺旋机构图1.3差动螺旋机构图1.3中的螺旋机构中,BA螺杆1上有A、两段螺旋,段螺旋导程为S(mm)A,B段螺旋导程为SB(mm),两者旋向相同,则当螺杆转Ψ角(rad)时,螺母轴向移动的位移L(mm)为L(SASB)Ψ/2π式3如螺杆的转速为n(r/min),则螺母移动速度v[mm/s]为4毕业设计(论文)L(SASB)n/60式4由式(1-4)可知:
当A、B两螺旋的导程SA、SB接近时,螺母可得到微小位移,这种螺旋机构称为差动螺旋机构(又称微动螺旋机构),常用于分度机构、测微机构等。
如两螺旋的旋向相反,螺母轴向移动的位移L为L(SA-SB)Ψ/2π式5移动速度为v=(SA-SB)n/60式6这种螺旋机构称为复式螺旋机构,适合于快速靠近或离开的场合。
2.3滑动螺旋传动的设计滑动螺旋传动工作时,螺杆和螺母主要承受转矩和轴向载荷(拉力或压力)的作用,同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。
滑动螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损。
因此,通常根据螺旋副的耐磨性条件,计算螺杆中径及螺母高度,并参照螺纹标准确定螺旋的主要参数和尺寸,然后再个、对可能发生的其他失效逐一进行校核。
2.4滑动螺旋的结构及材料2.4.1滑动螺旋的结构滑动螺旋的结构包括螺杆、螺母的结构形式及其固定和支承结构形式。
螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系,当螺杆短而粗且垂直布置时,如起重及加压装置的传力螺旋,可以采用螺母本身作为支承的结构。
当螺杆细长且水平布置时,如机床的传导螺旋(丝杠)等,应在螺杆两端或中间附加支承,以提高螺杆工作刚度。
螺母结构有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。
整体螺母结构简单,但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿,只适合在精度要求较低的场合中使用。
对于经常双向传动的传导螺旋,为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损,通常采用组合螺母或剖分螺母结构。
传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构,只有在特殊情况下采用左旋螺纹。
2.4.2螺杆与螺母常用材料螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。
螺杆与螺5毕业设计(论文)母常用材料见表1.2。
表1.2螺杆与螺母常用材料螺纹副材料应用场合轻载、低速传动。
材Q235Q2754550料不热处理重载、较高速。
材料40Gr65Mn螺杆需经热处理,以提高20GrMnTi耐磨性9Mn2VGrWMn精密传导螺旋传动。
38GrMoAl材料需经热处理ZcuSn10P1一般传动ZcuSn5Pb5Zn5重载、低速传动。
尺螺母寸较小或轻载高速传ZcuAL10Fe3动,螺母可采用钢或ZcuZn25AL6Fe3Mn铸铁制造,内空浇铸巴士合金或青铜2.5耐磨性计算耐磨性计算尚无完善的计算方法,目前是通过限制螺纹副接触面上的压强p作为计算条件,其校核公式为p=F/A=F/лd2hzFP/πd2hH≤p式7;
A式中,F为轴向工作载荷(N)为螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面;
d上的面积(mm)2为螺纹中径mm;
P为螺距mm;
h为螺纹工作高度mm,矩形6毕业设计(论文)与梯形螺纹的工作高度h0.5P锯齿形螺纹高度h0.75PzH/P为螺纹工作圈数,H为螺纹高度mm,p为许用压强MPa,见表1.7表1.7滑动螺旋传动的许用压强p螺纹副材料滑动副速度/mmin-1许用压强/MPa低速1825lt3.01118钢对青铜612710gt1512钢-耐磨铸铁61268lt2.41318钢-灰铸铁61247钢-钢低速7.513淬火钢-青铜6121013注:
lt2.5或人力驱动时,p可提高20;
螺母为剖分式时,p应降低15-20。
为便于推导设计公式,令H/d2,代入式(1-7)整理后得螺纹中径的设计公式为d2≥FP/ohp式8对矩形、梯形螺纹,h0.5P,则d2≥0F/op式9对锯齿形螺纹,h0.75P,则d2≥0.65F/op式10值根据螺母的结构选取。
对于整体式螺母,磨损后间隙不能调整,通常用于轻载或精度要求低的场合,为使受力分布均匀,螺纹工作圈数不宜过多,宜取1.2~2.5;
对于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力较大,可取2.5~3.5;
传动精度高或要求寿命长时,允许4。
根据公式计算出螺纹中径d2后,按国家标准选取螺纹的公称直径d和螺距P。
由于旋合各圈螺纹牙受力不均,故z不宜大于10。
7毕业设计(论文)2.6螺母螺纹牙的强度计算螺纹牙多发生剪切与弯曲破坏。
由于一般情况下螺母材料的强度比螺杆低,因此只需校核螺母螺纹牙的强度。
假设载荷集中作用在螺纹中径上,可将螺母螺纹牙视为大径D处展开的悬臂梁,螺纹牙根部aa处的弯曲强度校核公式为σb3Fh/πDbz≤σb式11剪切强度校核公式为τF/zπDb≤τ式12式中,F、h、z同式(1-7);
D为螺母螺纹的大径mm;
b为螺母螺纹牙根部宽度mm;
可由国家标准查得,也可取矩形螺纹b0.5P,梯形螺纹b0.65P,锯齿形螺纹b0.74P;
σ、b、τ分别为螺母螺纹牙的许用弯曲应力和许用切应力MPa,见表1.8表1.8滑动螺旋副材料的许用应力项目许用应力/MPa钢制螺杆σσS/35σS为材料的屈服极限/MPa材料许用弯曲应力σb许用切应力τ青铜40603040螺母耐磨铸铁506040铸铁455540钢(1.01.2)σ0.6σ注:
静载荷许用应力取大值。
若螺杆与螺母的材料相同,由于螺杆螺纹的小径d1小于螺母螺纹的大径D,故应校核螺杆螺纹牙的强度,这时公式中的D应改为d1。
2.7螺杆强度校核螺杆受轴向力F及转矩T的作用,危险截面上受拉(压)应力σ和扭转切应力τ。
根据第四强度理论,τ螺杆危险截面的强度校核公式为式13式中,d1为螺杆螺纹的小径(mm);
σ为螺杆材料的.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 螺旋 千斤顶 设计 工作 原理