螺旋千斤頂課程設(shè)計(jì)

1、螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書院 系 工程技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 2010級(jí)機(jī)制4班 設(shè) 計(jì) 者 羅 歡 學(xué) 號(hào) 222010322210250 指導(dǎo)教師 楊 玲 成 績(jī) 2012年12月 1日13螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名羅歡專業(yè)年級(jí)2010級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)螺旋千斤頂設(shè)計(jì)條件：1、最大起重量F = 65 kN；2、最大升距H =240 mm。設(shè)計(jì)工作量：1、 繪制出總裝配圖一張，標(biāo)注有關(guān)尺寸，填寫標(biāo)題欄及零件明細(xì)表；2、 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份。指導(dǎo)教師簽名： 20 年 月 日目錄1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算31.1螺桿螺紋類型的選擇31.2選取螺桿材料31.3確定螺桿直徑31.4自鎖

2、驗(yàn)算41.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算51.7穩(wěn)定性計(jì)算51.7.1計(jì)算柔度61.7.2計(jì)算穩(wěn)定性62螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算72.1選取螺母材料72.2確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u72.2.1求螺母高度H72.2.2螺紋工作圈數(shù)u72.2.3螺母實(shí)際高度H82.3校核螺紋牙強(qiáng)度82.4 結(jié)構(gòu)要求83托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算94 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算104.1手柄材料104.3手柄直徑dp114.4 結(jié)構(gòu)125 底座設(shè)計(jì)12螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.1螺桿螺紋類型的選擇螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角=30，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)。故選梯形螺紋，它的

3、基本牙形按GB/T5796.12005的規(guī)定。1.2選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。1.3確定螺桿直徑按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)公稱直徑d、螺距p及其它尺寸。d2根據(jù)國(guó)家規(guī)定=1.22.5，取=1.5（梯形螺紋）；h=0.5p；查教材表5-12，p取20Mpa，又由于=1.52.5,則P可提高20%，所以P=(1+20%)20=24MPa。故，d2 =34mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，d取40mm則p=7mm， d1=32mmd2=36.5mm1.4自鎖驗(yàn)算自鎖條件是yrv，式中：y為螺紋中徑處升角；jv為當(dāng)量摩擦角，當(dāng)量摩擦角jv=arct

4、anfv，但為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1。查教材表5-12，f取0.09y =arctan(n p /p d2)=arctan 17/(3.1436.5) =3.493jv=arctan（f/cos）=arctan 0.09/cos(30/2)=5.323故，y40，所以需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。1.7.2計(jì)算穩(wěn)定性（1）計(jì)算臨界載荷Fcr查教材公式5-51，E=2.06105MPaFcr=233124.3N(2) 穩(wěn)定性計(jì)算=3.59 2.5 4滿足穩(wěn)定性條件2螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1選取螺母材料螺母材料一般可選用青銅，對(duì)于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金

5、。2.2確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度H=d2，螺紋工作圈數(shù)，考慮退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)u = u+1.5(u應(yīng)圓整)。考慮到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，否則應(yīng)改選螺母材料或加大d。螺母高度由下式計(jì)算：H= up。2.2.1求螺母高度HH =d2 =1.536.5=54.75mm2.2.2螺紋工作圈數(shù)u=7.8210，符合要求u = u+1.5 =7.82+1.5=9.32u應(yīng)圓整, u取92.2.3螺母實(shí)際高度HH= up=97=63mm2.3校核螺紋牙強(qiáng)度一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。螺母的其它尺寸見(jiàn)圖13。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)螺母外徑D3

6、進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。查教材公式5-48,5-49，螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別為：；式中：b為螺紋牙根部的厚度，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65p=4.55mm;為彎曲力臂，=（D-D2）/2=2;查手冊(cè)表3-8，D=d+0.5=40.5mm, D2=36.5mm查表5-13，取35Mpa, 取50Mpa故，= =12.48MPa35 Mpa=32.9Mpa50Mpa滿足強(qiáng)度條件2.4 結(jié)構(gòu)要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問(wèn)的配合常采用或等配合。為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母下端（圖13）和底座孔上端（圖17）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘（圖11），緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，

7、一般為612mm。螺母的相關(guān)尺寸計(jì)算 查手冊(cè)表3-8，D=d+0.5=40.5mmD3= (1.61.8)D =1.740.5mm=68.85mmD4= (1.31.4)D3=1.468.85mm=96.39mmH=45mm a=H/3=63/3=21mm3托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算托杯用來(lái)承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖14。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托杯和重物都不作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在起重時(shí)，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對(duì)滑動(dòng)，為了避免過(guò)快磨損，一方面需要

8、潤(rùn)滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。 p（式1-1）式中：p許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料p的小者。p取23.6MpaD10=(2.42.5)d=2.440=96mmD11=(0.60.7）d=0.6540=26mmD13=(1.71.9)d=1.840=72mmD12= D13-(24)=72-3=69mm故 =20.26Mpa23.6Mpa4 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1手柄材料常用Q235和Q215。4.2手柄長(zhǎng)度Lp板動(dòng)手柄的力矩：KLp=T1+T2則（式1-2）式中：K加于手柄上一個(gè)工人的臂力，間歇工作時(shí)，約為150250N，工作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)為100150N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩，T

9、1=65103tan(3.493+5.323) 36.5/2 Nmm =183980NmmT2托杯與軸端支承面的摩擦力矩，T2 = (D12+D11) fF/4。 (查教材表5-5摩擦因數(shù)f=0.09) =(69+26)0.0965/4=138937.5Nmm則 (K取200) =1614.6 mm手柄計(jì)算長(zhǎng)度Lp是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實(shí)際長(zhǎng)度還應(yīng)加上+（50150）mm。手柄實(shí)際長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)千斤頂，使用時(shí)可在手柄上另加套管。因此，手柄實(shí)際長(zhǎng)度=+100=1614.6+36+100=1750.6mm4.3手柄直徑dp把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確

10、定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件為 sF（式1-3）故dp=30.79mm 式中：sF手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q215和Q235時(shí)，sF=120Mpa。4.4 結(jié)構(gòu)手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應(yīng)加上擋環(huán)（圖16），并用螺釘或鉚合固定。圖中尺寸：dp =7.7mmdp+(610)= dp+8=30.79+8=38.79mm 取整為395 底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200），鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此將其外形制成110的斜度。底座結(jié)構(gòu)及尺寸如圖17圖中取10mm，r取5mm，R取8mm；H1=H+（14

11、28）mm =240+20=260mm H-a=42mm D6=D3+（510）mm =68.85+7=75.85mmD7=D6+=75.85+=127.85mmD8= =240mm式中：sp底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對(duì)于木材，取sp=22.5MPa。參考資料：1蒲良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.8版.北京:高等教育出版社,2006.2吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.3版.北京:高等教育出版社,20063孫維連.工程材料M.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，20054孫恒等.機(jī)械原理M.7版.北京：高等教育出版社，2006選梯形螺紋選45鋼d=40mmp=7mmd1=32mmd2=36.5mmy=3.493jv=5.323yfv-1滿足自鎖條件1.5t=10.5mmd4=31.5mmD13=72mm(1.41.6)d=60mm0.25d=10mmd+(610)=48mmT=183980Nmm=355Mpas=118.3MPasca=94.79MPascas滿足強(qiáng)度條件I=51471.9i=8mml=335mm=2E=2.06105MPas=83.75Fcr=233124.3N =3.59 2.5 4滿足穩(wěn)定性條件選青銅u=7.82u=9H=63mm12.48Mpa 32.9Mpa滿足強(qiáng)度條件倒角C2D=40.5mmD3=68.85mmD4=96.39mma=21mm選鑄鋼(