螺旋千斤頂課程設(shè)計(jì)

1、螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說明書院 系 專業(yè)年級(jí) 設(shè) 計(jì) 者 指導(dǎo)教師 成 績(jī) 2010年11月1日目錄螺旋千斤頂1目錄2設(shè)計(jì)任務(wù)書3一、千斤頂材料的選擇41.1、托杯、底座和手柄材料的選擇41.2、螺母和螺桿材料的選擇4二、螺紋類型的確定42.1、螺紋的選擇4三、零件尺寸的計(jì)算53.1、螺桿53.1.1、螺桿直徑及螺紋的計(jì)算53.1.2、自鎖性的驗(yàn)證63.1.3、螺桿強(qiáng)度的驗(yàn)證63.1.4、螺桿穩(wěn)定性的驗(yàn)證73.1.5、螺桿柔度83.2、螺母83.2.1、螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算83.2.2、螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算83.2.3、安裝要求93.3、托杯的尺寸計(jì)算93.4、手柄103.4.1、手柄的設(shè)計(jì)與計(jì)算103

2、.4.2、結(jié)構(gòu)113.5、底座設(shè)計(jì)11參考文獻(xiàn)：12設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：螺旋千斤頂千斤頂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：設(shè)計(jì)條件：1、最大起重量f = 40kn；2、最大升距h =200mm；3、低速。設(shè)計(jì)工作量：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；編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。一、千斤頂材料的選擇千斤頂屬于傳力螺旋傳動(dòng)，這種螺旋傳動(dòng)類型主要是承受很大的軸向力，為間歇性工作方式，每次的工作時(shí)間較短，工作的速度也不高，而且要求有自鎖能力。千斤頂?shù)慕M成零件有托杯，螺釘，手柄，擋環(huán)，螺母，緊定螺釘，螺桿，底座，擋環(huán)。對(duì)于螺釘，擋環(huán)等零件，屬于標(biāo)準(zhǔn)件，可以根據(jù)要求，選取適當(dāng)?shù)男吞?hào)。而對(duì)于托杯，手柄，螺母，螺

3、桿，底座，需要進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。1.1、托杯、底座和手柄材料的選擇對(duì)于托杯和底座，我們可以看出，在工作的時(shí)候，需要承受較大的壓應(yīng)力，所以，在材料選擇時(shí)，我們應(yīng)該選取強(qiáng)度較高的材料。根據(jù)材料的一般性質(zhì)，強(qiáng)度隨著含碳量的增加而提高。所以，底座材料我們可以選擇ht150。該零件可以經(jīng)過鍛造正火處理，已達(dá)到強(qiáng)度要求。而托杯材料，我們選擇q235。手柄材料的選擇，常用材料q235。1.2、螺母和螺桿材料的選擇表1-2上表即是螺母和螺桿常用的幾種材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求可知，該千斤頂受力不大，轉(zhuǎn)速較低，而且主要承受的是壓應(yīng)力。所以由表1-2，我們選擇45#鋼作為螺桿的材料。而對(duì)于螺母，需要較高的強(qiáng)度和耐磨性。所

4、以由表1-2，我們選擇zcusn5pb5zn5（鑄錫青銅）作為螺母的材料。二、螺紋類型的確定2.1、螺紋的選擇螺紋的種類有很多，見表2-1表2-1而作為傳動(dòng)類螺紋的主要有矩形、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=30º，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)。故本實(shí)驗(yàn)選梯形螺紋，它的基本牙形按gb/t5796.12005的規(guī)定。三、零件尺寸的計(jì)算3.1、螺桿3.1.1、螺桿直徑及螺紋的計(jì)算按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標(biāo)準(zhǔn)查表選取相應(yīng)公稱直徑d、螺距p及其它尺寸。螺桿直徑：對(duì)于矩形和梯形螺紋，h=0.5p,則：p為材料的許用壓力，單位為mpa，

5、具體數(shù)據(jù)見書中表5-12。對(duì)于本體，進(jìn)過查表，我們選擇p=20mpa.的取值一般在1.23.5，根據(jù)傳動(dòng)精度，載荷大小和使用壽命的不同而選取不同的值。對(duì)于本題，我們選擇=1.4。將數(shù)據(jù)代入上式，得：查表得公稱直徑：d=34mm，則螺距p=6mm，中徑=31.00mm，小徑=27.00mm。由配合關(guān)系可以得到螺母的基本尺寸：小徑=28.00mm，中徑=31.00mm，大徑=35.00mm。3.1.2、自鎖性的驗(yàn)證螺紋的幾何參數(shù)確定后，對(duì)于像千斤頂這種有自鎖性要求的螺旋副，還應(yīng)該校核螺旋副是否滿足自鎖性條件，即： 代入公式后，即是驗(yàn)證： 其中=，顯然，滿足自鎖性要求。3.1.3、螺桿強(qiáng)度的驗(yàn)證對(duì)受

6、力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度。強(qiáng)度計(jì)算方法參閱教材公式(5-47)，s其中t= 查手冊(cè)，45鋼，=355mpas=mpa，f=40kn，=27.00mm，代入上式，得： =106.3mpa=118.7mpa圖中，=（1.71.9）×d=61.00mm（1.41.6）×d=45.00mm3.1.4、螺桿穩(wěn)定性的驗(yàn)證對(duì)于長(zhǎng)徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向壓力f大于某一臨界值時(shí)，螺桿就會(huì)突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力f（單位為n）必須小于臨界載荷（單位為n）。則螺桿的穩(wěn)定性條件為：上式中為螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，對(duì)于傳力螺旋如千斤頂，=3

7、.55.0；本實(shí)驗(yàn)中我們?nèi)?4.0。稱為螺桿穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù)。為螺桿的臨界載荷：螺桿的臨界載荷與柔度有關(guān)，=，m為螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，l為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取lh+5t+(1.41.6)d，為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積a=pd12/4，則i為螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩：當(dāng)螺桿的柔度40時(shí)，可以不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意正確確定。3.1.5、螺桿柔度 （1）計(jì)算螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩i和ii=2.6=6.75mm（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度llh+5p+(1.41.6)d =200+5×6+1.5×34=

8、281mm查表得=2.00（一端固定，一端自由），e=200gpa。將以上數(shù)據(jù)代入臨界載荷條件，得：所以，=4.03.2、螺母3.2.1、螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算根據(jù)課本中的說明，螺紋的高度。上文中已經(jīng)說明，=1.4，=31mm，所以=44mm。而螺紋工作圈數(shù)n=7.2，取8圈。需要說明的是，螺紋的工作圈數(shù)不宜超過10圈，8圈顯然是符合這一要求的。3.2.2、螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。如圖所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑d處展開，則可看作寬度為d的懸臂梁。假設(shè)螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為，并作用在以螺紋中徑為直徑的圓周上

9、，則螺紋牙危險(xiǎn)截面a-a的剪切強(qiáng)度條件為螺紋危險(xiǎn)截面a-a的彎曲強(qiáng)度條件為經(jīng)計(jì)算，又經(jīng)查表得=35mpa，=50mpa，對(duì)比可知均滿足強(qiáng)度要求。3.2.3、安裝要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問的配合常采用或等配合。為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘，緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為612mm。2.4.1 螺母的相關(guān)尺寸計(jì)算 查手冊(cè)d=d+1=35mm內(nèi)螺紋小徑d1=d-7=28mm d3= (1.61.8)d =1.7×35=59.5mmd4= (1.31.4)d3 =1.3×59.5=77.35mm h=4

10、4mm a=h/3=44/3=14.5mm3.3、托杯的尺寸計(jì)算托杯用來承托重物，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)，為了避免過快磨損，一方面需要潤(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。d10=(2.63.0)d =3.034=100.00mmd11=(0.60.7）d=0.6534=2

11、2.1mmd13=(1.71.9)d=1.834=61mmd12=d13-3=58mm（1.51.8）d=40.00mm 故 (>23mpa)= ，滿足要求。3.4、手柄3.4.1、手柄的設(shè)計(jì)與計(jì)算 千斤頂在工作時(shí)，需要在手柄上作用一定的外力，以使螺紋旋轉(zhuǎn)，以推動(dòng)托杯上重物的升高。手柄在受力時(shí)，相當(dāng)于懸臂梁收單一徑向軸端的外力的情況，需要同時(shí)校核手柄的剪切應(yīng)力與軸向應(yīng)力，即前文已經(jīng)確定，手柄的材料選擇q235。于是，查表得=170mpa, =100mpa.將已知數(shù)據(jù)代入上式，并根據(jù)千斤頂本身的工作性質(zhì)確定手柄的長(zhǎng)度l=1000mm，直徑=30mm3.4.2、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： =7mm (68)= 8=28mm3.5、底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵ht150及ht200，我們選擇ht150。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. 圖中 h1=h+（1428）mm =200+20=220mm h-a=44-14.5=29.5mmd=d+1(查手冊(cè)) =34+1=35 d6=d3+（510）mm =61+6=67m