機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)(螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說明書)

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) 年 月 日目錄螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說明書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自鎖驗(yàn)算31.5結(jié)構(gòu)41.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算51.7穩(wěn)定性計(jì)算6螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算72.1選用螺母材料82.2確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)82.3校核螺紋牙強(qiáng)度82.4安裝要求9杯托的設(shè)計(jì)與計(jì)算93.1杯托的尺寸與計(jì)算9手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算114.1手柄材料104.2手柄長(zhǎng)度104.3手柄直徑114.4擋圈12 底座設(shè)計(jì)- 12參考文獻(xiàn)13一 說明書一份二 任務(wù)書一份三 圖紙一份千斤頂計(jì)算及說明計(jì)算及說明結(jié)果1

2、. 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=30º，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)；它的基本牙形按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?？紤]到千斤頂轉(zhuǎn)速較低，單個(gè)作用面受力不大，選用45鋼。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t及其它尺寸。根據(jù)： ; 注：， 由于在此處為整體螺母，此處選；由于條件為剛-青銅和低速， ，滑動(dòng)速度為低速，取；. ；根據(jù)GB/T5796.2-2005查表：

3、取得，D=31.00mm;由，得P=6.34mm取標(biāo)準(zhǔn)值P=6.00mm，d1=d-7=23.00mm,D1=d-P=30mm-6mm=24.00mm,d2=D2=d-0.5P=27.00mm1.4自鎖驗(yàn)算自鎖條件是y式中：y為螺紋中徑處升角；為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1°。y ，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版教材表5-12，得，?。ㄈ?dòng)時(shí)計(jì)算用最大值）y故，y=4.05所以自鎖性得以保證。1.5結(jié)構(gòu)如右圖一：螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dkdp十0.5mm。為了便于切制螺紋，

4、螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑d1約小0.20.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5P。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。其中：退刀槽寬度為1.5P=9mmD13 圖示H1+H=220mm+72mm=292mm(H由后面計(jì)算得)螺栓外徑為0.2532mm=8mm（此處設(shè)計(jì)所用數(shù)據(jù)為后面的校核數(shù)據(jù)）1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算對(duì)受力較大的螺桿應(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)，其中扭

5、矩 式中：y為螺紋中徑處升角，為當(dāng)量摩擦角。查手冊(cè)GB/T699-1999，得45鋼的，教材表5-13，安全系數(shù)為35，在此取3，得如下：由上得，故，= =132.32MPa>所以，應(yīng)該取大一型號(hào)的螺紋，由GB/T5796.3-2005得P=6mm;d=32.00mm,D=33.00mm;d1=25.00mm, D1=26.00mm;d2=29.00mm, D2=29.00mm; H=58mm校核后，得： =109.13Mpa< 滿足要求。1.7穩(wěn)定性計(jì)算細(xì)長(zhǎng)的螺桿工作時(shí)受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性。Fcr / F ³ 2.5 4螺桿的臨

6、界載荷Fcr與柔度s有關(guān)，s=m l/i，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/2+L+(1.41.6)d，i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s40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。1.7.1計(jì)算柔度 （1）計(jì)算螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩和i m （2）求起重物后杯托底面到螺母中部的高度 ；lH/2+L+=29+200+64mm=293mm （3）計(jì)算柔度 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)八版教材表5-14，得取2（一端固定。一端自由） 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)八版教材99頁(yè)， 所以需要

7、校核。1.7.2穩(wěn)定性計(jì)算 （1）計(jì)算臨界載荷（2）穩(wěn)定性計(jì)算 所以滿足要求。1.7.3擋圈參數(shù)選擇低端擋圈： 根據(jù)GB-T 892,由d=32得 頂端擋圈:根據(jù)GB-T 892，由 得 2. 螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1選用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。此題選青銅。2.2確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)螺母高度，螺紋工作圈數(shù)，慮推刀槽的影響，設(shè)計(jì)螺母圈數(shù)考慮到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均勻，故u不宜大于10。2.2.1求螺母高度2.2.2螺紋工作圈數(shù)u 應(yīng)圓整，取12。2.2.3螺母實(shí)際高度 2.3校核螺紋牙強(qiáng)度一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿

8、，故只校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。螺母的其它尺寸見圖。必要時(shí)還應(yīng)該對(duì)螺母外徑進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。2.3.1螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲計(jì)算螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別：螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度條件為螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件為（b-紋牙根的厚度，且b=0.65p；D螺母的螺紋大徑；彎曲力，查表，b=0.65p（梯形螺紋），h=0.5p 故，皆滿足要求。2.4安裝要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面的配合常采用或等配合。為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母下端（圖1-3）和底座孔上端（圖1-7）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1-1），緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般612mm。2.4.1螺母

9、的相關(guān)尺寸以得：D=d+1=33mm內(nèi)螺紋小徑；a=（0.20.3）=0.25=18mm3. 杯托的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1杯托的尺寸與計(jì)算杯托用來(lái)承托重物，也可用Q235鋼模鍛制成，取材料為Q235。其結(jié)構(gòu)尺寸見圖。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)，在杯托上表面制有切口的溝紋。為了防止杯托從螺桿端部脫落，在螺桿上端裝有擋板。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，杯托和重物都不作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在起重時(shí)，杯托底部與螺桿和接觸面有相對(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。 式中：Q235:；45鋼：取p。故杯托厚度，此處取杯底厚度為；溝紋寬度為；溝紋深度為；杯托高度為1.

10、8*d=1.8*32mm=57.6mm；為保證杯托可以轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿預(yù)警端的墊片與杯托底部留有間隙，間隙值為34mm，應(yīng)為承受力不大，故值取為3mm。4. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1手柄材料常用Q235和Q215。選擇Q2354.2手柄長(zhǎng)度扳動(dòng)手柄的力矩： 則式中：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)間為100150N?？紤]一般為間歇工作，工作的時(shí)間較長(zhǎng)機(jī)會(huì)不多，故取為200N。 螺旋副間的摩擦阻力矩， 杯托與軸端支承面的摩擦力矩， 。（） 則手柄計(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

11、實(shí)際長(zhǎng)度不應(yīng)超過千斤頂，使用時(shí)可在手柄上另加套管。因此，手柄實(shí)際長(zhǎng)度4.3手柄直徑把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件為sF故 dp= dp取26mm式中：sF手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q235時(shí)，sF=120Mpa。4.4擋圈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。手柄直徑為26mm，根據(jù)GB891-86查得5. 底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200）（圖17），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。圖中S=（1.52）=1.5*

12、15=22.5mmH1=H+（1428）mm=200+20=220mmD6=D3+（510）mm=48+5=53mmD7=D6+=53+220/4=108mmD8=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。參考文獻(xiàn)：1. 濮良貴，紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計(jì).八坂.北京：高等教育出版社，20092. 成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20043. 機(jī)械工程師手冊(cè)編委員會(huì)，機(jī)械工程師。3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20074. 朱輝，槽桄，畫法幾何及工程制圖.六版.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，20075. 王佰平，互換性與測(cè)試技術(shù)測(cè)量.二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20086. 吳綜澤，羅圣國(guó)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).三版.北京：高等教育出版社，2009選梯形螺紋選45鋼P(yáng)=6.00mmd=30mmD=31.00mmd1=23.00mmD1=24.00mmd2=27.00mmD2=27.00mmy=4.05°=5.91°H1+H=292mm螺栓外徑為：0.2532=8mmT=106.68NmP=6mmd=32mmD