課程設(shè)計(jì)——手驅(qū)動(dòng)螺旋千斤頂.doc

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)- -手動(dòng)式螺旋千斤頂手動(dòng)式螺旋千斤頂專專 業(yè)業(yè): :農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班班 級(jí)：級(jí)： 09 農(nóng)機(jī)一班 姓姓 名：名：_ _周少軍_ 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：_ _200940615127_ _ 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師: :_ _ 楊文敏_ _ 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè) 完成時(shí)間：2011 年 12 月 3 日目錄目錄目錄目錄2第一章第一章 千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)311 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義312 千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)3121 螺旋傳動(dòng)選擇螺旋傳動(dòng)選擇4122 螺紋類型選擇螺紋類型選擇4千斤頂選擇梯形螺紋、右旋，因?yàn)橐笥凶枣i性所以選擇單線螺紋以達(dá)

2、到自鎖要求千斤頂選擇梯形螺紋、右旋，因?yàn)橐笥凶枣i性所以選擇單線螺紋以達(dá)到自鎖要求.5第二章第二章 千斤頂各部件的設(shè)計(jì)計(jì)算千斤頂各部件的設(shè)計(jì)計(jì)算621 螺母、螺桿的材料選擇及尺寸的選定與校核螺母、螺桿的材料選擇及尺寸的選定與校核6211 螺母、螺桿的材料和許用應(yīng)力螺母、螺桿的材料和許用應(yīng)力6212 螺母、螺桿的尺寸設(shè)計(jì)與校核螺母、螺桿的尺寸設(shè)計(jì)與校核722 底座的設(shè)計(jì)計(jì)算底座的設(shè)計(jì)計(jì)算10221 底座材料的選定底座材料的選定10222 底座尺寸確定：底座尺寸確定：1123 手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算12231 手柄的材料選擇：手柄的材料選擇：1224 托杯的設(shè)計(jì)計(jì)算（圖托杯的設(shè)計(jì)計(jì)算（圖 4

3、-6 示示)13241 托杯的材料選擇托杯的材料選擇13242 托杯的尺寸確定托杯的尺寸確定1325 千斤頂?shù)男视?jì)算千斤頂?shù)男视?jì)算 1426 千斤頂?shù)钠渌郊哟a附件尺寸設(shè)定千斤頂?shù)钠渌郊哟a附件尺寸設(shè)定14第三章第三章 裝配圖及相關(guān)零件圖裝配圖及相關(guān)零件圖14參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 15第一章第一章 千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是將抽象的工作原理變成技術(shù)圖樣的過(guò)程.在此過(guò)程中要兼顧各種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)要求,并且應(yīng)設(shè)計(jì)出盡可能多的可能性方案，從中優(yōu)選或歸納出經(jīng)濟(jì)合理的方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將抽象的工作原理具體化為某類或構(gòu)件零部件的圖樣,然后進(jìn)一步確定它們的

4、加工工藝、材料、幾何尺寸、公差等；尋找所選方案中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)照各種要求、限制，反復(fù)改進(jìn)。進(jìn)行強(qiáng)度、剛度以及各種功能的指標(biāo)驗(yàn)算；繪制裝配圖和零件圖；編寫計(jì)算說(shuō)明書。12 千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu) 圖11如圖 1-1 所示，手動(dòng)螺旋千斤頂主要零件有:1)螺母、2)螺桿、3)底座、4）手柄、5）托杯、等零件及其附件組成。其中螺桿、螺母等主要尺寸要通過(guò)理論計(jì)算確定，其他尺寸可以由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)需要和工藝要求來(lái)確定，必要時(shí)還需要經(jīng)過(guò)相關(guān)驗(yàn)算.千斤頂最大起重量是其最主要的性能指標(biāo)之一。千斤頂在工作過(guò)程中，傳動(dòng)螺紋副承受主要的工作載荷,螺紋副工作壽命決定千斤頂使用壽命，故傳動(dòng)螺紋副的設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵，其

5、設(shè)計(jì)與最大起重量、螺紋副材料、螺紋牙型以及螺紋頭數(shù)等都有關(guān)系。 121 螺旋傳動(dòng)選擇螺旋傳動(dòng)選擇根據(jù)螺紋副摩擦性質(zhì)不同，可分為滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)和靜壓螺旋傳動(dòng)。（1）滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn):1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便,成本較低 2）易于自鎖3)傳動(dòng)平穩(wěn)4）摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（僅在 0。30。6 之間）5)螺紋有側(cè)向間隙，反向時(shí)有空行程，定位精度和軸向剛度較差。6)磨損快（2)滑動(dòng)螺旋的應(yīng)用舉例：金屬切削機(jī)床的進(jìn)給、分度機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)螺旋,摩擦壓力機(jī)、千斤頂?shù)膫髁β菪?。所以螺旋千斤頂選擇滑動(dòng)螺旋副。122 螺紋類型選擇螺紋類型選擇滑動(dòng)螺紋副常采用梯形螺紋、鋸齒形螺紋或矩形螺紋等。梯形螺紋應(yīng)用最廣

6、。鋸齒形螺紋主要用于單向受力。矩形螺紋雖傳動(dòng)效率高，但加工比較困難，且強(qiáng)度較低,應(yīng)用較少。（1）梯形螺紋的特點(diǎn)：牙型角 =30,螺紋副的大徑和小徑處有相等的徑向間隙。牙根強(qiáng)度高,螺紋的工藝性好；內(nèi)外螺紋一錐面貼合，對(duì)中性好，不易松動(dòng);采用整體式螺母.(2）應(yīng)用舉例：用于傳力螺紋和傳動(dòng)螺旋如載重螺旋式起重機(jī)、千斤頂。千斤頂選擇梯形螺紋、右旋,因?yàn)橐笥凶枣i性所以選擇單線螺紋以達(dá)到自鎖要求。第二章第二章 千斤頂各部件的設(shè)計(jì)計(jì)算千斤頂各部件的設(shè)計(jì)計(jì)算21 螺母、螺桿的材料選擇及尺寸的選定與校核螺母、螺桿的材料選擇及尺寸的選定與校核211 螺母、螺桿的材料和許用應(yīng)力螺母、螺桿的材料和許用應(yīng)力（1）螺母

7、的材料和許用應(yīng)力（圖 41）：螺母材料可用鑄造錫青銅，以 ZCuSn10Pb1 最耐磨,但價(jià)格較貴，主要用于高精度的傳導(dǎo)螺旋。重載低速的場(chǎng)合可選用強(qiáng)度高的鑄造鋁鐵青銅，常用的材料 ZCuAl10Fe3。輕載低速時(shí)也可以選用耐磨鑄鐵。螺母材料選 ZCuAl10Fe3，帶有內(nèi)螺紋的構(gòu)件。查表 1014 可得：許用彎曲應(yīng)力：bp=4060MPa，取 50MPa；許用剪應(yīng)力:p=3040MPa，取 35MPa.千斤頂螺旋系手動(dòng)低速，由表 1119 查得許用壓強(qiáng)：Pp=1825 MPa,取 20 MPa。（2）螺桿的材料和許用應(yīng)力由于滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)中的摩擦較嚴(yán)重，故要求螺旋傳動(dòng)材料的耐磨性能、抗彎性能都要

8、好。一般螺桿材料的選用原則如下：1）高精度傳動(dòng)時(shí)多選碳素工具鋼.2）需要較高硬度,如 5056HRC 時(shí),可采用鉻錳合金鋼；當(dāng)需要硬度為3545HRC 時(shí)可采用 65Mn 鋼。3）一般情況下可用 45、50 鋼。本設(shè)計(jì)中,螺桿材料選 45 鋼,采用帶有外螺紋的桿件，調(diào)制處理，s=360MPa，可得:螺桿的許用拉應(yīng)力:p=12072 MPa，s35手動(dòng)可得： p=100 MPa。外螺紋內(nèi)螺紋外螺紋大徑（公稱直徑）螺距牙頂間隙基本牙型高度 外螺紋牙高 內(nèi)螺紋牙高 牙頂高 外螺紋中徑 內(nèi)螺紋中徑 外螺紋小徑 內(nèi)螺紋小徑 內(nèi)螺紋大徑 牙根部寬度圖41：滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)212 螺母、螺桿的尺寸設(shè)計(jì)與校核

9、螺母、螺桿的尺寸設(shè)計(jì)與校核(1）按耐磨性計(jì)算螺紋中徑（圖 4-2）：查表 11-1-4 中公式取 =1。7( 值按整體式螺母取 1。22。5)，d2=0。8Error!Error!=0.8207.150000=30.67mm由 GB/T5796.32005(機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 138 頁(yè)表 6.1。7）可選d=34, P=6， d2=30.5 ,D4=32。5，d3=28。5，D1=29 的梯形螺紋，中等精度。螺旋副的標(biāo)記為：Tr32x3-7H/7e。由此得出千斤頂?shù)幕瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)各個(gè)尺寸為:外螺紋大徑 d： d=34mm螺距 P: P=6mm牙頂間隙 ac： ac=0.5mm基本牙型高度 H

10、1： H1=0。5P=0.5x6=3mm外螺紋牙高 h3: h3= H1+ ac=0.5P+ ac=3+0。 5=3.5mm內(nèi)螺紋牙高 H4： H4= H1+ ac=0。5P+ ac=3+0. 5=3.5mm牙頂高 Z： Z=0。25P=0。25x6=1.5mm外螺紋中徑 d2： d2= d2Z=343=31mm內(nèi)螺紋中徑 D2: D2= d-2Z=34-3=31mm外螺紋小徑 d3： d3= d2h3=34-2x3=28mm內(nèi)螺紋小徑 D1: D1= d-2H4=34-2x3=28mm內(nèi)螺紋大徑 D4： D4=d+2ac =34+2x0。5=35mm牙根部寬度 b： b=0.65P=0.65

11、x6=3.9mm螺母高度 H： H=d2=1.7x34=57。8mm，取 H=58mm.則螺紋圈數(shù) n： n=H/P=58/6=9.67 圈 圖 42 螺母的尺寸圖(2)自鎖性條件與檢驗(yàn)：由于系彈頭螺紋,導(dǎo)程 S=P=6mm，故螺紋升角為:=arctan=arctan3114.36=33018Sd2查表 11-1-7 得:鋼和青銅的摩擦因數(shù) =0.080。10,取 0。09，可得：=arctan= arctan=51923，故自鎖可靠.（3）螺桿的強(qiáng)度檢驗(yàn)：查表 1113 得知，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Mt 為：Mt=Mt1+Mt2+Mt3=43748.227（Nmm)所以帶入表 11-14 公式（4）得：

12、ca=233223)( 2.0( 34ddMtF=83.015 N/mm 2 p （4）螺母螺紋強(qiáng)度檢驗(yàn):因螺母材料強(qiáng)度低于螺桿，故只驗(yàn)算螺母螺紋強(qiáng)度即可。查表 111-4 得,牙 根 寬度： b = 0。65P = 0。65x6 =3.9mm ,基本牙型高： H1 = 0.5P = 0。5x6 =3mm .代入表 11-14 中的公式（7）及式（8)有：則螺母的剪切強(qiáng)度：=14。079 N/mm 2 p 。2。5 故穩(wěn)定性條件滿足。FcF22 底座的設(shè)計(jì)計(jì)算底座的設(shè)計(jì)計(jì)算221 底座材料的選定底座材料的選定(1)材料：由于此千斤頂?shù)某休d力相對(duì)較小，考慮體積和成本要求,千斤頂其他部件的材料均采

13、用鑄鐵（HT200)。（2）斜度：帶 1：15 的斜度222 底座尺寸確定底座尺寸確定: 如圖 44 所示： 圖 4-4：底座的尺寸圖已知外螺紋大徑為 d=34mm，有：D2=1。5dD3=1.4D2D4=1。4D5=10mmD5由結(jié)構(gòu)確定（斜度為 1：15）所以：2901075D=Error!Error!得：D5=126mm依次可得出：D4=1。4D5=1.4x126=176mmS=（1。52)=1520,取 S=16mm .綜合考慮各尺寸關(guān)系，取總的高度為 374mm 。23 手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算 如圖 45 所示： 圖 45 手柄尺寸圖231 手柄的材料選擇手柄的材料選擇:手柄材

14、料選擇 Q235232 手柄的尺寸確定手柄的尺寸確定（由于要滿足一定的強(qiáng)度要求,）千斤頂工作時(shí),螺母所受的旋轉(zhuǎn)力矩為 T2*tan()*2dTFT=50KNtan(33018+51923）15.5mm=120。946Nm;式中F 螺母工作時(shí)所受的軸向載荷，N； 為螺紋升角,度； 當(dāng)量摩擦角，度；2d 螺紋中徑，mm;手柄所受最大彎曲應(yīng)力為max,人所施力大概為 200N.max332zTTdW=78。88Nm式中:T 手柄所受的彎曲力矩，Nm;zW 圓柱形手柄的抗彎截面系數(shù)，3cm；d 手柄的直徑，mm;120.946Nm/200N=0.60473m 取 0.61m擬定所選材料為 Q235,

15、查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：max 225bMPa所以手柄的具體參數(shù)如下：材料 Q235 長(zhǎng)度 L=610mm 直徑 d=26mm 。24 托杯的設(shè)計(jì)計(jì)算托杯的設(shè)計(jì)計(jì)算（圖 4-6 示） 圖 46：托杯尺寸圖241 托杯的材料選擇托杯的材料選擇托杯材料選擇：鑄鋼（ZG230-450）242 托杯的尺寸確定托杯的尺寸確定關(guān)系式:D=（1.61.8）d D1=（0.60。8）d h=（0.81）DD=（1。61。8）x34=54。461.2 取 D=58mmD1=(0.60。8）x34=20。427。2mm 取 D1=24mm(1）托杯的高度 h: h=（0.81）x58 ?。篽=50mm（2）托杯的內(nèi)外徑

16、（含壁厚)： 外徑 106 厚度 =1025 千斤頂?shù)男视?jì)算千斤頂?shù)男视?jì)算由表 11-1-4 中式（16）并視托杯與螺桿頂部為滑動(dòng)推力軸承，效率為 0.96 時(shí)，=0。96x Error!Error!=0。96x)51923+33018tan(33018tan=31.3 。因系手動(dòng)千斤頂，故螺桿的強(qiáng)度及橫向振動(dòng)不予驗(yàn)算。26 千斤頂?shù)钠渌郊哟a附件尺寸設(shè)定千斤頂?shù)钠渌郊哟a附件尺寸設(shè)定螺桿的退刀槽直徑： s=27螺桿的退刀槽寬度：b=5mm螺桿膨大部分的尺寸:有公式：D=（1。61。8)d h1=（1.82）d得出：D=（1。61。8)x34=54。461。2 取 D=58mmh1=（1.82)x34=61。268 取 64mm根據(jù)結(jié)構(gòu)確定螺桿膨大部分的內(nèi)孔為：27第三章第