螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說明書(終終終終版)

1、螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說明書院 系 工程技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 2012級(jí)車輛工程 設(shè) 計(jì) 者 劉金雨 學(xué) 號(hào) 222012322220142 指導(dǎo)教師 李麗老師 成 績(jī) 2014年10月20日螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名劉金雨專業(yè)年級(jí)2012級(jí)車輛2班設(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 =45kN；2、最大升距H =200mm。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。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目錄目錄3一、 設(shè)計(jì)目的4二、螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)4三、螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算5 1、螺桿螺紋類型的選擇5 2、選取螺桿材料5 3、確定螺桿直徑5 4

2、、自鎖驗(yàn)算5 5、結(jié)構(gòu)如下圖（1-2）:6 6、螺桿強(qiáng)度計(jì)算6 7、穩(wěn)定性計(jì)算7四、螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算8 1、選取螺母材料8 2、確定螺母高度H¢及螺紋工作圈數(shù)U8 3、校核螺紋牙強(qiáng)度8 4、 結(jié)構(gòu)要求9五、托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算9六、手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算10 1、手柄材料10 2、手柄長(zhǎng)度LP與板動(dòng)手柄的力矩：10 3、手柄直徑DP11 4、 結(jié)構(gòu)11 5、底座設(shè)計(jì)12七、裝配圖見A3圖紙。13參考文獻(xiàn)13致謝13 一、 設(shè)計(jì)目的1. 熟悉螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟?，設(shè)計(jì)與計(jì)算的方法；2. 運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決設(shè)計(jì)中所遇到的具體實(shí)際問題，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力，以及初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決材料的選擇，強(qiáng)度

3、計(jì)算和剛度計(jì)算，制造工藝與裝配工藝等方面的問題。3. 熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)資料，學(xué)會(huì)查閱手冊(cè)和運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)。二、螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)千斤頂一般由底座1，螺桿4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所組成（見圖11）。螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)，并上下升降，把托杯上的重物舉起或放落。設(shè)計(jì)時(shí)某些零件的主要尺寸是通過理論計(jì)算確定的，其它結(jié)構(gòu)尺寸則是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或制造工藝決定的，必要時(shí)才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)是；最大起重量FQ（kN）和最大提升高度h（mm）。螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)步驟如下：三、螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算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，

4、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，它的基本牙形按GB/T5796.12005的規(guī)定。2、選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。本次選用45鋼。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)國家規(guī)定=1.22.5，取=1.2（梯形螺紋）；h=0.5p；查教材表5-12，p取25Mpa，又由于=1.2<2.5,則P可提高20%，所以P=(1+20%)×25=30MPa。故，d2=28.3mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，d取32mm則p=6mm， d1=25mmd2=29mm4、自鎖驗(yàn)算自

5、鎖條件是yrv，式中：y為螺紋中徑處升角；rv為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角rv=arctanmv，查教材表5-12，f取0.09y =arctan(n p /p d2)=arctan 1×6/(3.14×29) =3.76°rv=arctan（f/cos）=arctan 0.1/cos(30°/2)=5.91°故，y<rv滿足自鎖條件5、結(jié)構(gòu)如下圖（1-2）: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，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺

6、桿小徑d1約小0.20.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5t。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：1.5t=1.5p=9mm d4=25-0.4=24.6mm D13=(1.71.9)d=1.7×32=54.4mm(1.41.6)d=1.5×32mm=48mm0.25d=0.25×32mm=8mmd+(610)=d+8=40mm46取5。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

7、螺桿的強(qiáng)度。強(qiáng)度計(jì)算方法參閱教材公式(5-47)，sca=s其中扭矩=45×103×tan(3.76°+5.91°)×29/2 N·mm =111182.3N·mm式中：y為螺紋中徑處升角，rv為當(dāng)量摩擦角。A=d1²/4=3.14×25²/4=490.6查手冊(cè)表2-7，45鋼，=355MPas=355/4=88.75MPa故，sca=sca=62.8MPas=88.75MPa滿足強(qiáng)度條件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&#

8、179;2.54螺桿的臨界載荷Fcr與柔度s有關(guān)，s=ml/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l=H+3P+(1.41.6)，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。計(jì)算柔度(1)計(jì)算螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩I和iI=19165.04=6.25mm(2)求起重物后托杯底面到螺母中部的高度llH+3P+(1.41.6)d=200+3×6+1.5×32=266mm(3)計(jì)算柔度查教材表5-14，取2(

9、一端固定，一端自由)s=ml/i=85.12>40，所以需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。計(jì)算穩(wěn)定性（1）計(jì)算臨界載荷Fcr查教材公式5-51，E=2.06×105MPaFcr=137534.9N(2) 穩(wěn)定性計(jì)算=3.06³ 2.54.0滿足穩(wěn)定性條件四、螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算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。2、確定螺母高度H¢及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度H=d2=1.2×29=34.8螺紋工作圈數(shù)，(u應(yīng)圓整，取6)。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

10、。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。螺母的其它尺寸見圖13。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)螺母外徑D3進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。D=d+0.5=32+0.5=32.5mmD3=1.6D=1.6×32.5=52mmD4=1.3D3=1.3×52=67.6mma=H/3=36/3=12mm螺母螺紋牙剪切強(qiáng)度校核：螺母螺紋牙彎曲強(qiáng)度校核：滿足強(qiáng)度條件。4、 結(jié)構(gòu)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（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，一

11、般為612mm。D10=(2.42.5)d=2.4×32=76.8mmD11=(0.60.7）d=0.6×32=19.2mmD13=(1.71.9)d=1.7×32=54.4mmD12= D13-(24)=54.4-3=51.4mm 五、托杯的設(shè)計(jì)與計(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，

12、一方面需要潤滑，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23.6Mpa故 =21.94Mpa<23.6Mpa六、手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算1、手柄材料常用Q235和Q215。選235鋼。2、手柄長(zhǎng)度Lp與板動(dòng)手柄的力矩：K·Lp=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，T1=45×103×tan(3.76°+5.91°)×29/2 N·mm=111182.3N&

13、#183;mmT2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) =（54.6+19.2）×0.09×45×103/4 =74722.5N·mm則 (K取200) =(111182.3+74722.5)/200=929.5mm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=+57.6/2+100=929.5+28.8+100=1058.3mm3、手柄

14、直徑dp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（式1-3）故dp=26.0mm所以dp取26mm。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、 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 =6mmdp+(610)= dp+8=26+8=34mm 5、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1:10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=l+（1428）mm =200+20=220mmH-a=36-12=24mmD6=D3+（510）mm =52+8=60mmD7=D6+=60+