螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)鍵入公司名稱課程設(shè)計(jì)螺旋千斤頂kang 1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算-3 1.1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-62. 螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算-72.1選取螺母材料-72.2螺母的基本參數(shù)-72.3確定螺母高度H¢及螺紋工作圈數(shù)u-72.4校核螺紋牙強(qiáng)度-82.5安裝要求-93. 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算-94. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算 -114.1手柄材料-114.2手柄長度Lp -114.3手柄直徑dp -114.4結(jié)構(gòu)-125. 底座設(shè)計(jì)-126螺旋千斤頂?shù)男?127 參考文獻(xiàn)-128附

2、A4裝配圖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=30º，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。1.2選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。此題選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p及其它尺寸。 d2根據(jù)國家規(guī)定=1.22.5，取=1.4（梯形螺紋）；h=0.5p；查教材表5-12，p取23Mpa故，d2 = = mm22.24mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，基本尺

3、寸優(yōu)選第一尺寸系列，考慮到螺桿的穩(wěn)定性，d取28mm。則p=5mm， d1=22.5mm，=25.5mm1.4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（=arctan，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，m取0.09。y =arctan(n p / p d2)=arctan（15/3.1425.5）=3.57=arctan=arctan=5.32故，y=3.5<-1；滿足自鎖條件。1.5結(jié)構(gòu) 如下圖: 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

4、。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：1.5P=7.5mm D13=(1.71.9)d=1.8×28=50.4mm取=50mm(1.41.6)d=1.528=42mmH1+H=160+40=200mm0.25d=7mm1.6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

5、計(jì)算參閱教材公式5-47。s其中扭矩=25×103tan(5.32°+3.57°) ×=49.8N.m式中：y為螺紋中徑處升角，為當(dāng)量摩擦角。查手冊(cè)，45鋼，=355MPas=88.8MPad1= 23.5mm故， =56.8Mpas=88.8Mpa1.7穩(wěn)定性計(jì)算細(xì)長的螺桿工作時(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 3.5 5螺桿的臨界載荷Fcr與柔度s有關(guān)，s=m l/i，m為螺桿的長度系數(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+4P+(1.41.6)d，i

6、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）計(jì)算螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩I和iI=（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度llH+4p+(1.41.6)d =160+4×5+42=222mm(3) 計(jì)算柔度查教材，取2(一端固定，一端自由)查教材公式5-51，E取206GPas=m l/i=79.28（1）計(jì)算臨界載荷Fcr Fcr=129.8kN(2) 穩(wěn)定性計(jì)算=5.19穩(wěn)定性合格。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

7、可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。選青銅2.2螺母的基本參數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)=23mm；=28.5mm;2.3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)?？紤]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¢= u¢p。2.3.1求螺母高度H¢H¢ =d2 =1.4×25.5×10-3=35.7mm 2.3.2螺紋工作圈數(shù)u=7.1u¢

8、 = u+1.5 =7.1+1.5=8.6u¢應(yīng)圓整, u¢取92.3.3 螺母實(shí)際高度H¢H¢= u¢p=9×5=45mm2.4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。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)螺母外徑D4進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。2.4.1螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別為：；查表，b=0.65p（梯形螺紋），l=(28.5-25.5)1.5mm取30-40Mpa, 取40-60Mpa故，= = =9.55MPa=13.22Mpa可見，螺母螺紋牙強(qiáng)度合格。2.5安裝要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接

9、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，一般為612mm。2.4.1 螺母的相關(guān)尺寸計(jì)算查手冊(cè)D=28.5mm內(nèi)螺紋小徑D1=23mm D3= (1.61.8)D =1.7×28.5=48.45mm取=48D4= (1.31.4)D3 =1.3×48=62.4mm取 H=45mm 圖 13 a=H/3=45/3=15mm3. 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

10、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，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。 p 中：p許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料p的小者。D10=(2.42.5)d =2.4528=68.6mm 取70mmD11=(0.60.7）d=0.6528=18.2mm 取18mmD13=(1.71.9)d=1.828=50.4；取50mmD12=(24)=48mm 圖14故 (>23Mpa) =14.44MPa&

11、lt;p4. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1手柄材料常用Q235和Q215。選取Q235。4.2手柄長度Lp板動(dòng)手柄的力矩：K·Lp=T1+T2 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)間較長時(shí)為100150N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩， =25×103tan(5.32°+3.57°) ×=49.8T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4。 (f查手冊(cè)取0.06) =(48+18) ×0.06×25/4=24.7則 =0.37m 取0.4m手柄計(jì)算長度Lp是螺桿中心

12、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)際長度還應(yīng)加上+（50150）mm。手柄實(shí)際長度不應(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)際長度=+55=480mm4.3手柄直徑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 =20.0mm dp取24mm 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)，并用螺釘或鉚合固定。相關(guān)尺寸如圖1-6： dp 8mmdp+(68)= dp+8=32mm5. 底座設(shè)計(jì)底

13、座材料常用鑄鐵（HT150及HT200），鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，取12mm。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16圖中 H1=H+（1428）mm =160+20=180mm -a=45-15=30mmD=d+1(查手冊(cè)) =28+1=29mmD6=D3+（510）mm =48+6=54mmD7=D6+=54+=90mmD8= =155.0mm；取156mm。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。6 螺旋千斤頂?shù)男?式中：分子上P為螺距，分母上P為人手作用力7 參考文獻(xiàn)1濮良貴 紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室，高等教育出版社,2006.52西北工業(yè)大學(xué)工程制圖教研室，畫法幾何及機(jī)械制圖 陜西科學(xué)技術(shù)出版社；，1999.23成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-連接與緊固.化學(xué)工業(yè)出版社,2004.14孫恒 陳作模 葛文杰.機(jī)械原理.