千斤頂課程設(shè)計螺旋千斤頂

1、 螺旋千斤頂 設(shè)計計算說明書院 系 工程技術(shù)學(xué)院專業(yè)年級 2012級機制3班設(shè) 計 者 呂明浩學(xué) 號 指導(dǎo)教師 李華英成 績2014年10月 1日螺旋千斤頂設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名呂明浩專業(yè)年級2012級機械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計題目： 設(shè)計螺旋千斤頂設(shè)計條件：1、最大起重量F = 20kN；2、最大升距H =150 mm。設(shè)計工作量：1、 繪制出總裝配圖一張，標(biāo)注有關(guān)尺寸，填寫標(biāo)題欄及零件明細表；2、 編寫設(shè)計計算說明書一份。指導(dǎo)教師簽名： 2014 年 10 月 1日 螺旋千斤頂設(shè)計過程千斤頂一般由底座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

2、，把托杯上的重物舉起或放落。設(shè)計時某些零件的主要尺寸是通過理論計算確定的，其它結(jié)構(gòu)尺寸則是根據(jù)經(jīng)驗公式或制造工藝決定的，必要時才進行強度驗算。螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計步驟如下：計算項目計算及說明計算結(jié)果1.螺桿的設(shè)計與計算1.1螺桿螺紋類型的選擇1.2選取螺桿的材料1.3確定螺桿直徑 螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，千斤頂常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角=30，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的基本牙形按GB/T5796.12005的規(guī)定。千斤頂?shù)淖枣i行能要好，所以用單線螺紋。因此選用的螺桿螺紋是牙形角=30的單線梯形螺紋。螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。在此選用

3、的是55鋼。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。 計算過程： 滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力p。（文獻：機械設(shè)計）由于，所以有；（文獻：機械設(shè)計）對于等腰梯形螺紋，有，一般取1.23.5,所以此處取1.9因為千斤頂?shù)穆輻U與螺母的相互運動是低速滑動，所以兩者的材料均選為鋼，由查表可知，許用壓力p取為10MPa。牙形角=30的單線梯形螺紋螺桿材料：55鋼=1.9p=10MPa1.4自鎖驗算螺桿螺紋中徑，根據(jù)求得的此螺紋中徑，查表GB/T5796.22005和表GB/T5796.32005有：(文獻：機械

4、設(shè)計手冊)公稱直徑，螺距，螺桿小徑，螺桿中徑，螺母大徑，螺母小徑，螺母中徑，螺母高度，旋合圈數(shù)。自鎖條件是yjv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，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1）。（文獻機械設(shè)計）:當(dāng)量摩擦系數(shù)；：摩擦系數(shù)；：牙側(cè)角，。摩擦系數(shù)由查表可知，由于千斤頂?shù)倪\動速度是很低的，所以摩擦系數(shù)按起動時區(qū)最大值0.17。至少為，所以有，符合自鎖條件。螺桿尺寸：P=10mm螺母尺寸：符合自鎖條件1.5結(jié)構(gòu)（見圖12）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十0.5

5、mm。由后面的計算可知手柄的直徑=25mm，所以。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=15mm。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。1.5P=15mm1.6螺桿強度計算對受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材公式(6.23)，其中扭矩，式中為螺紋中徑處升角，為當(dāng)量摩擦角。對受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強度理論交合螺

6、桿強度：或 （文獻機械設(shè)計）F（N）螺桿所受的軸向壓；A（）：螺桿螺紋的危險截面面積； （）：螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)；（mm）螺桿螺紋小徑；T（）；s(MPa)：螺桿材料的許用應(yīng)力，由前面可知螺桿的材料是55號鋼，查表得其屈服強度，所以其許用應(yīng)力，由于千斤頂?shù)妮d荷是穩(wěn)定的，許用應(yīng)力取最大值有。計算：則有：，符合強度計算的條件。，符合強度計算的條件。1.7穩(wěn)定性計算2. 螺母設(shè)計與計算2.1選取螺母材料細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。Fcr / F 2.5 4。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)

7、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+5P+(1.41.6)d，i為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A=pd12/4，則(I為螺桿危險截面的軸慣性矩)，當(dāng)螺桿的柔度s40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時應(yīng)注意正確確定。臨界載荷，E（MPa）：螺桿材料的拉壓彈性模量，;I（）：螺桿危險截面的慣性矩，。該千斤頂一螺母座位支承時，作不完全固定支承，另一端有徑向和軸向約束，為固定支承，所以端部職稱情況是一端固定，一端不完全固定。因此。；，所以經(jīng)過計算螺桿穩(wěn)定。螺母材料一般可選用青銅，對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。該千斤頂螺母材料采用45號

8、鋼。，所以螺桿穩(wěn)定。螺母材料：45鋼2.2確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u2.3校核螺紋牙強度螺母高度H=d2，螺紋工作圈數(shù)，考慮退刀槽的影響，實際螺紋圈數(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。螺母高度由下式計算：H= ut。，實際螺紋圈數(shù)，實際螺母高度。一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其它尺寸見圖13。必要時還應(yīng)對螺母外徑D3進行強度驗算。如圖有：螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，所以只需校核螺母的螺紋牙強度。假設(shè)螺母每圈螺紋 所承受的平均壓力為，并作用再螺紋中徑為直

9、徑的圓周上，則螺紋牙危險截面的剪切強度條件為，螺紋牙危險截面的彎曲強度條件為。式中：b（mm）：螺紋牙根部的厚度，對于梯形螺紋;l(mm):彎曲力臂，；（MPa）螺母材料的許用切應(yīng)力，螺母材料為45號鋼，查表可知：；（MPa）：螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，查表可知：。計算：，符合剪切強度條件； ，符合彎曲強度條件。，符合剪切強度條件。，符合彎曲強度條件。2.4螺母與底座孔配合3.1 托杯的設(shè)計與計算3.2軸承的設(shè)計與計算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，還應(yīng)裝置緊定螺釘（圖11），緊

10、定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為612mm。緊定螺釘選擇的是（GB/T711985）.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)相對滑動，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)動時，托杯和重物都不作相對轉(zhuǎn)動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。p如圖計算各尺寸：厚度；p為許用壓強，取托杯和螺桿材料p中較小的一個，螺桿p=380MPa，托杯p=235MPa； 根據(jù)結(jié)構(gòu)， 所以進行強度計

11、算有：滿足強度條件。根據(jù)轉(zhuǎn)速和種類選?。和屏η蜉S承根據(jù) 查表（GB/T301-1995）選取軸承代號為：51207 d=35 D=62 d1=37 T=18 緊定螺釘：托杯材料：Q235螺桿：p=380MPa托杯：p=235MPa，滿足強度條件。推力球軸承d=35 D=62 d1=37 T=18計算項目計算及說明計算結(jié)果4. 手柄設(shè)計與計算4.1手柄材料4.2手柄長度Lp常用Q235和Q215。該千斤頂采用的是Q235。板動手柄的力矩：KLp=T1+T2，則式中：K加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150250N，工作時間較長時為100150N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩，T2托杯與軸端

12、支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4手柄材料：Q235計算項目計算及說明計算結(jié)果4.3手柄直徑dpT2托杯與軸端支承面的摩擦力矩，。 手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長度還應(yīng)加上+（50150）mm。手柄實際長度不應(yīng)超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。手柄的實際長度是把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑dp，其強度條件為4.4結(jié)構(gòu)sF 或為 dp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，sF=120Mpa。計算： 所以手柄的直徑。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。因為手柄的精度要求不高，如圖計算選用的螺釘為（GB/T68-2000）,而擋環(huán)尺寸為D=38mm，厚H=5mm。sF=120Mpa。螺釘：當(dāng)環(huán)尺寸：D=35mm，厚H=5mm。5. 底座設(shè)計底座材料