手搖式螺旋千斤頂

1、 題目 手搖式螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說明書 姓名與學(xué)號(hào) 楊筱鈺 3120104654 指導(dǎo)教師 顧大強(qiáng) 年級(jí)與專業(yè) 機(jī)電2012級(jí) 所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)系 目錄封面1目錄2機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算41螺桿螺紋類型的選擇42選取螺桿的材料43確定螺桿直徑44自鎖驗(yàn)算515結(jié)構(gòu)516螺桿強(qiáng)度計(jì)算617穩(wěn)定性計(jì)算62螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算721選取螺母材料722確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u723校核螺紋牙強(qiáng)度824螺母與底座孔的配合選擇83托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算84手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算941手柄材料942手柄長(zhǎng)度Lp943手柄直徑dp944結(jié)構(gòu)945底座的設(shè)計(jì)105零件圖及裝配圖11手搖式螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書

2、一、題目：螺旋起重器設(shè)計(jì)二、裝配簡(jiǎn)圖： 三、設(shè)計(jì)參數(shù)：最大起重量Q=20kN 最大升舉高度L150mm 采用梯形螺紋、單線 GB5796-86 螺桿材料：Q235或45；螺母材料：鑄鐵或青銅 螺旋傳動(dòng)5 四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（裝配圖）及注意事項(xiàng) 1）螺母內(nèi)孔端部應(yīng)有倒角，以便潤(rùn)滑； 2）螺桿螺紋部分應(yīng)有退刀槽； 3）鑄件壁厚大于或等于8mm。五、提交形式：裝配圖1張，設(shè)計(jì)說明書1份。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算過程及說明計(jì)算結(jié)果1.螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)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1.4自鎖驗(yàn)算1.5螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算1.7 螺桿穩(wěn)定性計(jì)算2螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算21選取螺母材料22確

3、定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)Z23校核螺紋牙強(qiáng)度24螺母與底座孔的配合選擇3托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算4手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算41手柄材料42手柄長(zhǎng)度Lp43手柄直徑dp44結(jié)構(gòu)45底座的設(shè)計(jì)依照設(shè)計(jì)參數(shù)，采用梯形螺紋、單線 GB5796-86。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，梯形螺紋牙型為等腰梯形，基本牙型按照GB5796-86規(guī)定，牙形角=30º。依照設(shè)計(jì)參數(shù)，螺桿材料為Q235或45。查表得：材料s/MPaQ23521623545#353因?yàn)槁輻U是承載部件，所以采用屈服極限較高的45號(hào)鋼。根據(jù)旋合螺紋間的耐磨性條件確定螺桿直徑。首先計(jì)算螺紋工作表面 的壓力令=H/d2, =h/P，有 d2Qp 對(duì)于梯形螺紋=0.5

4、，螺母為間隙不可調(diào)的整體螺母，=1.22.5，取=1.2。依照設(shè)計(jì)參數(shù)，Q=20kN。螺桿與螺母之間的轉(zhuǎn)動(dòng)屬于低速人力轉(zhuǎn)動(dòng)，材料選用鋼對(duì)青銅，查表得p=1825MPa。取p=22MPa。代入計(jì)算得，d20.0219mm 考慮到螺桿強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及螺母螺紋牙強(qiáng)度，優(yōu)先選擇第一系列，選用d=24mm,按照GB5796-86規(guī)定: 螺桿：d2=22.5mm,P=3mm,d3=20.5mm螺母：D1=21mm，D2=22.5mm,D4=24.5mm自鎖的條件為rv螺紋升角=arctannPd2當(dāng)量摩擦角rv= arctancos螺桿、螺母間的摩擦屬于鋼與青銅、有潤(rùn)滑摩擦，為了保證不發(fā)生自鎖，取動(dòng)摩擦因

5、數(shù)。查表得=0.07。=/2=15°,n=1,P=3 ，代入數(shù)據(jù)得=2.23 rv=4.14滿足rv。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺桿結(jié)構(gòu)與尺寸參數(shù)如上圖，代入數(shù)據(jù)得D13=1.8d=43.2mm。螺桿上端用于支承托杯并在其中插裝手柄，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。由后面的計(jì)算可知手柄的直徑dp=19mm，所以dk=19.5mm。為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。根據(jù)所選梯形螺紋尺寸查表得，退刀槽的寬度 gmax=9mm,gmin=5.2mm。取g=6mm直徑dg=d-4.4mm=19.6mm。圓角r=1.6mm。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下

6、端應(yīng)有倒角。為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)。螺紋公稱直徑為24mm,故選用d=25mm的擋圈。根據(jù)擋圈的標(biāo)準(zhǔn)查表得：H=14mm,D=42mm,緊釘螺紋孔d0=M8,倒角C=1。螺桿工作時(shí)承受較大的軸向力Q和扭矩T，按照第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面上的當(dāng)量應(yīng)力。c =Q4d122+3T16d122 sT=d2Qtan(+rv)/2查表得，45號(hào)鋼的ss=353MPas=ss/(35)=70.6117.7MPa代入數(shù)據(jù)得：T=25.14 N*m，c =60.6MPa<s螺桿穩(wěn)定性條件：QcQSs。螺旋千斤頂?shù)穆輻U屬于傳力螺桿，故Ss=3.5

7、5.0，取Ss=4。螺旋千斤頂視為一端固定，一端自由，取=2。根據(jù)螺桿截面為圓形，慣性半徑i=d1/4=5.125mm。螺桿長(zhǎng)度l=L+1.5d+4P=198mm。計(jì)算柔度得s= li =77.27。40<s<100,根據(jù)45鋼經(jīng)驗(yàn)公式，Qc=（461-2.57s）d124=86.6kN。 QcQ=4.33>4故符合穩(wěn)定性條件。依照設(shè)計(jì)參數(shù)，螺母為鑄鐵或青銅。螺母材料要比螺桿材料軟，而且要具有良好耐磨性和減磨性。兩種材料都符合要求，選用青銅。螺母高度H=d2， 取=1.2，H=27mm,螺紋工作圈數(shù)Z=H/P=9,考慮到退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)Z=Z+1.5=10.5，取Z

8、=10。故實(shí)際高度H=12mm。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺母形狀及標(biāo)準(zhǔn)如下：代入數(shù)據(jù)得：D3=1.6D=39.2mm,D4=1.3D3=51.0mm,a=H/2=4mm依照設(shè)計(jì)要求，螺母內(nèi)孔端部還應(yīng)有倒角，以便潤(rùn)滑。一般螺桿材料強(qiáng)度大于螺母材料強(qiáng)度，故只校核螺母螺紋的牙根強(qiáng)度。設(shè)軸向載荷Q作用于螺紋中徑上，近似認(rèn)為Dd。故螺母螺紋根部的剪切強(qiáng)度計(jì)算式為：=QdbZ 對(duì)于梯形螺紋，b=0.65P；對(duì)于青銅螺母，3050MPa；代入數(shù)據(jù)得 =13.6MPa<故螺紋強(qiáng)度符合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。螺母需壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合常采用或。故采用配合。為了安裝簡(jiǎn)便，在螺母和底座孔上端做出倒角。為了防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)

9、，應(yīng)裝置緊定螺釘，緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為612mm。舉重量較少，故此處選擇M6×14。托杯用來(lái)承載重物，材料使用鑄鐵。為了防止重物與托杯之間的相對(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上端脫落，螺桿上端應(yīng)裝有擋板，用螺釘固定擋板。依照托杯設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，托杯形狀與標(biāo)準(zhǔn)如下：D10=2.4d=57.6mm,D11=0.6d=14.4mm,D12=D13-2mm=41.2mm,=10mm。校核接觸面的壓力強(qiáng)度： p=QD122-D112/4p 代入數(shù)據(jù)得，p=17.1MPa,鑄鐵與鋼的抗壓強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的數(shù)倍以上，故符合強(qiáng)度要求。 手柄材料常采用Q235鋼，此處也采

10、用Q235鋼。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)公式：F*Lp=T1+T2 則 Lp=T1+T2F,F為加于手柄上一個(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，此處取200N。T1為螺旋幅間的摩擦力矩，由前面計(jì)算得，T1=25.14N*m。T2為托杯與軸端支承面間的摩擦力矩。 T2=D11/2D12/2Qfc×2r×rdr(D122-D112)/4=Qfc（D123-D113）3(D122-D112）查表得：鋼與鋼之間fc=0.1，計(jì)算得，T2=29.96N*m所以Lp=T1+T2F =0.276m，考慮螺桿頭部尺寸和工人手握距離，實(shí)際長(zhǎng)度應(yīng)加上D13/2

11、+(50100)mm。故實(shí)際Lp=0.398m,取整得: Lp=400mm?？紤]到手柄長(zhǎng)度不宜超過千斤頂高度，使用時(shí)應(yīng)加上套筒 。 計(jì)算手柄的彎曲正應(yīng)力為: max=F ×Lpdp3×32< 查表得，Q235鋼=120MPa,所以dp>18.9mm。取dp=19mm。 使用時(shí)，手柄需插入螺桿上端的手柄孔中，故為了防止脫落，在手柄兩端需加入擋環(huán)，用螺釘或鉚釘固定。 底座常用鑄鐵制作，故材料使用鑄鐵。由設(shè)計(jì)要求可知，鑄件壁厚大于或等于8mm。為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸略大，故外形制成1：10的斜度。底座外形與尺寸標(biāo)準(zhǔn)如下圖：H1=L+(1428)mm,D6=D3

12、+(510)mm,D7=D6+H1/5。取值計(jì)算得，H1=170mm,D6=45mm,D7=79mm。計(jì)算底部擠壓應(yīng)力得: =FD82-D724<p 對(duì)于木材，p=22.5MPa，取p=2MPa,故D8>137.7mm。取D8=140mm采用單線梯形螺紋=30°。螺桿材料采用45#螺桿：d2=22.5mm,d=24mm,d3=20.5mm ，P=3mm螺母：D1=21mm，D2=22.5mm,D4=24.5mm滿足自鎖條件手柄孔徑dk=19.5mmD13=43.2mm退刀槽寬度g=6mm直徑dg= 19.6mm。圓角r=1.6mm。擋圈d=25mm，H=14mm,D=42mm,緊釘螺紋孔M8,緊釘螺釘選用M8×10,倒角C=1。螺桿滿足強(qiáng)