課程設(shè)計螺旋千斤頂設(shè)計

1、螺旋千斤頂設(shè)計 專業(yè)：機械工程及其自動化 班級：機自1007班 學(xué)號：201002070701 姓名：陳學(xué)宇 起重量：10KN 起重高度：350mm目錄第一章設(shè)計題目及材料選擇21.1設(shè)計要求21.2主要零件的常用材料21.3千斤頂示意圖2第二章螺桿的設(shè)計計算32.1螺桿材料及牙型選擇32.2耐磨度的計算32.3驗證螺紋的自鎖條件42.4螺桿強度的校核42.5穩(wěn)定性計算52.6螺桿其他結(jié)構(gòu)設(shè)計6第三章螺母的設(shè)計計算73.1確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u73.2校核螺紋牙強度73.3螺母的其他設(shè)計要求8第四章托杯的設(shè)計與計算9第五章手柄的設(shè)計和計算105.1手柄的材料105.2手柄的長度105.

2、3手柄直徑d手柄105.4手柄結(jié)構(gòu)11第六章底座的設(shè)計126.1底座的材料126.2底座數(shù)據(jù)計算12參考文獻(xiàn)：13第一章 設(shè)計題目及材料選擇1.1設(shè)計要求設(shè)計簡單千斤頂?shù)穆輻U和螺母級其他結(jié)構(gòu)的主要尺寸。起重量為10000N，起重高度為350mm，材料自選.。1.2主要零件的常用材料（1）螺桿材料選擇：45號鋼，采用帶有外螺紋的桿件（2） 螺母材料選擇：青銅，帶有內(nèi)螺紋的構(gòu)件（3）底座材料選擇：灰鑄鐵 HT100，帶1：10斜度（4）托杯材料選擇：Q235（5）手柄材料選擇：Q2151.3千斤頂示意圖第二章 螺桿的設(shè)計計算2.1螺桿材料及牙型選擇選用45號鋼，螺桿螺紋類型選擇梯形螺紋。梯形螺紋牙

3、型為等腰梯形，牙形角=300，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GB5796.186的規(guī)定。2.2耐磨度的計算滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，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。假設(shè)作用于螺桿的軸向力為（N），螺紋的承壓面積（指螺紋工作表面投影到垂直于軸向力的平面上的面積）為A（），螺紋中徑為?。ǎ菁y工作高度為H（），螺紋螺距為 P（），螺母高度為 D（），螺紋工件圈數(shù)為 uH/P 。則螺紋工作面上的耐

4、磨性條件為： （書本5-41）令，則代入上式得： （書本5-42）對于梯形螺紋，則： （書本5-43）取，對鋼-青銅螺旋副，,代入數(shù)據(jù)得：， 根據(jù)梯形螺紋國家標(biāo)準(zhǔn)摘自（B/T 5796.3-1986）選取螺紋其基本參數(shù)為：計算螺母的螺紋圈數(shù)，并求出高度螺紋工作圈數(shù)，考慮到退刀槽影響，取=710, 滿足設(shè)計要求2.3驗證螺紋的自鎖條件 千斤頂有自鎖要求，自鎖條件為：其中 式中：為螺紋升角；為摩擦系數(shù)；為牙側(cè)角取，代入計算得:;因為，故滿足自鎖條件2.4螺桿強度的校核螺桿工作時承受軸向壓力和扭矩T的作用。螺桿危險截面上既有壓縮應(yīng)力；又有切應(yīng)力。根據(jù)第四強度理論求出危險截面的計算應(yīng)力，其強度條件為：

5、或（書本5-47）其中螺桿所受的扭矩，式中：A 螺桿螺紋段的危險截面面積； 螺桿螺紋小徑，螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)，螺桿材料的許用應(yīng)力，強度校核：，因此滿足強度要求。2.5穩(wěn)定性計算細(xì)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。螺桿的臨界載荷Fcr與柔度s有關(guān)，s=ml/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+5t+(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(jìn)行穩(wěn)定性校核。計算時應(yīng)注意正確確定。2.5.

6、1計算柔度 （1）計算螺桿危險截面的軸慣性矩I和i（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度l(3) 計算柔度查教材，=0.6(一端固定，一端不完全固定)s=ml/i=61.9352.5.2穩(wěn)定性計算（1）計算臨界載荷Fcr所以：，滿足穩(wěn)定性要求。2.6螺桿其他結(jié)構(gòu)設(shè)計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，螺紋上端設(shè)有退刀槽。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，擋圈用螺釘固定在螺桿端部。退刀槽選擇2P=8mm。

7、第三章 螺母的設(shè)計計算螺母材料一般可選用青銅，耐磨性較好。3.1確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度H=d2（H應(yīng)圓整為整數(shù)）螺紋工作圈數(shù)，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。3.2校核螺紋牙強度螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。如圖5-44所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑D處展開，則可看作寬度為D的懸臂梁。假設(shè)螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為，并作用在以螺紋中徑為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面aa的剪切強度條件為 螺紋牙危險截面aa的彎曲強度條件為：式中：b螺紋牙根部的厚度， mm，對于梯形螺紋，b0.65P, P為螺紋螺距

8、； 彎曲力臂；mm參看圖5-44 ,螺母材料的許用切應(yīng)力，MPa螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，MPa，其余符號意義同前。代入數(shù)據(jù)計算得：（），（）滿足設(shè)計要求:螺母的其它尺寸根據(jù)圖中經(jīng)驗設(shè)計尺寸確定，具體尺寸數(shù)據(jù)如下：3.3螺母的其他設(shè)計要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合常采用配合。為了安裝簡便，需在螺母下端（圖4）和底座孔上端（圖6）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，底座與螺母用緊釘螺釘固定，根據(jù)舉重量選取緊定螺釘直徑常為10。第四章 托杯的設(shè)計與計算托杯用來承托重物，選用用Q235鋼模鍛制成，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

9、從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。其經(jīng)驗設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸見圖5，具體設(shè)計計算尺寸如下：托杯高度，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式中：p許用壓強，應(yīng)取托杯與螺桿材料p的小者。校核：鑄鐵的許用壓強p55a；故pp,滿足壓力強度要求。壁寬取10mm。第五章 手柄的設(shè)計和計算5.1手柄的材料選用Q215為材料5.2手柄的長度板動手柄的力矩 則 式中：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托杯與軸端支承面的摩擦力矩由前面計算知T1取220， 實際長度應(yīng)考慮手握寬度50mm以及D/2的未提供轉(zhuǎn)矩長度D/2=18mm，則LP取200mm。5.3手柄直徑d手柄把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑d手柄，其強度條件為式中：手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q215時，故5.4手柄結(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。第六章 底座的設(shè)計圖6：底座設(shè)計示意圖6.1底座的材料底座材料常用灰鑄鐵（HT100）鑄件的壁厚不應(yīng)小于1215mm，為了增加底