螺旋千斤頂設(shè)計(jì)西南大學(xué)課程設(shè)計(jì)

1、螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名專業(yè)年級(jí)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 = 40 kN；2、最大升距H =190 mm。設(shè)計(jì)工作量：1、 繪制出總裝配圖一張，標(biāo)注有關(guān)尺寸，填寫(xiě)標(biāo)題欄及零件明細(xì)表；2、 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份。指導(dǎo)教師簽名： 20 年 月 日說(shuō)明：1.此表由指導(dǎo)教師完成，用計(jì)算機(jī)打?。ˋ4紙）。2.請(qǐng)將螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)裝訂在螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的第一頁(yè)。本科課程論文題 目 螺旋千斤頂設(shè)計(jì) 學(xué) 院 工程技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 成 績(jī) 目錄1、選題及設(shè)計(jì)方案-22、設(shè)計(jì)目的-23、螺旋千斤頂計(jì)算說(shuō)明

2、書(shū)-33.1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算-43.2螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算-83.4托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算-103.5手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算-123.6底座設(shè)計(jì)與計(jì)算-144、參考資料-1526選題及設(shè)計(jì)方案題目螺旋千斤頂方案最大起重量最大起升高度540190設(shè)計(jì)目的1、熟悉螺旋千斤頂?shù)牡墓ぷ髟砼c設(shè)計(jì)計(jì)算方法；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(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生獨(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)度和剛度計(jì)算、制造與裝配工藝等方面的問(wèn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)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螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，千斤頂常用的是

3、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(dòng)；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。牙形角=30的單線梯形螺紋1.2選取螺桿的材料螺桿材料常用Q235、Q275、45、50等。在此選用的是50鋼。螺桿材料：50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t及其它尺寸。計(jì)算過(guò)程：滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)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。F(KN):作用域螺桿的軸向力A()螺紋承壓面積（）螺紋

4、的中徑h（）螺紋的高度P（）螺紋的螺距H（）螺母的高度由于，所以有；對(duì)于等腰梯形螺紋，有，一般取1.23.5,所以此處取1.8因?yàn)榍Ы镯數(shù)穆輻U與螺母的相互運(yùn)動(dòng)是低速滑動(dòng)，所以兩者的材料均選為鋼，由查表可知，許用壓力p取為18MPa。=1.8p=18MPa計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.4自鎖驗(yàn)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：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

5、摩擦角小1）。: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\(yùn)動(dòng)速度是很低的，所以摩擦系數(shù)按起動(dòng)時(shí)區(qū)最大值0.17。至少為，所以有，符合自鎖條件。螺桿尺寸：螺母尺寸：符合自鎖條件計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.5結(jié)構(gòu)（見(jiàn)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十0.5mm。由后面的計(jì)算可知手柄的直徑=30mm，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

6、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。1.5P=9mm計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.6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)度計(jì)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(duì)受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論交合螺桿強(qiáng)度：或F（N）螺桿所受的軸向壓；A（）：螺桿螺紋的危險(xiǎn)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50號(hào)鋼，查表得其

7、屈服強(qiáng)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(jì)算：則有：，符合強(qiáng)度計(jì)算的條件。，符合強(qiáng)度計(jì)算的條件。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.7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 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(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lH+5P+(1.41.6)d，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

8、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(xiǎn)截面的慣性矩，。該千斤頂一螺母座位支承時(shí)，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(guò)計(jì)算螺桿穩(wěn)定。，所以螺桿穩(wěn)定。算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果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ZQA19-4-4-2鑄鋁青銅。螺母材料：ZQA19-4-4-2鑄鋁青銅2.2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

9、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= ut。，實(shí)際螺紋圈數(shù)實(shí)際螺母高度。2.3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(jiàn)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。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(qiáng)度低于螺桿，股只需校核螺母的螺紋牙強(qiáng)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徑的圓周上，則螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度條件為計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果2.3校核螺紋牙強(qiáng)度螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件為。式中：b（

10、mm）：螺紋牙根部的厚度，對(duì)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ZCuAl10Fe3鑄鋁青銅，查表可知：；（MPa）：螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，查表可知：。計(jì)算：，符合剪切強(qiáng)度條件； ，符合彎曲強(qiáng)度條件。，符合剪切強(qiáng)度條件。，符合彎曲強(qiáng)度條件。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果2.4螺母與底座孔配合螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問(wèn)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。緊定螺釘選擇的是（GB/T711985）.

11、緊定螺釘：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果3. 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算托杯用來(lái)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(jiàn)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(guò)快磨損，一方面需要潤(rùn)滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。p如圖計(jì)算各尺寸：厚度；p為許用壓強(qiáng)，取托杯和螺桿材料p中較小的一個(gè)，螺桿p=375MPa，托杯p=235MPa；根據(jù)結(jié)構(gòu)，所以進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算有：滿足強(qiáng)度條件。托杯材料：Q2

12、35螺桿：p=380MPa托杯：p=235MPa，滿足強(qiáng)度條件。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果4. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1手柄材料常用Q235和Q215。該千斤頂采用的是Q215。手柄材料：Q2154.2手柄長(zhǎng)度Lp板動(dòng)手柄的力矩：KLp=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(zhǎng)時(shí)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，T2 = (D12+D11) f F/4。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， T2 = (D12+D11) f F/4。 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

13、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(guò)千斤頂，使用時(shí)可在手柄上另加套管。手柄的實(shí)際長(zhǎng)度是計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果4.3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 或?yàn)?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(shí)，sF=120Mpa。計(jì)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?yàn)槭直木纫蟛桓?，如圖計(jì)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：擋環(huán)尺寸：D=38mm，厚H=5mm。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果5. 底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200）（圖17），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110的斜度。圖中： （為底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對(duì)于木材，取）計(jì)算：參考資料1楊 玲