機械設(shè)計課程設(shè)計螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計

螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計千斤頂一般由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄等零件所組成。螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)，并上下升降，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。

設(shè)計的原始數(shù)據(jù)是：最大起重量F=30（kN）和最大提升高度H=170（mm）。

計算及說明結(jié)果1、螺桿的設(shè)計與計算

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α=30º，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/T5796.1—2005的規(guī)定。根據(jù)螺旋千斤頂要較強的自鎖性選擇自鎖性較好的梯形螺紋。

1.2、螺桿材料的選取

螺桿材料常用Q235、Q275、40鋼、45鋼、55鋼等。螺桿承受重載，可初選螺桿的材料為45鋼。最后根據(jù)強度條件來驗證確定最終材料。

1.3、確定螺桿基本尺寸

（1）螺桿公稱直徑d：

估計螺桿公稱直徑為30mm左右，根據(jù)手冊表3-7可知螺距p

螺母為整體式、磨損后間隙不能調(diào)整可得φ

根據(jù)公式（6.20）d2≥=，再根據(jù)手冊的表3-7取標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑d，并檢驗螺距p滿足條件。

再根據(jù)手冊的表3-8查的：

根據(jù)經(jīng)驗公式可知

（4）手柄孔徑dk由手柄直徑dp

決定，dk≥dp+

（5）螺紋退刀槽d4的直徑比螺桿小徑d1小約0.2~

（9）螺桿下端擋圈直徑D=d+（6~10）mm再由設(shè)計手冊的表5-3取標(biāo)準(zhǔn)件

（10）下端擋圈厚度H由表5-3取標(biāo)準(zhǔn)件5mm

（12）螺桿總長度為H1+H

（13）螺桿上所有倒角根據(jù)手冊表1-28可知

（14）螺桿上超過支撐手柄大徑的高度可取比托杯下端厚度厚3~4mm

1.4、自鎖驗算

（1）根據(jù)表6.7，螺紋副材料為鋼對青銅（定期潤滑）可知螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)v

（2）根據(jù)當(dāng)量摩擦角定義可知v=arctanv

（3）根據(jù)自鎖條件≤v，且螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1°，可得中徑升角

1.5、螺桿強度計算

（1）根據(jù)公式

（2）由手冊表2-7知螺桿材料45鋼的屈服強度δs

（3）由表6.6可知螺桿許用應(yīng)力[δ]=δs/4

（4）根據(jù)第四強度理論參考公式（6.23）可知螺桿受的應(yīng)力δ=,滿足強度δ<[δ]。

1.6、穩(wěn)定性計算

（1）由手冊表1-6查的螺桿材料彈性模量E

（2）根據(jù)公式I=

（3）螺桿為一端鉸支，一端移動，可知長度系數(shù)β

（5）螺桿危險截面的慣性半徑

（6）根據(jù)公式λs=βl/i可得螺桿柔度λs=42.13>40需要強度校核。

（7）由公式（6.24）螺桿穩(wěn)定臨界載荷Fcr=Fcr2.5。

2、螺母設(shè)計與計算

2.1、選取螺母材料

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。可初選材料為2CuAl10Fe3

2.2、確定螺母基本參數(shù)

（1）由經(jīng)驗公式H=φd2初步確定螺母高度H

（2）根據(jù)初步選定的螺母高度根據(jù)公式u=H/p=7.65求得螺紋工作圈數(shù)，再考慮退刀槽的影響，實際螺紋圈數(shù)u圓整得u=9，滿足圈數(shù)不大于10的要求。

（3）根據(jù)求得的螺母實際圈數(shù)由式H=up求得螺母高度

（4）由于螺桿與螺母配合，可知螺母公稱直徑D

由經(jīng)驗公式可知：

（7）螺母上端臺階高度a=H/3

（8）為了安裝簡便螺母上端和下端倒角均為45°

（9）螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合常采用

（10）為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應(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6~12mm。

2.3、校核螺紋牙強度

螺紋牙剪切強度校核：

（2）相旋合螺紋圈數(shù)z=H/p

（3）根據(jù)設(shè)計手冊表3-8可知螺母螺紋大徑d

（4）根據(jù)表6.6可知螺母的許用剪切應(yīng)力[]=30~40Mpa

==11.75Mpa≤[]

螺紋牙彎曲強度校核：

（1）根據(jù)表6.6可知螺紋的許用彎曲強度[σb]=40~60Mpa

b

≤[σb]

螺紋副耐磨性校核：

（1）根據(jù)表6.5可知螺紋副的許用壓強[P]=18~25Mpa

（2）根據(jù)公式6.19螺紋副壓強P==16.65Mpa≤[P]

3、托杯的設(shè)計與計算

3.1、托杯材料與尺寸的確定

（1）托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，取材料為Q235。

（2）根據(jù)經(jīng)驗托杯上圓壁厚度δ取10mm

（3）為了使托杯與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對滑動，在托杯上表面均勻的布置4個缺口其寬度取1.5δ，高度取δ/2

（6）托杯下端圓直徑D12應(yīng)該比螺桿大端直徑D13小2~4mm

（7）下端開有螺桿通孔其直徑D11=（0.6~0.7）d

（8）為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋圈，并用螺釘連接，螺釘直徑為（0.1~0.2）d，擋圈根據(jù)設(shè)計手冊表5-3和托杯下端直徑選標(biāo)準(zhǔn)值

3.2、強度驗算

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根據(jù)公式，再根據(jù)表6.5可查得許用壓強[P]

4、手柄的設(shè)計與計算

3.1、手柄材料及基本尺寸的確定

（1）手柄常用材料Q235和Q215，選用Q235

（2）加于手柄上一個工人的臂力K，間歇工作時，約為150~250N，工作時間較長時為100~150N。

（3）螺旋副間的摩擦阻力矩

（4）根據(jù)手冊查表1-10可知托杯與螺桿上表面摩擦因數(shù)f

（5）托杯與軸端支承面的摩擦力矩T2

=(D12+D11)fF/4

（6）根據(jù)扮動手柄時的力矩平衡方程K·Lp=T1+T2得。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/2+（50~150）mm

（7）材料為Q235時手柄材料許用彎曲應(yīng)力[]F=120Mpa。

（8）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[]F=≤[]F可知dp≥=

（9）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)，擋環(huán)直徑應(yīng)比手柄直徑大（6~10）mm擋環(huán)厚度取（4~6）mm，根據(jù)手冊表5-3選B型標(biāo)準(zhǔn)件。

（10）擋圈與手柄用螺釘連接，根據(jù)手冊表5-3知螺釘類型

5、底座的設(shè)計與計算

5.1、底座材料及基本尺寸的確定

（1）底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200）選用HT150

（2）鑄件的側(cè)壁厚δ不應(yīng)小于8~12mm，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1∶10的斜度。

（4）從底座下端到螺紋通孔高度H1應(yīng)比最大提升高度H高（14~28）mm

（5）螺紋通孔段高度為螺紋總高度H-螺紋臺階高度a

（6）螺紋通孔內(nèi)徑D6應(yīng)該比螺紋外徑D3大（5~10）mm

（7）底座下端孔內(nèi)徑D7=D6+H1/5

（8）底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力[]p，對于木材取[

（9）底座下端外徑D8=

（10）過渡處倒角半徑根據(jù)手冊表1-27可知名句賞析?。。。?！不限主題不限抒情四季山水天氣人物人生生活節(jié)日動物植物食物山有木兮木有枝，心悅君兮君不知。____佚名《越人歌》人生若只如初見，何事秋風(fēng)悲畫扇。____納蘭性德《木蘭詞·擬古決絕詞柬友》十年生死兩茫茫，不思量，自難忘。____蘇軾《江城子·乙卯正月二十日夜記夢》只愿君心似我心，定不負(fù)相思意。____李之儀《卜算子·我住長江頭》玲瓏骰子安紅豆，入骨相思知不知。____溫庭筠《南歌子詞二首/新添聲楊柳枝詞》曾經(jīng)滄海難為水，除卻巫山不是云。____元稹《離思五首·其四》愿得一心人，白頭不相離。____卓文君《白頭吟》去年今日此門中，人面桃花相映紅。____崔護《題都城南莊》平生不會相思，才會相思，便害相思。____徐再思《折桂令·春情》入我相思門，知我相思苦。____李白《三五七言/秋風(fēng)詞》山無陵，江水為竭。冬雷震震，夏雨雪。天地合，乃敢與君絕。____佚名《上邪》人生自是有情癡，此恨不關(guān)風(fēng)與月。____歐陽修《玉樓春·尊前擬把歸期說》一往情深深幾許？深山夕照深秋雨。____納蘭性德《蝶戀花·出塞》兩情若是久長時，又豈在朝朝暮暮。____秦觀《鵲橋仙·纖云弄巧》執(zhí)子之手，與子偕老。____佚名《擊鼓》花自飄零水自流。一種相思，兩處閑愁。____李清照《一剪梅·紅藕香殘玉簟秋》問世間，情為何物，直教生死相許？____元好問《摸魚兒·雁丘詞/邁陂塘》一日不見兮，思之如狂。____司馬相如《鳳求凰/琴歌》人生如逆旅，我亦是行人。____蘇軾《臨江仙·送錢穆父》世間無限丹青手，一片傷心畫不成。____高蟾《金陵晚望》林花謝了春紅，太匆匆。無奈朝來寒雨，晚來風(fēng)。____李煜《相見歡·林花謝了春紅》獨立寒秋，湘江北去，橘子洲頭。____毛澤東《沁園春·長沙》身無彩鳳雙飛翼，心有靈犀一點通。____李商隱《無題·昨夜星辰昨夜風(fēng)》滾滾長江東逝水，浪花淘盡英雄。____楊慎《臨江仙·滾滾長江東逝水》怕相思，已相思，輪到相思沒處辭，眉間露一絲。____俞彥《長相思·折花枝》此情可待成追憶？只是當(dāng)時已惘然。____李商隱《錦瑟》思悠悠，恨悠悠，恨到歸時方始休。____白居易《長相思·汴水流》取次花叢懶回顧，半緣修道半緣君。____元稹《離思五首·其四》若是前生未有緣，待重結(jié)、來生愿。____樂婉《卜算子·答施》雨打梨花深閉門，忘了青春，誤了青春。____唐寅《一剪梅·雨打梨花深閉門》少年不識愁滋味，愛上層樓。愛上層樓。為賦新詞強說愁。____辛棄疾《丑奴兒·書博山道中壁》自在飛花輕似夢，無邊絲雨細(xì)如愁。____秦觀《浣溪沙·漠漠輕寒上小樓》近水樓臺先得月，向陽花木易為春。____蘇麟《斷句》一騎紅塵妃子笑，無人知是荔枝來。____杜牧《過華清宮絕句三首》抽刀斷水水更流，舉杯消愁愁更愁。____李白《宣州謝脁樓餞別校書叔云/陪侍御叔華登樓歌》疏影橫斜水清淺，暗香浮動月黃昏。____林逋《山園小梅·其一》人面不知何處去，桃花依舊笑春風(fēng)。____崔護《題都城南莊》時光只解催人老，不信多情，長恨離亭，淚滴春衫酒易醒。____晏殊《采桑子·時光只解催人老》一生大笑能幾回，斗酒相逢須醉倒。____岑參《涼州館中與諸判官夜集》天涯地角有窮時，只有相思無盡處。____晏殊《玉樓春·春恨》問君能有幾多愁？恰似一江春水向東流。____李煜《虞美人·春花秋月何時了》似此星辰非昨夜，為誰風(fēng)露立中宵。____黃景仁《綺懷》菩提本無樹，明鏡亦非臺。____惠能《菩提偈》溪云初起日沉閣，山雨欲來風(fēng)滿樓。____許渾《咸陽城東樓/咸陽城西樓晚眺/西門》春風(fēng)得意馬蹄疾，一日看盡長安花。____孟郊《登科后》枯藤老樹昏鴉，小橋流水人家，古道西風(fēng)瘦馬。____馬致遠(yuǎn)《天凈沙·秋思》空山新雨后，天氣晚來秋。____王維《山居秋暝》人到情多情轉(zhuǎn)薄，而今真?zhèn)€悔多情。____納蘭性德《山花子·風(fēng)絮飄殘已化萍》同是天涯淪落人，相逢何必曾相識！____馬致遠(yuǎn)《雜劇·江州司馬青衫淚》浮云一別后，流水十年間。____韋應(yīng)物《淮上喜會梁川故人/淮上喜會梁州故人》名句賞析?。。。?！不限主題不限抒情四季山水天氣人物人生生活節(jié)日動物植物食物山有木兮木有枝，心悅君兮君不知。____佚名《越人歌》人生若只如初見，何事秋風(fēng)悲畫扇。____納蘭性德《木蘭詞·擬古決絕詞柬友》十年生死兩茫茫，不思量，自難忘。____蘇軾《江城子·乙卯正月二十日夜記夢》只愿君心似我心，定不負(fù)相思意。____李之儀《卜算子·我住長江頭》玲瓏骰子安紅豆，入骨相思知不知。____溫庭筠《南歌子詞二首/新添聲楊柳枝詞》曾經(jīng)滄海難為水，除卻巫山不是云。____元稹《離思五首·其四》愿得一心人，白頭不相離。____卓文君《白頭吟》去年今日此門中，人面桃花相映紅。____崔護《題都城南莊》平生不會相思，才會相思，便害相思。____徐再思《折桂令·春情》入我相思門，知我相思苦。____李白《三五七言/秋風(fēng)詞》山無陵，江水為竭。冬雷震震，夏雨雪。天地合，乃敢與君絕。____佚名《上邪》人生自是有情癡，此恨不關(guān)風(fēng)與月。____歐陽修《玉樓春·尊前擬把歸期說》一往情深深幾許？深山夕照深秋雨。____納蘭性德《蝶戀花·出塞》兩情若是久長時，又豈在朝朝暮暮。____秦觀《鵲橋仙·纖云弄巧》執(zhí)子之手，與子偕老。____佚名《擊鼓》花自飄零水自流。一種相思，兩處閑愁。____李清照《一剪梅·紅藕香殘玉簟秋》問世間，情為何物，直教生死相許？____元好問《摸魚兒·雁丘詞/邁陂塘》一日不見兮，思之如狂。____司馬相如《鳳求凰/琴歌》人生如逆旅，我亦是行人。____蘇軾《臨江仙·送錢穆父》世間無限丹青手，一片傷心畫不成。____高蟾《金陵晚望》林花謝了春紅，太匆匆。無奈朝來寒雨，晚來風(fēng)。____李煜《相見歡·林花謝了春紅》獨立寒秋，湘江北去，橘子洲頭。____毛澤東《沁園春·長沙》身無彩鳳雙飛翼，心有靈犀一點通。____李商隱《無題·昨夜星辰昨夜風(fēng)》滾滾長江東逝水，浪花淘盡英雄。____楊慎《臨江仙·滾滾長江東逝水》怕相思，已相思，輪到相思沒處辭，眉間露一絲。____俞彥《長相思·折花枝》此情可