螺旋千斤頂設(shè)計課程計算說明書

機械設(shè)計課程大作業(yè)螺旋千斤頂設(shè)計計算說明書目錄1設(shè)計任務(wù)書 22任務(wù)分析 33螺旋傳動設(shè)計 33.1螺桿的設(shè)計與計算 33.1.1螺桿材料 33.1.2螺桿螺紋類型 33.1.3螺桿的直徑 33.1.4校核自鎖條件 43.1.5螺桿的結(jié)構(gòu) 43.1.6螺桿強度校核 53.1.7螺桿穩(wěn)定性校核 53.2螺母的設(shè)計與計算 63.2.1螺母材料 63.2.2螺母高度及旋合圈數(shù) 63.2.3校核螺母螺紋牙強度 63.2.4螺母結(jié)構(gòu) 64支撐部件設(shè)計 74.1托杯的設(shè)計與計算 74.1.1托杯材料 74.1.2托杯結(jié)構(gòu) 74.1.3托杯強度校核 84.2底座設(shè)計 94.2.1底座材料 94.2.2底座結(jié)構(gòu) 95其他部件設(shè)計 105.1手柄設(shè)計 105.1.1手柄材料 105.1.2手柄長度 105.1.3手柄直徑 116總結(jié) 117參考文獻 12附錄1螺旋千斤頂總裝配圖 圖紙1附錄2螺母零件工作圖 圖紙2附錄3螺桿零件工作圖 圖紙3附錄4托杯零件工作圖 圖紙41設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)名稱：螺旋千斤頂設(shè)計設(shè)計參數(shù)：最大起重量F：30kN最大起升高度H：110mm螺旋千斤頂示意圖工作量：總裝配圖一張；螺母、螺桿、托杯零件工作圖各一張。計算說明書一份。2任務(wù)分析螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的，它主要是用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。螺旋傳動的常用運動形式，主要有以下兩種：螺桿轉(zhuǎn)動，螺母運動和螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動，多用于螺旋起重器。而千斤頂?shù)墓ぷ髟韯t是第二種螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動，其工作原理是：通過螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)將物體有低處向高處的傳送的，并使托杯中的物體做直線運動，從而實現(xiàn)我們的傳動要求。其中，螺母固定，當手柄旋動的時候，螺桿通過與螺母的螺旋副的運動，螺紋之間產(chǎn)生自鎖，是裝有重物的托杯往上運動。從其工作原理中可以看出，這對螺桿與螺母螺紋的耐磨性、穩(wěn)定性等要求較高，同時對底座及其他相應(yīng)材料的強度也有一定的要求。3螺旋傳動設(shè)計3.1螺桿的設(shè)計與計算3.1.1螺桿材料螺桿材料選擇45鋼3.1.2螺桿螺紋類型由于螺紋起傳動作用，選擇梯形螺紋，牙型角α=303.1.3螺桿的直徑通過耐磨性條件確定螺桿中徑，根據(jù)教材5.8節(jié)內(nèi)容，螺紋耐磨性條件為ps=FA=Fπd2h對于整體式螺母，ψ=1.2～2.5取ψ=1.8，當ψ≤2.5或人力驅(qū)動時，[p]可提高約20%查教材表5.8[p]取20MPa,則[p]=24MPa因此d2≥根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計手冊表3-7，表3-8，并考慮安全性適當增大直徑，公稱直徑d取28mm，則螺距p取5mm，小徑d1=22.5mm，中徑d3.1.4校核自鎖條件螺紋自鎖條件為ψ≤ρ，螺紋升角ψ=arctannpπd2=4.2850,當量摩擦角ρ'=arctanf'顯然ψ<ρ3.1.5螺桿的結(jié)構(gòu)螺桿上端用于支承托杯，并且需要其中打孔用于插裝手柄，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，dk≥dp十0.5mm。為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽，根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計手冊表3-26，退刀槽規(guī)格為6.5xΦ21.4。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端設(shè)有倒角。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。具體參數(shù)為：增大螺桿直徑部分：長度：1.5d=1.5×28mm=42mm直徑：D13=1.8d=1.8×28=50.4mm螺桿與托杯配合部分：直徑：20mm長度：17mm螺桿總長L=110+5p+1.5d+17=194mm根據(jù)，，根據(jù)×16，d=M6l螺桿的具體圖形與尺寸見附錄33.1.6螺桿強度校核根據(jù)第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為：σ=（螺桿所受軸向力F=30000N，螺桿所受轉(zhuǎn)矩T1=Ftan(ψ代入得，σ=根據(jù)材料力學(xué)教材表2.1可知45鋼σs=353MPa,σ=σs3~5=σs3=3.1.7螺桿穩(wěn)定性校核根據(jù)教材公式5.51，受壓螺桿的穩(wěn)定性條件式為FcF≥2.5~4,臨界載荷Fc與螺桿材料及長徑比（柔度）λ=μli=4μld1有關(guān)，螺桿的最大工作長度,即托杯底面到螺母中部的距離，近似取為l=H+5p+1.5d=110+25+42=177mm，根據(jù)教材表5.11螺桿的長度系數(shù)μ=2，螺桿危險截面的慣性半徑i=3.2螺母的設(shè)計與計算3.2.1螺母材料螺母材料選擇青銅3.2.2螺母高度及旋合圈數(shù)根據(jù)教材公式ψ=H/d2，ψ=1.8H=3.2.3校核螺母螺紋牙強度根據(jù)教材公式5.49和5.50，螺紋牙根部的剪切強度校核計算公式為τ=F螺母螺紋大徑d'根據(jù)教材表5.9τ=30~40MPa螺紋牙工作高度h=0.5p=2.5mm螺紋牙根部厚b=0.65p=3.25mm代入數(shù)據(jù)τ=F故螺母螺紋牙強度滿足要求3.2.4螺母結(jié)構(gòu)螺母的形狀尺寸見附錄2，具體計算如下螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合采用H8nD=d+0.5=28.5mmD3=(1.6~1.8)D=1.7×28.5mm=48.45mmD4=(1.3~1.4)D3=1.4×48.45mm=67.83mmH=45mma=H/3=45/3=15mm取D3=49mm,D4=68mm4支撐部件設(shè)計4.1托杯的設(shè)計與計算4.1.1托杯材料托杯的材料選擇為Q2354.1.2托杯結(jié)構(gòu)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。D10=(2.4~2.5)d=2.428=67.2mmD11=(0.6~0.7）d=0.6528=18.2mmD13=(1.7~1.9)d=1.828=50.4mmD12=D13-(2~4)=50.4-3=47.4mm托杯厚度，取杯底厚度為溝紋寬度溝紋深度托杯高度，取托杯高度為70mm擋圈選用GB/T892B32，其公稱直徑D=32mm，H=5mm；擋圈用GB/T67M6×16的開槽盤頭螺釘固定。4.1.3托杯強度校核式中：[p]為許用壓強，應(yīng)取托杯與螺桿材料[p]的小者。查表得，Q235鋼的許用壓強[p]為225MPa，45鋼的許用壓強[p]為570MPa，故用托杯材料來進行壓力強度校核，即取[p]=225MPa。所以滿足接觸面的壓力強度要求。4.2底座設(shè)計4.2.1底座材料底座材料選擇為HT2004.2.2底座結(jié)構(gòu)此將其外形制成1∶10的斜鑄件的壁厚δ不應(yīng)小于8～12mm，δ選取15mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因度H1=H+（14～28）mm=110+21=131mmH-a=45-15=30mm(此處H表示螺母旋合高度)D6=D3+（5～10）mm=49+7=56mmD7=D6+H110D8=D7+60=129mm千斤頂使用時底座下面應(yīng)墊木板或鋼板，以防地面強度不足5其他部件設(shè)計5.1手柄設(shè)計5.1.1手柄材料手柄材料選擇Q235鋼。5.1.2手柄長度板動手柄的力矩：K·Lp=T1+T2則式中：K為加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150～250N，工作時間較長時為100～150N。T1為螺旋副間的摩擦阻力矩，T2為托杯與軸端支承面的摩擦力矩，T因一般情況下為間歇工作，工作時間較長的情況不多，故取K=200N。根據(jù)教材表5.6，有油的機加工鋼表面的摩擦因數(shù)f=0.06~0.10,取值0.1T則手柄計算長度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+（50～150）mm。故手柄長度。5.1.3手柄直徑把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑dp，其強度條件為故式中：[]F為手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當手柄材料為Q235時，[]F=120Mpa?？紤]安全因素略增大直徑，取。6總結(jié)通過本次大作業(yè)，系統(tǒng)地設(shè)計一個螺旋千斤頂，更有助于我們對機械設(shè)計課程的理解與掌握。在設(shè)計過程中，我充分理解到機械設(shè)計應(yīng)有的嚴謹，每一個尺寸都需要通過嚴格的公式計算而得出，并且計算得出的結(jié)果需要經(jīng)過強度校核，以便我們設(shè)計的零件能夠安全的工作。由于本次設(shè)計是我第一次設(shè)計，并不懂得設(shè)計的步驟與方法，因此在設(shè)計的過程中參考了一些資料，而且完成本次大作業(yè)也花費了不少時間。雖然本次任務(wù)完成了，但我知道肯定有許多不足與錯誤，想必這些問題將會通過以后的學(xué)習(xí)而得到改善，總之，通過本次大作業(yè)收獲頗多！參考文獻[1]王黎欽，陳鐵鳴.機械設(shè)計[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2014[2]吳宗澤，高志，羅圣國，李威.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].北京：高等教育出版社，2014基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計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