螺旋千斤頂說明書.doc

螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說明書院 系 工 程 技 術(shù) 學(xué) 院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2009級(jí)2班設(shè) 計(jì) 者 王 剛 指導(dǎo)教師 楊 玲 成 績(jī) 2011 年 11 月 28 日螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名王剛專業(yè)年級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2009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 = 65 kN；2、最大升距H =240 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，填寫標(biāo)題欄及零件明細(xì)表；2、 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。指導(dǎo)教師簽名： 20 年 月 日目錄1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算31.1螺桿螺紋類型選擇31.2選取螺桿材料31.3確定螺桿直徑31.4自鎖驗(yàn)算31.5結(jié)構(gòu)41.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算41.7穩(wěn)定性計(jì)算51.7.1計(jì)算柔度61.7.2計(jì)算穩(wěn)定性62螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算62.1選取螺母材料62.2確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u62.2.1求螺母高度H72.2.2螺紋工作圈數(shù)u72.2.3螺母實(shí)際高度H72.3校核螺紋牙強(qiáng)度72.4結(jié)構(gòu)要求83托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算84手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算94.1手柄材料104.2手柄長(zhǎng)度Lp104.3手柄直徑dp114.4結(jié)構(gòu)115底座設(shè)計(jì)12參考資料13螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(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，常用的是梯形螺紋。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)。故選梯形螺紋，它的基本牙形按GB/T5796.12005的規(guī)定。1.2選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。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。有d2根據(jù)國(guó)家規(guī)定=1.23.5，取=1.2（梯形螺紋）；h=0.5t；查教材表5-12，p取20Mpa。故，d2 = 0.8=41.5mm查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，d取48mm，t=8mm，d1=39mm，d2=44mm1.4自鎖驗(yàn)算自鎖條件是yrv，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，但為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1。查教材表5-12，f取0.09y =arctan(t /p d2)=arctan 8/(3.14) =2.88rv=arctan（f/cos）=arctan 0.09/cos(30/2)=5.35則y=2.8840，所以需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。1.7.2計(jì)算穩(wěn)定性（1）計(jì)算臨界載荷FcrFcr=465850N(2) 穩(wěn)定性計(jì)算=7.1 3.5 5滿足穩(wěn)定性條件。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。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。2.2.1初求螺母高度HH =d2=1.244=52.8mm2.2.2螺紋工作圈數(shù)u=6.610，符合要求u = u+1.5 =6.6+1.5=8.1u應(yīng)圓整, u取82.2.3螺母實(shí)際高度HH= ut=88=64mm2.3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。查教材公式5-48,5-49，螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別為：；式中：b為螺紋牙根部的厚度，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65t;為彎曲力臂，=（D-D2）/2;查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-8，D=d+1=49mm, D2 =44mm查表5-13，取30Mpa, 取40Mpa故，= =10.15MPa30 Mpa=29.28Mpa40Mpa滿足強(qiáng)度條件2.4 結(jié)構(gòu)要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問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。螺母的相關(guān)尺寸計(jì)算 D=d+1=49mmD3= (1.61.8)D=1.749mm=83mmD4= (1.31.4)D3=1.483mm=117mmH=64mm a=H/3=64/3=21.3mm3托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算托杯用來承托重物，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（式1-1）式中：p許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料p的小者。p取20Mpa圖中取10mm，尺寸計(jì)算：D10=(2.42.5)d=2.548=120mmD11=(0.60.7）d=0.6548=31.2mm圓整為32mmD13=(1.71.9)d=1.848=86.4mm圓整為87mmD12= D13-(24)=87-3=84mm故 =13.72Mpa20Mpa4 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1手柄材料常用Q235和Q215。4.2手柄長(zhǎng)度Lp板動(dòng)手柄的力矩：KLp=T1+T2則（式1-2）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，=65103tan(2.88+5.35) =206830NmmT2托杯與軸端支承面的摩擦力矩，T2 = (D12+D11) fF/4。 (查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-10，對(duì)于鋼-鋼的摩擦因數(shù)f=0.1) =(84+32)0.165/4=188500Nmm則 (K取200) =1976.5mm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)超過千斤頂，使用時(shí)可在手柄上另加套管。因此，手柄實(shí)際長(zhǎng)度=+100=1976.5+43.5+100=2120mm4.3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（式1-3）故dp=32.8mm 圓整為33mm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。4.4 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)（圖16），并用螺釘或鉚合固定。圖中尺寸：dp =8.25mm圓整為8mmdp+(610)= dp+7=33+7=40mm5 底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200），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。底座結(jié)構(gòu)及尺寸如圖17圖中取10mm，r取5mm，R取8mm；H1=H+（1428）mm =240+20=260mm D6=D3+（510）mm =83.3+6.7=90mmD7=D6+=90+=142mmD8= =248mm式中：sp底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對(duì)于木材，取sp=22.5MPa。參考文獻(xiàn)1濮良貴， 紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì). 8版. 北京：高等教育出版社，2006.2吳宗澤，羅圣國(guó). 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè). 3版. 北京：高等教育出版社，2006.選梯形螺紋選40鋼d=48mmt=8mmd1=39mmd2=44mmy=2.88rv=5.35yrv-1滿足自鎖條件1.5t=12mmd4=38.5mmD13=87mm(1.41.6)d=72mm0.25d=12mmd+(610)=56mmT=206830Nmm=335Mpas=83.75MPasca=62.50MPascas滿足強(qiáng)度條件I=113560mm4i=9.75mml=352mms=72.2Fcr=465850N =7.1 3.5 5滿足穩(wěn)定性條件選鑄錫青銅ZCuSn10P1H=48mmu=6.6u=810.15Mpa 29.28Mpa滿足強(qiáng)度條件D=49mmD3=83mmD4=11