螺旋千斤頂設(shè)計參考

1、螺旋千斤頂設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名陳嵩專業(yè)年級10級車輛工程設(shè)計題目：設(shè)計螺旋千斤頂設(shè)計條件：1. 最大起重t F= 40 kN；2. 最大升距 =190 mm。設(shè)計工作量：1、2. 繪制出總裝配圖一張，標(biāo)注有關(guān)尺寸，填寫標(biāo)題欄及零件明細表;3. 編寫設(shè)計計算說明書一份。2012年 月指導(dǎo)教師簽名:螺旋千斤頂設(shè)計計算說明書院 系工程技術(shù)學(xué)院2012年12月13日目錄1. 螺桿的設(shè)計與計算2螺桿螺紋類型的選擇2選取螺桿材料 2確定螺桿直徑2自鎖驗算3結(jié)構(gòu)3螺桿強度校核5螺桿的穩(wěn)定性計算62. 螺母設(shè)計與計算7選取螺母材料7確定螺母髙度H及螺紋工作圈數(shù)u7校核螺紋牙強度8結(jié)構(gòu)要求93. 托杯的設(shè)計與計算

2、94. 手柄設(shè)計與計算11手柄材料11手柄長度Lp 111213手柄直徑dp 12結(jié)構(gòu)5. 底座設(shè)計設(shè)計與說明結(jié)果1螺桿的設(shè)計與計算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。渥紋：梯形螺螺紋選用梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角a =30,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/-2005的規(guī)定。紋選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45. 55等。螺桿材料：45選擇45鋼。確定螺桿直徑鋼根據(jù)教材式（5-42）得-Y加0刃對于梯形螺紋，h=,則d. 0.8 ；-Ulp對于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈

3、數(shù)不宜過多，故取0 = 1.22.5,此處取0 = 1.2。因為千斤頂?shù)穆輻U和螺母的相對滑動速度為低速，查表5-12,取p=18MPao故)40x10c 二 u.o、nini nq.m“ 1.2x18由課程設(shè)計手冊，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T與GB/T ,得公稱直徑d=40mm螺距P=7mmd=40mm內(nèi)螺紋大徑D二41mmP=7mm外螺紋小徑dF32mmD二41mmdi 二 32mmDi 二 33mmd2=D2=nP11/ = arctanml.= 3.49=arctan0.09=arctancosl5= 5.32#=349。0嚴(yán)532。內(nèi)螺紋小徑Di二33mm內(nèi)外螺紋中徑ch二D 2二自鎖驗算對傳力螺

4、旋傳動來說，一般應(yīng)確保自鎖性要求，以避免事故。螺旋副的自鎖條件為fI/ (px.= arctan :=arctan fvCOS0式中：肖為螺紋升角；久為當(dāng)量摩擦角；九為螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù),/為摩擦系數(shù)，0為牙側(cè)角。根據(jù)材料和滑動速度查表5-12,取f = 0.09 ,對于牙型角a = 30。的等腰梯形螺紋，其牙側(cè)角/7 = - = 15,則21x7=arctan I /rx36.5因為0 = 349。5久一1。= 432。，所以自鎖性可以保證。結(jié)構(gòu)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。手柄孔徑山的大小根據(jù)手柄直徑?jīng)Q定，血鼻山十，由后計算可知dp=27mm, 所以取dk

5、=28mmock 二 28mmd：=為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑山應(yīng)比螺桿 小徑山約小取dt=o退刀槽的寬度可取為。為了便于螺桿族入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于山的圓柱體。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(GB/T891-1986),擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。Lpr12JI10TJiK1 一底厘2- J5 環(huán)3- U4- 嚟桿5- 幄母6- 聚定螺釘7- 手柄8- 檔壞9 一煤釘10托杯12-ttBDi：F70mm=60mmH+H =246mm如圖1-2,則有退刀槽寬度二Di：i=d二68、76mm,取 Dn

6、=70mm、d二56、64nmb 取即 60mmH+H =190+56二246mm (H 為后面計算得)螺釘外徑=10mm擋圈外徑 d+(610)=4650mm閔1 2擋圏:GB/T891 B50螺釘:GB/T68M6X16根據(jù) GB/T891-1986,選取擋圈 GB/T891 B50,公稱直徑D=50mm, H=5mm根據(jù) GB/T68-2000,選取螺釘 GB/T68 M6X16,螺紋規(guī)格由M6,公稱長度7= 16mm螺桿強度校核對受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強度理論校核螺桿的強度。其強度條件為其中扭矩T = F tan(0 + Sx式中：S陽為螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù)；S,.為螺桿穩(wěn)定性安

7、全系數(shù)，對于傳導(dǎo)螺旋S“=2.54.0；作為螺桿的臨界載荷，No螺桿的臨界載荷Fcr與柔度4.有關(guān)入=/ / i式中：“為螺桿的長度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)；/為舉起重物后 托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l = H + 5p + （A16）； j為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A =則=牛（I為螺桿危險截面的軸慣性矩）當(dāng)螺桿的柔度人40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。/ = 2S5mm螺桿一端固定，一端自由，則長度系數(shù)“ = 2.00/ = 190+5 x 7 + （1.4 1.6） x 40mm = 281 289幵，取/ = 285mm剛4貢x32464mm4 =51471 .8

8、5/?/?/4心 3221 = = mm = Smm44則，2 = /=2x285=71 254Qi 8所以需要進行穩(wěn)定性校核。臨界載荷打可按歐拉公式計算，即式中：E為螺桿材料的拉壓彈性模量，E = 206xl0MPd所以有兀206乂10*51471.85（2x285）2N = 322097.26N.322097.2640000= 8.05 4F（r =322097.26/V=8.05所以，滿足穩(wěn)定性條件。2螺母的設(shè)計與計算選取螺母材料螺母材料:ZCuSnlOPl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。這里選用螺母材料為ZCuSnlOPh確定螺

9、母高度H及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度丹=她 =12x36.5mm =43.8mm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。螺紋工作圈數(shù)Hu =P 43.8=6.26 10考慮退刀槽的影響，實際螺紋圈數(shù)u = u+（u應(yīng)圓整）。u =8II =56mm所以，U =11+=+=圓整得，U =8螺母高度 H = u P二8X7mm二56mm校核螺紋牙強度一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其 它尺寸見圖13。螺紋牙危險截面的剪切強度條件為Ft =rTtDbu螺紋牙危險截面的彎曲強度條件為6FIDb2u式中：b為螺紋壓根部的厚度，血，對于拒

10、形螺紋，對于梯形螺紋，b=,P為螺紋螺距;/為彎曲力臂，晌心 卜為螺母材料的許用切應(yīng)力,MPa；b,為螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，MPa。因為螺母材料為青銅，查表知其r=3040MPa, a-J=4060MPa,取r=35MPa, bJ=50MPa。b = 0.65 x7 = 4.55/z?/?f4 rnin 一 36.5 mmI = 2.25mm2帶入校核公式:40000Nttx4 nmi x 4.55 mm x 8= 8.53MPai-(0.63 = (1.6 1.8) = 65.6 738”,= 70mm4 =(1.3 1.4)3 = 91 98小= 95mma = Hr/3 = 56/3m

11、m = 18.67/wn,取g = 19mm3托杯的設(shè)計與計算托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，此處選 用Q235鋼。托杯的結(jié)構(gòu)尺寸見圖1一4。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。由圖14可得：托杯厚度 5 = 8 12/nm ,取 5 = 10”杯底厚度為1.33 = 13mm溝紋寬度l.5d = l5mm溝紋深度J/2 = 5mm托杯高度(1518) = 6072勸，取托杯高度為70mm擋圈選用GB/T892 B32,其公稱直徑D二32mm, H=5mm；擋圈用GB/T6

12、7 M6 X 16的開槽盤頭螺釘固定。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 方面還需要驗算接蝕面間的壓力強度。3 = 10/77777式中：p為許用壓強，應(yīng)取托杯與螺桿材料W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.根據(jù)圖1-4,相關(guān)尺寸為D10 = (2.4 2.5)6/ =96-100mm, C)IO = 100mmDn = (0.6 0.7) = 24 28mm,= 25mmDe = )13

13、一 (2 4)川=66 68/?7/?z,= 66mm所以F40000/P = 77、 MPa = 1365MP v 川(Dr Df|)/r(66 一 25*)滿足接觸面的壓力強度要求。為保證托杯可以轉(zhuǎn)動，螺桿頂端的擋圈與托杯底部留有間隙，間隙值為34mm,因承受力不大，故取值為3mmo杯底厚度：1.3J = 1 3/77/77溝紋寬度：1.56 = 15mm溝紋深度：3/2 = 5mm托杯高度：70mm擋圈：GB/T892 B32螺釘:GB/T67M6X16）（）= 100mm Du = 25mm D1 = 66mmp = 13.65MP擋圈與托杯間隙：3mm手柄材料:Q235 鋼4手柄的設(shè)

14、計與計算手柄材料常用Q235和Q215o這里選用Q235鋼。手柄長度厶板動手柄的力矩：KLfTM 則式中：A為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。7；為螺旋副間的摩擦阻力矩，7； = Ftan(肖 + 似)守。玉為托杯與軸端支承面的摩擦力矩，爲(wèi)二(D12+Dh) f 刃4。因一般情況下為間歇工作，工作時間較長的情況不多，故取后200N。T、= 4000x tan(3.49+5.32)x 字 N mm = 113140.47V mm查設(shè)計手冊得，鋼一鋼的摩擦因數(shù)/=0.1,所以丁 (66 + 25)x0.1x40000.oinnnv7 =

15、 N nun = 91000N mm24則113140.4 + 91000200mm = 1020.7mm手柄計算長度厶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)加上字+ (50150) mm。故Lp = 1020.7 +(50 150) = 1105.7 1205.1mmLp =4002取手柄長度Lp =1150mm。由于手柄實際長度不應(yīng)超過千斤頂，因此取厶;=400”，使用時可 在手柄上另加套管。手柄長度4把手柄看成一個懸臂梁按彎曲強度確定手柄直徑d其強度條件為I KL式中：h為手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q235時,p=120Mpao“卩=27

16、2 汕50=26.76訕0.1x120取 dp = 27mm。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)加上撈環(huán)（圖1 6）,并用螺釘或鉀合固定。因手柄直徑d =27小所以由GB/T891-1986,選取擋圈GB/T891 B35,擋圈：GB/T891 B35螺釘：GB/T68 M6X16其公稱直徑D二35mm, II二5mm；螺釘選用GB/T68 M6X16的開槽沉頭螺釘。底座材料：HT2006 = 15mm5底座設(shè)計底座材料常用鑄鐵(HT150及HT200)(圖1-7),此處選用HT200,鑄 件的壁厚6不應(yīng)小于812mm, 6選取15mm,為了増加底座的穩(wěn)定性，底部 尺寸應(yīng)大些，因此將其外形制成1 ： 10的斜度。圖中H = H + (14 28)mmD