設(shè)計(jì)螺旋千斤頂

1、螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說明書螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說明書院 系 工程技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級 2010級機(jī)制3班 設(shè) 計(jì) 者 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 成 績 2012年 12 月 10 日螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)年級10機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化設(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 = 30 kN；2、最大升距H =170mm。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： 2012 年 12月 10 日目錄1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算4 1.1螺桿螺紋類型的選擇 4 1.2選取螺桿材料 4 1.3確定螺桿直徑 4 1.4自鎖驗(yàn)算

2、 5 1.5結(jié)構(gòu) 6 1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算 7 1.7螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算 82. 螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算9 2.1選取螺母材料 9 2.2確定螺母高度H¢及螺紋工作圈數(shù)u 9 2.3校核螺紋牙強(qiáng)度 9 2.4結(jié)構(gòu)要求 103. 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算114. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算12 4.1手柄材料12 4.2手柄長度Lp 13 4.3手柄直徑dp 13 4.4結(jié)構(gòu)145 底座設(shè)計(jì)15 參考文獻(xiàn)15螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容及設(shè)計(jì)步驟計(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=30º，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以

3、錐面貼緊不易松動；它的基本牙形按GB/T5796.12005的規(guī)定。 故選用梯形螺紋，因?yàn)榍Ы镯斠笥凶枣i性能，故采用單線螺紋1.2選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。這里選用45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?；瑒勇菪哪湍バ杂?jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小余材料的需用壓力p。螺紋工作面上的耐磨性條件為：由，則： 對于梯形螺紋，則： 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，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，故??；這里取1.5。因?yàn)榍Ы镯數(shù)穆輻U和螺母的相對運(yùn)動為低速滑動，

4、材料分別為鋼和青銅，故取許用壓力p=20Mpa。故 根據(jù)此結(jié)果，查國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5796.1-2005取： d=28mm P=5mm d=22.5mm d=25.5mm1.4自鎖驗(yàn)算自鎖條件是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)動速度是很低的，所以摩擦系數(shù)按起動時(shí)區(qū)最大值0.17。至少為，所以有，符合自鎖條件。1.5結(jié)構(gòu)（見圖1-2）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

5、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=24mm，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=7.5mm。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于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)B型，公稱直徑D=50mm，H=5mm的擋圈，擋圈用M616的開槽沉頭螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。 取。螺紋上端的高度： 1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算對受力較大的螺桿應(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

6、閱教材公式(6.23)，其中扭矩 式中：y為螺紋中徑處升角，rv為當(dāng)量摩擦角。因?yàn)?5鋼的屈服強(qiáng)度，取安全系數(shù)S=3，故： 帶入：滿足強(qiáng)度條件。1.7螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算細(xì)長的螺桿工作時(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 ³ 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

7、時(shí)應(yīng)注意正確確定。 將千斤頂看做一端固定，一段自由的情況，故取因?yàn)椋孕枰M(jìn)行穩(wěn)定性校核。臨界載荷可按歐拉公式計(jì)算，即 式中為螺桿材料的拉壓彈性模量，, 。所以： 所以滿足穩(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ZCuSn10Pl。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

8、。螺母高度由下式計(jì)算：H¢= u¢P。.15圓整為9。 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。螺母的其它尺寸見圖13。必要時(shí)還應(yīng)對螺母外徑D3進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度條件為; 螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件為： 式中：b為螺紋壓根部的厚度，mm，對于矩形螺紋，b=0.5P，對于梯形螺紋，b=0.65P，對于30°的鋸齒形螺紋，b=0.75P，P為螺紋螺距； 為彎曲力臂，mm，；為螺母材料的許用切應(yīng)力，MPa；為螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，MPa。因?yàn)槁菽覆牧蠟榍嚆~，查表知其=35MPa，=50MPa。 帶入校核公式： 滿

9、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，這里選擇配合。為了安裝簡便，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，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。選用（GB/T 71-1985）M8×20的緊定螺釘。 由圖中計(jì)算式可知： 3. 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(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時(shí)，托杯

10、和重物都不作相對轉(zhuǎn)動。因此在起重時(shí)，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(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。因?yàn)橥斜牧螿235鋼的許用壓強(qiáng)p為225MPa，螺桿材料45鋼的許用壓強(qiáng)p為570MPa，故用托杯材料來進(jìn)行壓力強(qiáng)度校核。由圖中所給計(jì)算式可知： 帶入公式1-1：滿足壓力強(qiáng)度條件。因?yàn)?8.2mm，故選取鋼制擋圈(GB/T892-1986)B型，公稱直徑D=28mm，H=4mm的擋圈，擋圈用M512的開槽盤頭螺釘(GB/T67-2000)固定在螺桿軸頂部。圖中其他尺寸： ，圓整取48mm4

11、. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1手柄材料常用Q235和Q215。4.2手柄長度Lp板動手柄的力矩：K·Lp=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)間較長時(shí)為100150N。這里認(rèn)為是200N。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。與螺桿強(qiáng)度計(jì)算中的扭矩T相同，都為92183.23N·mm。計(jì)算：因?yàn)橥斜c螺桿材料均為鋼，從設(shè)計(jì)手冊查得鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)，因此： 則： 手柄計(jì)算長度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

12、度還應(yīng)加上+（50150）mm。手柄實(shí)際長度不應(yīng)超過千斤頂，使用時(shí)可在手柄上另加套管。故手柄實(shí)際長度 可取手柄長度L為300mm，套管長度為1200mm。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 （式1-3）故 dp （式1-4）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。 取。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。因?yàn)槭直闹睆綖?4mm，故選取鋼制擋圈(GB/T891-1986)B型，公稱直徑D=32mm，H=5mm的擋圈，擋圈用M6

13、12的開槽沉頭螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。5.底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200）（圖17），選用HT200，鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，取為14mm，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 H1=H+（1428）mm D6=D3+（510）mmD7=D6+D8=式中：sp底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對于木材，取sp=22.5MPa。這里取做2.25MPa。所以： 取。 圖中取選擇牙型為等腰梯形，牙型角為30°的單線梯形螺紋螺桿材料選用：45鋼p=20Mpad=28mmP=5mmd=22.5mmd=25.5mm符合自鎖條件dk=24.8mmd4=22.1mm退刀槽的寬度為7.5mm擋圈：GB/T891-1986D=50mm，H=5mm開槽沉頭螺釘：GB/T68-2000M616滿足強(qiáng)度條件需進(jìn)行穩(wěn)定性校核滿足穩(wěn)定性條件螺母材料選用：ZCuSn10Pl=35MPa=50MPa滿足強(qiáng)度條件選擇配合選擇M8×20的緊定螺釘GB/T 71-1985選用Q235鋼滿足壓強(qiáng)度條件擋圈：GB/T892-1986D=28mmH=4mm開槽盤頭螺釘：GB/T67-2000M