螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)最大起重量為30KN最大升距為

1、螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)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 設(shè) 計(jì) 者 指導(dǎo)教師 成 績(jī) 2011年 5 月 7 日目 錄1 螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)32 作業(yè)目的43 螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)43.1 螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算53.2 螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算83.3 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算103.4 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算103.5 底座設(shè)計(jì)114 參考文獻(xiàn)13一、螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 專業(yè)年級(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 = 30 kN；2、最大升距H =170 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(shuō)明書(shū)一份。指導(dǎo)

2、教師簽名： 2011年 月 日二、作業(yè)目的1. 熟悉螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟?，設(shè)計(jì)與計(jì)算的方法；2. 運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決設(shè)計(jì)中所遇到的具體實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力，以及初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決材料的選擇，強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算，制造工藝與裝配工藝等方面的問(wèn)題；3. 熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)資料，學(xué)會(huì)查閱手冊(cè)和運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。三、螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)千斤頂一般由底座1，螺桿4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所組成（見(jiàn)圖11）。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(jì)時(shí)某些零件的主要尺寸是通過(guò)理論計(jì)算確定的，其它結(jié)構(gòu)尺寸則是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或制造工藝決定的，必要時(shí)才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)是

3、：最大起重量F=30kN和最大提升高度H=170mm。螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)步驟如下：計(jì) 算 及 說(shuō) 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)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)，工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好，所以選擇梯形螺紋，基本牙形按GB/T5796.12005的規(guī)定。1.2 選取螺桿材料螺桿材料選擇45號(hào)鋼，查表可知s = 355MPa、b= 600MPa。1.3 確定螺桿直徑由耐磨性條件確定螺桿中徑d2。 該螺紋為梯形螺紋，則可知因選用梯形螺紋且螺母兼作支承，取。查表可知，滑動(dòng)螺旋

4、副鋼青銅的許用壓力代入數(shù)據(jù)，得 根據(jù)螺桿中徑,按照GB/T 5796.2-2005標(biāo)準(zhǔn)，選取螺桿的公稱直徑，螺距，線數(shù)，螺旋副的摩擦系數(shù)，螺旋角。1.4 自鎖驗(yàn)算自鎖條件是y rv 。式中：y為螺紋中徑處升角；rv為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角計(jì)算得：查表得：計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié) 果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°。3°15'185°19'231°滿足自鎖條件1.5 結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖12）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的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dkdp十0.5mm

5、。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1.5t。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)，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算對(duì)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)算方法參閱教材公式(5.28)，其中扭矩式中：y為螺紋中徑處升角，為當(dāng)量摩擦角。計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié) 果代入數(shù)值得：根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度：由表5-13取安全系數(shù)S=4，則許用應(yīng)力該螺桿

6、滿足強(qiáng)度要求1.7穩(wěn)定性計(jì)算細(xì)長(zhǎng)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/im螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)L舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取lH+5t+(1.41.6)dI螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑當(dāng)螺桿的柔度s40時(shí)，可以不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意正確確定。危險(xiǎn)截面面積A=pd12/4，螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)螺桿承受扭矩計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié) 果舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度螺桿的柔度 螺桿的臨界載荷 （1） 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩 （2

7、） 聯(lián)立（1）、（2）兩式，并代入數(shù)值得： ，螺桿滿足穩(wěn)定性要求綜上可得：所選螺桿材料為45鋼，公稱直徑d=28mm，中徑d2=25.5mm，小徑d3=22.5mm，螺距t=5mm，線數(shù)n=1。2. 螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1選取螺母材料螺母材料選用青銅：ZCuAl10Fe3，抗拉強(qiáng)度，由教材表5-12可知，滑螺旋副鋼青銅的許用壓力。2.2確定螺母高度H¢及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度 螺紋實(shí)際工作圈數(shù) 螺紋圈數(shù)需要調(diào)整。螺桿的耐磨性已相當(dāng)富裕，因此可以通過(guò)適當(dāng)降低螺母高度來(lái)調(diào)螺桿材料為45鋼，d=28mm，d2=25.5mm，d3=22.5mm，t=5mm，n=1螺母材料為ZCuAl10Fe3

8、計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié) 果整，故選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(jiàn)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。根據(jù)教材表5-13，對(duì)于青銅螺母，這里取，根據(jù)教材式（5-48）得螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切應(yīng)力為滿足要求2.4 螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間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）。選取緊定螺釘規(guī)格：螺釘 GB/T 71 螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切應(yīng)力：緊定螺釘：計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié) 果3. 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算托杯用來(lái)承托重物，可用鑄

9、鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)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。壓力強(qiáng)度校核公式： 式中，代入數(shù)值得，選托杯材料： HT150 由經(jīng)驗(yàn)公式得， 托杯滿足要求4. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 手柄材料手柄材料選用Q235鋼4.2 手柄長(zhǎng)度板動(dòng)手柄的力矩：K·Lp=T1+T2 ，則 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，本題中選T1螺旋副間的摩擦阻力矩計(jì)算 及 說(shuō) 明結(jié) 果T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩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，取綜上可得，手柄長(zhǎng)度由于手柄長(zhǎng)度不能超過(guò)千斤頂，因此可以減小手柄的尺寸。取，使用時(shí)可在手柄上另加套管。4.3手柄直徑把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件為 ： 故 可以取 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。5. 底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200）（圖17），鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，為了增