機械設(shè)計-千斤頂_設(shè)計計算說明書

1、計算及說明主要結(jié)果一、傳動方案的確定螺旋千斤頂由螺桿、底座、螺母、手柄和托杯等組成。通過轉(zhuǎn)動手柄使螺桿在固定的螺母中邊旋轉(zhuǎn)、邊相對底座上升或下降，從而能把托杯上的重物舉起或放落。裝在螺桿頭部的托杯應能自由轉(zhuǎn)動，螺桿下端設(shè)置安全擋圈，以防止螺桿全部旋出。螺旋千斤頂應具有可靠的自鎖性能。二、主要設(shè)計參數(shù)主要設(shè)計參數(shù)為A5，即最大起重重量F=26kN，最大起重高度L=160mm。三、確定螺紋牙型及螺紋基本尺寸3.1螺紋牙型的選擇梯形螺紋的工藝性好，牙根強度高，對中性好。所以選擇梯形螺紋牙型。螺桿螺母材料選擇鋼青銅。3.2螺紋基本尺寸螺紋中徑按螺母螺紋牙面的耐磨性計算，對于梯形螺紋，h0.5P ，則有

2、Fd20.8p式中值一般取 1.22.5 ，此處取 1.2 ，許用壓力p 經(jīng)查表得p 13 MPa。則 d2 0.8F26 1030.033m 33 mm。0.81.2 13 106P選用梯形螺紋牙型d233 mmd36 mmd329 mmD 233 mmD 437 mmD130 mm1取螺桿標準中徑d233 mm。查表可得螺距 P=6mm，牙頂間隙 ac0.5 mm。螺桿大徑 dd20.5P330.5636 mm。螺桿小徑 d3d23d2 0.5ac29mm。hP螺母的標準中徑 D2d233 mm。螺母大徑 D4d2ac362 0.537mm。螺母小徑 D1dP36630 mm。計算及說明主

3、要結(jié)果2四、螺桿的設(shè)計計算螺桿選用45 鋼4.1 材料螺桿的常用材料為Q235、Q275、35 鋼和 45 鋼。此處考慮成本與耐磨性要求，選用經(jīng)正火或淬火處理的45 鋼。4.2 螺桿結(jié)構(gòu)螺桿上端需用于支承托杯和插裝手柄，故此處需要加大直徑。其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，圖中 L 為最大起重高度， H 為螺母高度，手柄孔徑 dK 的大小應根據(jù)手柄直徑 d p 決定，一般取 dKdP0.5 mm。dc28.5 mm由 3.2 結(jié)論知螺桿小徑d329 mm，中徑 d233 mm，螺距9 mmbP 6 mm，為了便于切制螺紋，應設(shè)退刀槽，退刀槽處的直徑dc 要比螺紋小徑 d3 小 0.20.5mm，這里取 0

4、.5mm。則 dc d3 0.529 0.528.5mm。退刀槽的寬度 b1.5P1.5 69 mm。故此處取 b9 mm。為了便于螺桿旋入螺母， 螺桿下端應制有倒角 , 如圖 1(a) 所示?；蛑瞥缮孕∮谛絛3 的短圓柱體，如圖1(b) 所示。3圖 1計算及說明主要結(jié)果44.3 自鎖性校核自鎖性條件為V 。arctan nP1 63.3螺紋升角arctan3.3d 233經(jīng)查表，摩擦因數(shù)f 取 0.08 ，螺紋牙側(cè)角取 15 ，當量摩擦角farctan0.08。V 4.7V arctan4.7coscos15由于影響摩擦因數(shù)f 的因素很多，其值并不穩(wěn)定，為保證螺旋起重器有可靠的自鎖能力，可

5、取V1 。由上述計算可得3.34.71 ，所以自鎖性滿足要求。4.4強度校核螺桿工作時，扭矩產(chǎn)生剪應力，軸向力產(chǎn)生正應力，升至最高位置時，載荷分布如圖2 所示。圖 2計算及說明主要結(jié)果5螺桿所受扭矩T F tanVd226 103tan 3.34.73360.3 103 Nmm。224F22危險剖面的強度ca316Td32d33103210324263 1660.329229345 MPa查表得 45 鋼的屈服強度可取S355 MPa，故螺桿材料的需用許用應力S35571MPa。按照第四強度理論，危險剖面的55強度按ca校核。這里 45MPa 71MPa。所以強度滿足。4.5穩(wěn)定性校核螺 桿

6、危 險 界 面 慣 性 半 徑 id329mm。 由 3.2 知47.254d 36 mm，則螺桿頭部高度取B1.5d1.5 3654 mm，螺桿最大工作長度 lLBH1605454241mm，長度系數(shù)2 ，則22柔度l2241i7.2566 mm85mm，故Fcr490d3210.00022429249066210.00024172.97103173kN故 Fcr1736.654 ，所以滿足穩(wěn)定性條件。F26五、螺母的設(shè)計計算5.1材料螺母和螺桿旋合工作時，應具有較高的耐磨性和較低的摩擦因T60.3103 Nmmca45 MPa71 MPai 7.25 mm d 36 mmB 54mm l

7、241 mm 66 mmFcr173 kN螺母選用鑄鋁鐵青銅ZCuAl10Fe36數(shù)，通常選用螺母材料比螺桿材料硬度低。耐磨性較好的螺母材料有：鑄錫青銅ZCuSn10Pb1、鑄錫鋅鉛青銅ZCuSn5Pb5Zn5和鑄鋁鐵青銅 ZCuAl10Fe3；當?shù)退?、輕載或不經(jīng)常使用時，也可選用耐磨鑄鐵或鑄鐵。這里我們選用鑄鋁鐵青銅，即ZCuAl10Fe3。計算及說明主要結(jié)果75.2 螺紋牙工作圈數(shù) zh3 mm螺紋牙工作高度 h0.5P 0.5 6 3 mm，螺紋牙工作圈數(shù)F26103z336.43 。考慮到螺紋牙工作圈數(shù)越d2 h p3 13z7.5多，載荷分布越不均勻，故螺紋牙工作圈數(shù)不宜大于10，故

8、z96.43z10。取 z7.5?？紤]到螺紋桿退刀槽的影響，螺母螺紋牙實際圈數(shù)應取 zz1.59 。H54 mmD66.6 mm5.3 螺母的結(jié)構(gòu)尺寸D193.24 mm螺母的結(jié)構(gòu)如圖3 所示，螺母的高度 Hz P 9 654 mm；螺18 mma母外徑D 1.8D41.83766.6 mm； 螺 母 的 凸 緣 外 徑D1 1.4D 1.466.693.24mm ； 螺 母的 凸緣 厚度H54a18 mm。33螺母裝入底座孔，配合選取H 8 。為防止螺母轉(zhuǎn)動，設(shè)置緊定r 7螺釘，其直徑取M6。圖 38計算及說明主要結(jié)果5.4 螺紋牙強度校核b3.9 mm對于梯形螺紋，螺紋牙根部厚度b 0.6

9、5P 0.65 6 3.9 mm；彎l2mmD 4D 2373311.76 MPa曲力臂 l222 mm。螺紋牙根部的彎曲應力bb3Fl326103211.76 MPa，查表得螺母材料的許用z D4b27.5373.92彎曲應力 b40MPa。由于 11.76 MPa 40 MPa，故螺紋牙根部抗彎強度滿足條件。7.65 MPa螺紋牙根部的剪切應力F26 103z D4 b 7.57.65 MPa，查表得螺母的許用剪切37 3.9應力30 MPa。由于 7.65 MPa 30 MPa，故螺紋牙根部抗剪強度滿足條件。14 MPa5.5 螺母懸置部分強度和螺母凸緣強度校核螺母懸置部分橫截面上的拉應

10、力1.3F1.326103214 MPa，查表得螺母材料的D 2D 437266.6244p 7.77 MPa許用拉應力0.83b0.83 40 33.2 MPa 。 由 于14MPa 33.2MPa，故螺母懸置部分橫截面上的抗拉強度滿足條件。螺母凸緣支承面上的擠壓應力103b 15.33 MPa4F4267.77 MPa，查表得螺母材PD 293.24266.62D12料的許用擠壓應力p 1.5b1.5 40 60 MPa。由于7.77MPa 60MPa，故螺母凸緣支承面上的擠壓強度滿足條件。9螺母凸緣根部的彎曲應力1.5F D1D 1.526 10393.2466.615.33 MPa，查

11、b266.61810 32Da表得螺母材料的需用彎曲應力b40 MPa。由于 15.33MPa 40MPa，故螺母凸緣根部彎曲強度滿足條件。螺母凸緣根部的剪切應力計算及說明主要結(jié)果10F26 1036.9 MPa,查 表 得30。 由 于6.9 MPaDa66.6MPa186.9MPa 30MPa，故螺母凸緣根部的剪切強度滿足條件。六、托杯的設(shè)計計算托杯選用Q235A托杯用以承托重物的，可選用鑄鐵、鑄鋼或Q235，此處我們選用 Q235。具體結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。為防止托杯與重物相對滑動，托杯D 759.2 mm上表面應制有切口和溝紋。為防止托杯從螺桿端部脫落，螺桿端部D 022.1 mm應裝有

12、擋圈。為防止接觸面過快磨損，應校驗接觸面的壓力, 首先托杯的尺p10.98 MPa寸 D7D6 21.7d21.7362 59.2mm；D00.6d0.50.6360.522.1mm。接觸面的壓力 p4F426 10310.98MPa2222D7D 059.222.111圖 4計算及說明主要結(jié)果12查表得許用壓力p13 MPa。由于 10.98MPa 13MPa，所以接觸面間的壓力滿足條件。七、手柄的設(shè)計計算7.1 材料手柄材料選用 Q235A。手柄材料選用Q235AT160.3 kNmm7.2 手柄長度T245.21kNmm螺旋副的摩擦阻力距T1F tand226 tan 3.3 4.733

13、V260.3 kNmm。2螺桿端面與托杯之間的摩擦阻力矩L p703.4 mmT21 fF D73D033D72D0210.082659.2322.13359.2222.12784 mmL p45.21kNmm手柄長度 L pT1 T2 60.345.21703.4 mm。Fp15010 3手柄的計算長度 Lp 是螺桿中心至人手施力點間的距離?？紤]到螺桿頭部尺寸及手握的距離，手柄的實際長度應為Lp D61.7dd p 20.79LP50 703.450 784 mm22為減小千斤頂?shù)拇娣趴臻g， 一般取實際手柄長度Lp 不大于千斤頂?shù)母叨取．斉e重量較大的時候，可在手柄上套一長套管，以增大力臂達到

14、省力的目的。7.3 手柄直徑把手柄看成一個懸臂梁，按抗彎強度設(shè)計，即13FPLP150 703.4mmdP 320.790.1 b32350.127.4 手柄結(jié)構(gòu)為防止手柄從螺桿中滑出，在手柄兩端應設(shè)有擋圈，如圖5 所示，并用螺釘固定或鉚合。計算及說明主要結(jié)果14圖 5八、底座的設(shè)計計算底座選用HT1508.1 材料底座材料常選用鑄鐵HT150、HT200，當起重量大時可選用鑄鋼。此處我們選用 HT150。8.2 底座結(jié)構(gòu)底座鑄件的厚度不應小于 810mm；為增加底座的穩(wěn)定性，故需將外形制成 1：10 的斜度，如圖 6 所示，圖中15圖 6計算及說明主要結(jié)果16H 1L1516015 175mm；H 1175 mmH 2Ha541836 mm；H 236 mmD8D566.6571.6 mm；D871.6 mmD9D82H 171.62 175106.6mm；D 9106.6 mm1010D104F242610 3106.6 103 2D10167 mmD 92106167 mm;P取 D10 167 mm。九、螺旋起重器效率計算當螺旋轉(zhuǎn)過一圈后，效率為23.5%FS26 60.23523.5%30%2 F p Lp2 150 703.4 10 3符合千斤頂?shù)囊话阋?。十、設(shè)計小結(jié)經(jīng)過緊而辛苦的幾周的課程設(shè)計結(jié)束