螺旋千斤頂教學規(guī)劃

.螺旋千斤頂設計計算說明書院 系專業(yè)年級設計者指導教師成 績2010年11月1日.目錄螺旋千斤頂-----------------------------------------------------------------------------------1-目錄------------------------------------------------------------------------------------------2-設計任務書-----------------------------------------------------------------------------------3-一、千斤頂材料的選擇------------------------------------------------------------------------5-1.1、托杯、底座和手柄材料的選擇------------------------------------------------------5-1.2、螺母和螺桿材料的選擇-------------------------------------------------------------5-二、螺紋類型的確定--------------------------------------------------------------------------6-2.1、螺紋的選擇-------------------------------------------------------------------------6-三、零件尺寸的計算--------------------------------------------------------------------------7-3.1、螺桿--------------------------------------------------------------------------------7-3.1.1、螺桿直徑及螺紋的計算-------------------------------------------------------7-.3.1.2、自鎖性的驗證----------------------------------------------------------------8-3.1.3、螺桿強度的驗證--------------------------------------------------------------8-3.1.4、螺桿穩(wěn)定性的驗證-----------------------------------------------------------9-3.1.5、螺桿柔度--------------------------------------------------------------------10-3.2、螺母-------------------------------------------------------------------------------10-3.2.1、螺母設計與計算-------------------------------------------------------------10-3.2.2、螺母螺紋牙的強度計算------------------------------------------------------10-3.2.3、安裝要求--------------------------------------------------------------------11-3.3、托杯的尺寸計算-------------------------------------------------------------------12-3.4、手柄-------------------------------------------------------------------------------13-3.4.1、手柄的設計與計算----------------------------------------------------------13-3.4.2、結(jié)構------------------------------------------------------------------------13-3.5、底座設計--------------------------------------------------------------------------14-參考文獻：----------------------------------------------------------------------------------15-設計任務書設計題目：螺旋千斤頂.千斤頂結(jié)構簡圖：設計條件：1、最大起重量F=40kN；2、最大升距H=200mm；3、低速。設計工作量：繪制出總裝配圖一張，標注有關尺寸，填寫標題欄及零件明細表；感謝閱讀編寫設計計算說明書一份。.一、千斤頂材料的選擇千斤頂屬于傳力螺旋傳動，這種螺旋傳動類型主要是承受很大的軸向力，為間歇性工作方式，精品文檔放心下載每次的工作時間較短，工作的速度也不高，而且要求有自鎖能力。感謝閱讀千斤頂?shù)慕M成零件有托杯，螺釘，手柄，擋環(huán)，螺母，緊定螺釘，螺桿，底座，擋環(huán)。對于螺精品文檔放心下載釘，擋環(huán)等零件，屬于標準件，可以根據(jù)要求，選取適當?shù)男吞?。而對于托杯，手柄，螺母，螺桿，精品文檔放心下載底座，需要進行具體的設計。1.1、托杯、底座和手柄材料的選擇對于托杯和底座，我們可以看出，在工作的時候，需要承受較大的壓應力，所以，在材料選擇感謝閱讀時，我們應該選取強度較高的材料。根據(jù)材料的一般性質(zhì)，強度隨著含碳量的增加而提高。所以，謝謝閱讀底座材料我們可以選擇HT150。該零件可以經(jīng)過鍛造正火處理，已達到強度要求。而托杯材料，我精品文檔放心下載們選擇Q235。手柄材料的選擇，常用材料Q235。1.2、螺母和螺桿材料的選擇表1-2上表即是螺母和螺桿常用的幾種材料。.根據(jù)實驗的要求可知，該千斤頂受力不大，轉(zhuǎn)速較低，而且主要承受的是壓應力。所以由表1-2，精品文檔放心下載我們選擇45#鋼作為螺桿的材料。而對于螺母，需要較高的強度和耐磨性。所以由表1-2，我們選擇ZCuSn5Pb5Zn5（鑄錫青銅）謝謝閱讀作為螺母的材料。二、螺紋類型的確定2.1、螺紋的選擇螺紋的種類有很多，見表2-1表2-1而作為傳動類螺紋的主要有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。感謝閱讀.梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角α=30o，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松精品文檔放心下載動。故本實驗選梯形螺紋，它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的規(guī)定。謝謝閱讀三、零件尺寸的計算3.1、螺桿3.1.1、螺桿直徑及螺紋的計算按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準查表選取相應公稱直徑d、螺距p精品文檔放心下載及其它尺寸。螺桿直徑：dFP2h[p]對于矩形和梯形螺紋，h=0.5P,則：d0.8F[p]2[p]為材料的許用壓力，單位為MPa，具體數(shù)據(jù)見書中表5-12。對于本體，進過查表，我們選擇感謝閱讀[p]=20MPa.的取值一般在1.2~3.5，根據(jù)傳動精度，載荷大小和使用壽命的不同而選取不同的值。對于本題，謝謝閱讀我們選擇=1.4。將數(shù)據(jù)代入上式，得：d0.8F40103m30.2mm0.81.4201062[p]查表得公稱直徑：d=34mm，則螺距p=6mm，中徑d2=31.00mm，小徑d3=27.00mm。謝謝閱讀由配合關系可以得到螺母的基本尺寸：.小徑D=28.00mm，中徑D=d=31.00mm，大徑D=35.00mm。謝謝閱讀1 2 2 43.1.2、自鎖性的驗證螺紋的幾何參數(shù)確定后，對于像千斤頂這種有自鎖性要求的螺旋副，還應該校核螺旋副是否滿足自感謝閱讀鎖性條件，即：fvarctancosarctanfv謝謝閱讀其中arctanpd，查表得f0.09感謝閱讀代入公式后，即是驗證：tan0.9cos其中tan=P60.062，3.547，0.90.90.902，d31cos0.998顯然，滿足自鎖性要求。3.1.3、螺桿強度的驗證對受力較大的螺桿應根據(jù)第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材公式(5-47)，4F2T2≤[]d20.2d333其中T=Fd0.09361Nfv240103cos3.5472查手冊，45鋼，s=355MPa.[]=s=s=355MPa，F(xiàn)=40KN，d=27.00mm，代入上式，得：3~433344010323.601032355=118.7MPa=106.3MPa（27.00103）20.2(27.00103)33圖中，D=（1.7~1.9）×d=61.00mm謝謝閱讀13（1.4~1.6）×d=45.00mm3.1.4、螺桿穩(wěn)定性的驗證對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向壓力F大于某一臨界值時，螺桿就會突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其謝謝閱讀穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力F（單位為N）必須小于臨界載荷F（單位為N）。感謝閱讀cr則螺桿的穩(wěn)定性條件為：ScrFSscr上式中S為螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，對于傳力螺旋如千斤頂，S=3.5~5.0；本實驗中我們?nèi)=4.0。精品文檔放心下載s s s稱為螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù)。F為螺桿的臨界載荷：謝謝閱讀cr crF 2EIcr (l)2螺桿的臨界載荷與柔度有關，=l，為螺桿的長度系數(shù)，與螺桿的crsssi端部結(jié)構有關，l為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l＝謝謝閱讀H+5t+(1.4~1.6)d，i為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A=d12/4，則謝謝閱讀iId1A4I為螺桿危險截面的軸慣性矩：Id4,mm4精品文檔放心下載164當螺桿的柔度＜40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時應注意正確確定。謝謝閱讀s.3.1.5、螺桿柔度（1）計算螺桿危險截面的軸慣性矩I和iI=d34=3.14271034=2.64mm4646410iId3=27103=6.75mmA44（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度ll＝H+5p+(1.4~1.6)d=200+5×6+1.5×34=281mm查表得=2.00（一端固定，一端自由），E=200GPa。感謝閱讀將以上數(shù)據(jù)代入臨界載荷條件，得：2EI22001092.6108162103N謝謝閱讀cr(l)2(2281103)2所以，SF162=4.0cr=4.6ScrF40s3.2、螺母3.2.1、螺母設計與計算根據(jù)課本中的說明，螺紋的高度Hd。上文中已經(jīng)說明，=1.4，d=31mm，所以H=44mm。22而螺紋工作圈數(shù)n=H7.2，取8圈。需要說明的是，螺紋的工作圈數(shù)不宜超過10圈，8圈顯然謝謝閱讀P是符合這一要求的。3.2.2、螺母螺紋牙的強度計算螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強度。謝謝閱讀如圖所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑D處展開，則可看作寬度為πD的懸臂梁。假設螺母謝謝閱讀.每圈螺紋所承受的平均壓力為F，并作用在以螺紋u中徑D2為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面a-a的感謝閱讀剪切強度條件為DFbu[]螺紋危險截面a-a的彎曲強度條件為6Fl[]Db2ub經(jīng)計算，4010311.95MPa351030.63461038401031.510335103(0.656103)2826.9MPa精品文檔放心下載又經(jīng)查表得[]=35MPa，[]=50MPa，對比可知均滿足強度要求。精品文檔放心下載3.2.3、安裝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H8或H8等配合。為了安裝簡便，精品文檔放心下載r n7 7需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應裝置緊定螺釘，精品文檔放心下載緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為6～12mm。謝謝閱讀2.4.1螺母的相關尺寸計算查手冊D=d+1=35mm內(nèi)螺紋小徑D1=d-7=28mmD3=(1.6~1.8)D=1.7×35=59.5mmD4=(1.3~1.4)D3=1.3×59.5=77.35mm.H=44mma=H/3=44/3=14.5mm3.3、托杯的尺寸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，其結(jié)構尺寸見圖1―謝謝閱讀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謝謝閱讀的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。感謝閱讀當螺桿轉(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謝謝閱讀觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，謝謝閱讀另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。pF≤[p]（式1-1）(D2D2)12 114式中：[p]——許用壓強，應取托杯與螺桿材料[p]的小感謝閱讀者。D10=(2.6~3.0)d=3.034=100.00mmD11=(0.6~0.7）d=0.6534=22.1mm謝謝閱讀D13=(1.7~1.9)d=1.834=61mm感謝閱讀D12=D13-3=58mm（1.5~1.8）d=40.00mm故pF≤[p]([p]>23Mpa)(D2D2)12 114.= 40103 ，滿足要求。3.14(0.06420.0242)43.4、手柄3.4.1、手柄的設計與計算千斤頂在工作時，需要在手柄上作用一定的外力，以使螺紋旋轉(zhuǎn)，以推動托杯上重物的升高。謝謝閱讀手柄在受力時，相當于懸臂梁收單一徑向軸端的外力的情況，需要同時校核手柄的剪切應力與軸向精品文檔放心下載應力，即FLfFd外v24F[]d23LdpW[],其中，W32，為手柄的抗扭截面系數(shù)。前文已經(jīng)