螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說明書.docx

螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說明書精04 張為昭 2010010591目錄一、 基本結(jié)構(gòu)和使用方法-3二、 設(shè)計(jì)要求-3三、 基本材料選擇和尺寸計(jì)算-3（一） 螺紋材料和尺寸-3（二） 手柄材料和尺寸-8（三） 底座尺寸-9四、 主要部件基本尺寸及材料-9五、 創(chuàng)新性設(shè)計(jì)-9一、 基本結(jié)構(gòu)及使用方法要求設(shè)計(jì)的螺旋千斤頂主要包括螺紋舉升結(jié)構(gòu)、手柄、外殼體、和托舉部件幾個(gè)部分，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：該螺旋千斤頂?shù)氖褂梅椒ㄊ牵簩⑶Ы镯斊椒€(wěn)放在木質(zhì)支承面上，調(diào)整千斤頂托舉部件到被托舉重物合適的托舉作用點(diǎn)，然后插入并雙手或單手轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，即可將重物舉起。二、 設(shè)計(jì)要求（1） 最大起重量：；（2） 最大升距：；（3） 可以自鎖；（4） 千斤頂工作時(shí)，下支承面為木材，其許用擠壓應(yīng)力：；（5） 操作時(shí)，人手最大可以提供的操作約為：。三、 基本部件材料選擇及尺寸計(jì)算（一） 螺紋材料和尺寸 考慮到螺旋千斤頂螺紋的傳力特性選擇的螺紋類型為梯形螺紋。（1） 材料選擇千斤頂螺桿的工作場合是：經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，受力不太大，轉(zhuǎn)速較低，故材料選用不熱處理的45號鋼。千斤頂螺母的工作場合是：低速、手動(dòng)、不重要，故材料選用耐磨鑄鐵HT200。（2） 螺桿尺寸設(shè)計(jì)螺旋副受力如下圖所示：1、 耐磨性設(shè)計(jì)由上圖螺旋副的受力分析可知，螺紋傳動(dòng)在旋合接觸表面的工作壓力為：其中，軸向載荷：。螺紋高：，由選擇螺紋的公稱直徑確定。為了方便滿足自鎖性要求，采用單頭螺旋，一般旋合圈數(shù)：。為方便計(jì)算，設(shè)螺紋參數(shù)中間變量：高徑比。耐磨性的要求是：其中為滿足耐磨性條件時(shí)螺紋副的許用壓力。對于鋼-鑄鐵螺紋螺母材料，由于千斤頂?shù)墓ぷ魉俣容^低，可認(rèn)為滑動(dòng)速度不大于3m/s。千斤頂中螺母為整體結(jié)構(gòu)，螺母磨損后不能調(diào)整，但螺母兼作支承作用，故設(shè)計(jì)時(shí)可先認(rèn)為，則可取此時(shí)的許用壓力為17MPa。由螺旋副接觸表面壓力公式及耐磨性公式得到耐磨性設(shè)計(jì)公式：對梯形螺紋，代入上式求得：查國標(biāo)選梯形螺紋為公稱直徑d為Tr36，導(dǎo)程P為10mm，中徑滿足要求。代入高徑比計(jì)算公式：求得實(shí)際旋和圈數(shù)Z=7.75。 故暫定螺紋尺寸是公稱直徑d為Tr36，導(dǎo)程P為10mm，旋合圈數(shù)Z=7.75。2、 強(qiáng)度設(shè)計(jì) 已知最大載荷為25kN，則在載荷最大時(shí)，螺桿受到扭矩：其中螺紋中徑：；螺紋升角：；當(dāng)量摩擦角：；當(dāng)量摩擦系數(shù)：。由于螺桿螺母為鋼鑄鐵材料，考慮到千斤頂既有穩(wěn)定自鎖，又有上升運(yùn)動(dòng)過程，故取摩擦系數(shù)f=0.14。又由于采用梯形螺紋，故牙型角。聯(lián)立以上各式解得螺桿受到的最大扭矩：已知小徑：，則由第四強(qiáng)度理論，危險(xiǎn)截面應(yīng)力： 已知45號鋼屈服強(qiáng)度為355MPa，載荷穩(wěn)定故取許用當(dāng)量應(yīng)力： 則有：，即已選定螺紋可以達(dá)到強(qiáng)度條件。3、 自鎖性設(shè)計(jì) 千斤頂由于其用途，要求具有自鎖功能。由于自鎖是針對停止?fàn)顟B(tài)所說，故摩擦系數(shù)f可取較大值0.14，由強(qiáng)度設(shè)計(jì)中的計(jì)算結(jié)果，此時(shí)當(dāng)量摩擦角：大于螺旋升角：，所以自鎖性條件可以滿足。4、 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)穩(wěn)定性條件：由于千斤頂為傳力螺旋，故取安全系數(shù)S=3.5。由千斤頂結(jié)構(gòu)，螺桿端部結(jié)構(gòu)為一端固定，一自由式支承，長度系數(shù)為2.0。要求最大升距為200mm，由裝配圖測量得到此時(shí)從支承螺母中心到千斤頂頂部的等效長度L為325mm，螺桿的柔度：已知使用45號鋼且不做熱處理，則臨界載荷：故穩(wěn)定性條件可以滿足。 綜上所述，螺桿選擇Tr36，導(dǎo)程P=10mm即可滿足設(shè)計(jì)條件。（3） 螺母尺寸設(shè)計(jì)由螺桿中的設(shè)計(jì)，將旋和圈數(shù)Z定為7.75。一般來說螺母只需校核螺紋牙即可，而且由于螺母材料為鑄鐵，強(qiáng)度小于螺桿材料，故只需要校核螺母螺紋牙的剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和抗擠壓強(qiáng)度即可，螺桿上的螺紋牙強(qiáng)度則不用校核。螺母螺紋牙受力如下圖所示：1、 剪切強(qiáng)度校核剪切強(qiáng)度條件：其中旋合圈數(shù)：Z為7.75；螺紋公稱直徑：;螺紋牙根部厚度：b=0.65P=6.5mm。耐磨鑄鐵許用剪切應(yīng)力取為：。代入各項(xiàng)數(shù)據(jù)得上述剪切強(qiáng)度不等式成立，即剪切強(qiáng)度滿足要求。2、 彎曲強(qiáng)度校核彎曲強(qiáng)度條件：其中牙高：h=5.5mm；耐磨鑄鐵許用彎曲應(yīng)力取為：。代入各項(xiàng)數(shù)據(jù)得上述彎曲強(qiáng)度不等式成立，即彎曲強(qiáng)度滿足要求。3、 抗擠壓強(qiáng)度校核由螺母螺紋牙受力圖可得平均擠壓應(yīng)力： 已知螺母許用擠壓應(yīng)力：，顯然滿足 的抗擠壓強(qiáng)度準(zhǔn)則。4、 螺母外部尺寸設(shè)計(jì)由基本結(jié)構(gòu)圖可以看到，螺母的外部形狀可以看作是兩個(gè)半徑不同的同心圓柱連接在一起，這樣設(shè)計(jì)的目的是保證螺母的定位。為了保證千斤頂?shù)恼９ぷ?，需要設(shè)計(jì)這兩個(gè)圓柱的尺寸以使其在工作中不會(huì)失效。由前述計(jì)算已知的螺母尺寸為：H=ZP=77.5mm，圓整后高度H=78mm，內(nèi)螺紋大徑。設(shè)螺母外部形狀：小圓柱外徑為，大圓柱外徑為及小圓柱的高度為未知待求。為防止大圓柱與千斤頂殼體的接觸面被壓壞，需要滿足：對耐磨鑄鐵HT200，許用的抗壓應(yīng)力,最后設(shè)計(jì)大圓柱外徑為： 為了防止大圓柱突出部分被剪斷，需要滿足：對耐磨鑄鐵許用剪切應(yīng)力為40MPa，最后設(shè)計(jì)小圓柱高度為： 綜上所述，螺旋千斤頂?shù)穆菁y選為公稱直徑d為Tr36,導(dǎo)程P=10mm。此時(shí)螺母高度H=78mm，螺母外部小圓柱外徑60mm，高60mm，大圓柱外徑80mm。小圓柱表面與外殼體之間有基軸制配合關(guān)系，故選其公差帶為h7。查標(biāo)準(zhǔn)得：所選螺紋配合為中等旋合長度。由于千斤頂為中等精度機(jī)械設(shè)備，故查標(biāo)準(zhǔn)得內(nèi)螺紋公差帶為6H，外螺紋公差帶為6g。螺母外部小圓柱裝配時(shí)對精度要求不高，圓柱度公差取為9。螺母外部小圓柱與內(nèi)部螺孔需要有一定同軸度以保證千斤頂工作正常，但形位度要求不高，取同軸度公差為9。螺母外部小圓柱軸線與大圓柱和外殼體的接觸面還有垂直度的要求，也取公差為9。整個(gè)螺母接觸面都較重要，表面粗糙度Ra值選為3.2，未接觸面Ra可選為12.5以降低加工成本。（二）手柄材料及尺寸（1） 材料選擇 綜合考慮成本和強(qiáng)度，手柄的材料選用普通未經(jīng)熱處理的45號鋼。（2） 長度設(shè)計(jì)由螺桿的強(qiáng)度設(shè)計(jì)可知，手柄需要提供最大97.408Nm的扭矩，則手柄的有效作用長度應(yīng)為：在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于手柄還要滿足插入螺桿上部接頭的要求，同時(shí)考慮 到千斤頂本身運(yùn)動(dòng)部件具有摩擦力，因此實(shí)際設(shè)計(jì)長度還要在此長度上加上一部分，最終應(yīng)設(shè)計(jì)長度為520mm。（3） 直徑設(shè)計(jì)手柄在操作時(shí)會(huì)受到剪力和彎矩的作用，最大操作力為200N,最大扭矩為97.408Nm，則力的分布圖如下所示：剪力圖彎矩圖可見，危險(xiǎn)截面在手柄與螺桿接頭處。手柄的材料選為未經(jīng)熱處理的45號鋼，設(shè)計(jì)手柄直徑為D，則危險(xiǎn)截面最大剪應(yīng)力： 危險(xiǎn)截面最大彎曲正應(yīng)力：由第四強(qiáng)度理論，要使手柄正常工作，需要滿足條件： 當(dāng)安全系數(shù)為2時(shí)，許用應(yīng)力,代入第 四強(qiáng)度理論計(jì)算式，并聯(lián)立剪應(yīng)力、切應(yīng)力計(jì)算公式，求得手柄直徑：D=15mm 綜上所述，手柄長520mm，直徑15mm。（三）底座尺寸千斤頂使用時(shí)的下支承面為木材，許用擠壓應(yīng)力為3MPa，則由抗擊壓強(qiáng)度準(zhǔn)則：其中S為下支承面尺寸，解上述不等式，得，為滿足易于組裝及各方向受力均勻的要求，選擇下支承面為環(huán)形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑尺寸為100mm可以滿足準(zhǔn)則要求，綜合考慮到千斤頂本身具有的重量、體積和使用時(shí)的穩(wěn)定性，將外徑尺寸設(shè)計(jì)為180mm。綜上所述，下支承面設(shè)計(jì)為環(huán)形，內(nèi)徑100mm，外徑180mm。四、 主要部件基本尺寸及材料（1） 螺桿螺紋：，45號鋼；（2） 螺母螺紋：，HT200耐磨鑄鐵；（3） 手柄：長度500mm，直徑15mm，45號鋼；（4） 底座：外徑180mm，內(nèi)徑100mm，HT200灰鑄鐵。五、 創(chuàng)新性設(shè)計(jì)（1） 手柄加上橡膠手柄球而非普通塑料手柄球，既節(jié)約成本，又易于拆卸，減少千斤頂存放的體積；（2） 為了攜帶方便，給千斤頂外殼加上把手；（3） 為提高外殼強(qiáng)度，給外殼加上肋板；（4） 為了使用過程中省力，在托舉部分和旋轉(zhuǎn)的螺桿間加入推力軸承51105，并在相關(guān)旋轉(zhuǎn)部件處涂潤滑油以減小使用阻力；（5） 為了增強(qiáng)千斤頂對托舉點(diǎn)形狀的適應(yīng)能力，將托舉部件頂部由杯狀改成平頂，同時(shí)為了減小對被托舉物的損害，給托件部分加上橡膠保護(hù)套；（6） 在千斤頂?shù)撞吭O(shè)計(jì)成密封用的橡膠蓋，使千斤頂在存放時(shí)，螺旋運(yùn)動(dòng)部件免受灰塵侵?jǐn)_。inclour equip document acceptaci primria documentaci-documentaci, Atles destndards dequips de lubricaci (incloent-hi un catleg de peces de recanvi), procediments de seguretat, manteniment de sistemes de planificaci. 83ena d equipament importat de personal responsabilitat es divideixen en tres categories: 1 Enginyeria professional i personal tcnic, lideratge i tipus. 2, diversos directius i personal de manteniment. operador dequips 3, 84 sobre les importacions de producci material ha de ser dacord amb les instruccions, procediments operatius i altres relacionats amb la seguretat de documents tcnics proporcionades, operacions tcniques. Per a la importaci de material doperaci i manteniment, cal seleccionar un fort sentit de la responsabilitat, lalt nivell dels treballadors i formaci professional. El personal seleccionat ha de romandre relativament estable, personal de manteniment de canvi ha de ser lacord amb el consentiment de la direcci. 85 sobre les importacions dels equips productius, ha destablir grup combinat manteniment planificat sistema de prevenci, que es divideix en equips de manteniment, reparaci i revisi. Mtode per inactivitat habitual de manteniment de la canonada, el se