機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)——千斤頂

1、目錄一、設(shè)計(jì)題目2二、螺母、螺桿選材2三、螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算3.1耐磨性計(jì)算 23.2螺桿強(qiáng)度校核 33.3螺紋牙強(qiáng)度校核 33.4螺紋副自鎖條件校核3.5螺桿穩(wěn)定性校核 4四、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)5五、手柄設(shè)計(jì)5六、底座設(shè)計(jì)6七、其余各部分尺寸及參數(shù)7八、參考資料一、設(shè)計(jì)題目螺旋起重器（千斤頂） 已知條件：起重量 Fc=40KN最大起重高度 H=200mm二、螺桿、螺母選材本千斤頂設(shè)計(jì)采用梯形螺紋螺旋傳動(dòng)。 由于螺桿承受載荷較大，而且是小截 面，故選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻(xiàn)2得c s=355MPa查機(jī)械設(shè)計(jì)表5.9s得,取c =110MPa; c b=600MPa3 5由于千斤頂屬于低

2、速重載的情況，且螺母與螺桿之間存在滑動(dòng)磨損，故螺母 采用強(qiáng)度高、耐磨、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅ZCuAI10Fe3查表5.9得螺母材料的許用切應(yīng)力3040MPa ,取=35MPa許用彎曲應(yīng)力c b=4060MPa,取 c b=50MPa托盤(pán)和底座均采用鑄鐵材料。三、螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算3.1耐磨性計(jì)算由耐磨性條件公式:PsF P d2 h Hp對(duì)于梯形螺紋，有h=0.5p,那么耐磨性條件轉(zhuǎn)化為:d2式中d2 螺紋中徑，mm;F螺旋的軸向載荷，N; H螺母旋合高度，mm;引入系數(shù)，=H/d2；p材料的許用壓強(qiáng)，MPa;查機(jī)械設(shè)計(jì)表 5.8，得p=1825MPa,取p=20MPa，對(duì)于整體式螺母，1.2

3、 2.5，取 =2.0，那么有 d2 0.8丿一40KN25.3mm。查參考文獻(xiàn)V 2.0* 20MPa4表H.5,試取公稱直徑d=32mm螺距p=6mm中徑d2=29mm小徑U=25mm內(nèi)螺紋大徑 D4=33mm 那么螺母高度H d?2.0* 29 58mm，螺紋圈數(shù)z H 589.7 , a =2B =30。p 63.2螺桿強(qiáng)度校核千斤頂螺桿危險(xiǎn)截面受軸向力F和扭轉(zhuǎn)力矩Ti的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩Ti。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為 片哼）didi對(duì)于梯形螺紋該式可化為di4曽式中d1螺桿螺紋的小徑（mm）；螺桿材料的許用應(yīng)力（MPa）;F 螺桿所受的軸向載荷（

4、N）;T 1螺桿所受轉(zhuǎn)矩（N mm）,T1 F tan（ ）生。2 4*1.25*40KN代入數(shù)據(jù)，d1. 24.06mmV * 110MPa而選擇d1=25mm滿足螺桿強(qiáng)度要求。3.3螺紋牙強(qiáng)度校核因?yàn)槁菽覆牧蠌?qiáng)度低于螺桿，所以螺紋牙的剪切和彎曲破壞大多發(fā)生在螺母上，故可只校核螺母螺紋牙強(qiáng)度。螺母螺紋牙根部剪切強(qiáng)度條件為：Fz D4b式中F 軸向載荷（N）;D4螺母螺紋大徑（mm）;Z螺紋旋合圈數(shù)；b螺紋牙根部厚度（mm）,對(duì)于梯形螺紋b=0.65p代入數(shù)據(jù)計(jì)算10.64MPa 400009.3* 33* 0.65* 6即螺母滿足剪切強(qiáng)度要求。螺母螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為:3FIz D4b

5、2b式中 I彎曲力臂，丨 D空 33 29 2mm ；2 2其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計(jì)算16.73MPa b3* 40000* 229.3* 33*(0.65* 6)即螺母螺紋牙滿足彎曲強(qiáng)度要求。3.4螺紋副自鎖條件校核由螺紋副自鎖條件：arcta n f式中螺紋螺旋升角()arcta n-d2當(dāng)量摩擦角( );n螺紋線數(shù)，n=1;p螺紋導(dǎo)程(mm);d2螺紋中徑(mm);f當(dāng)量摩擦系數(shù),查機(jī)械設(shè)計(jì)表5.10，得f=0.080.10,取 f=0.09;1*6代入數(shù)據(jù)arctan3.77*29arcta n0.095.14因?yàn)?w ,所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5螺桿的穩(wěn)定性校核千斤頂?shù)淖畲笊?/p>

6、升高度H=200mn則螺桿的最大工作長(zhǎng)度L 200H螺母2h 1 l退刀槽式中 H螺母螺母高度(mm), H螺母=58mm;h1符號(hào)參見(jiàn)參考文獻(xiàn)1圖3.1 ;l退刀槽螺桿與手柄座相接處額尺寸，查手冊(cè)知，I退刀槽=10.5mm假設(shè)手柄直徑為 d1=26m m由尺寸經(jīng)驗(yàn)公式 h1=(1.82)d 1=46.854mm取 h1=50mm則L=200+29+50+10.5=289.5mm則螺桿的柔度式中丄 4 Lid1長(zhǎng)度系數(shù)，對(duì)本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則可取=2；1 螺紋小徑，d1=25mm螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑(mm),i牛，其中A為危險(xiǎn)截面的面積(mnn)。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算4*2* 28

7、9.525對(duì)于45#調(diào)制鋼，此時(shí)螺桿穩(wěn)定的臨界載荷 Fc為:2EI92.6490式中EFc2(L)2螺桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼 E=2.07 x 105MPa螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩(mn4).代入數(shù)據(jù)計(jì)算Fc2 *2.07 1054* 2542(2*289.5)148782.9N64那么，由壓桿穩(wěn)定條件Fc148782.9F 400003.722.5故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。四、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺母外徑 D 1.5d=1.5 x 32=48mm; 螺母凸緣外徑 D3 1.4D2=1.4 x 48=67.2mm;螺母凸緣厚 b=(0.20.3)H=(0.20.3) x 58=11.6

8、17.4mm,取 b=15mm五、手柄設(shè)計(jì)加在手柄上的力需要克服螺紋副之間的摩擦阻力矩 Ti和托杯支撐面間的摩 擦力矩T2。設(shè)加在手柄上的力Fi=300N手柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)i,則有Fi Li = Ti+T2。對(duì) 于Ti和T2，有TiF tan()d2 40000* tan(3.77 5.i4)*-29 90929.3N mm2 2T fF D (24)3 (Di 2)3T 2223 D (24)2 (Di 2)2公式中的符號(hào)見(jiàn)參考書(shū)i圖3.2和圖3.3。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，D (i.6i.8)d (i.6i.8) 32 5i.257.6mm取 D=55mm;Di (0.6 0.8)d (0.6 0.8)

9、32 i9.2 26.6 mn,取 D=25mm托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇 Q235摩擦因數(shù)f=0.i2,則fF D (24)3 (Di 2)30.i2 * 40000 * 53 2799380N mm * 3 D (2 4)2 (Di 2)23532 2 7 2那么手柄長(zhǎng)度 Li TT2 90929.3 99380 634.4mm，取 Li =200mm加套筒長(zhǎng) Fi300500mm設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為c，查參考文獻(xiàn)2表i0.i, s 225MPa，查參考文獻(xiàn)3，得si.5 2，則b =ii2.5i50MPa取 b =i25MPa則手柄直徑di應(yīng)滿足TiT232Ji T2)Wzdi3b，

10、轉(zhuǎn)化為:24.9mm3 32* (90929.3 99380)X*i25取手柄直徑di=26mm六、底座設(shè)計(jì)螺桿下落至底面，再留2030mm的空間，底座鑄造起模斜度i:i0，壁厚i0mm。由經(jīng)驗(yàn)公式，S=(i.52) =i2i6mm取 S=i6mm各符號(hào)見(jiàn)參考書(shū)i 圖3.2和圖3.3。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，C5=i28mmD=i.4D5=i.4*i28=i79.2mm。結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力：400003.24 MPap2 2-(D4 D5)4有結(jié)果可知，千斤頂在最大載荷下,(179.221282)4可以在木材上使用。底面材料選擇鑄鐵HT100， 查表得鑄鐵件壁厚為 1020mm時(shí)， b

11、 100MPap(0.4 0.5) b (0.4 0.5)*100(40 50)MPa 。顯然，p p，下表面強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。上表面校核:blD22) 4* 40000*(67.22482)2303MPa，查參考文獻(xiàn)4表B.4，(T b=195MPa,b1 (T b o故上表面滿足強(qiáng)度要求。七、其余各部分尺寸及參數(shù)(符號(hào)見(jiàn)參考書(shū)1圖3.2和圖3.3)Dt(2.0 2.5)d(2.0 2.5)* 3264 80 mm，取 DT =76mryiD (1.6 1.8)d(1.6 1.8)* 3251.2 57.6mm，取 D=55mmD1(0.6 0.8)d(0.6 0.8)* 3219.2 25

12、.6mm，取 D1 =24mm;h (0.8 1)D(0.8 1) * 5544 55mm，取 h =55mrph (1.8 2)d1(1.8 2) * 26 46.8 52mm，取 h =50mmh2(0.6 0.8)D1(0.6 0.8)*2414.4 19.2mm，取 h2=18mmd3(0.25 0.3)D1(0.25 0.3)* 246 7.2mm，取 d3=6mma 6 - 8mm，取 a=6mmt 6 8mm，取 t =6mm固定托盤(pán)用的擋圈內(nèi)徑8mm,外徑 26mm,厚5mm；螺釘 GB/T5783 - 2000A M8 X10。螺桿底部擋圈內(nèi)徑 8mm外徑34mm厚5mm螺釘 GB/T5783 - 2000A M8 X6。 緊定螺釘 GB/T71-1985 M8 X 20。其余鑄造圓角，取R=2mm底座高度為284mm裝配后千斤頂?shù)纳捣秶鸀?14614mm 螺旋起重器(千斤頂)裝配圖見(jiàn) A3圖紙。八、參考資料1 張豐，宋寶玉機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)指導(dǎo)書(shū)北