螺旋起重器(千斤頂)設計任務書

1、下載可編輯.專業(yè) .整理 .螺旋起重器（千斤頂 ）設計任務書題 目：螺旋起重器的設計學生姓名：王欣學 號: 12125736扌旨導教師：_ 傅燕鳴專 業(yè)：機械工程與自動化下載可編輯.專業(yè) .整理 .上海大學機電工程與自動化學院設計期限：2014年9月18日-2014年10月16日下載可編輯.專業(yè) .整理 .目錄設計目的1 設計步驟及注意事項11. 螺桿的設計與計算21.1 螺桿螺紋類型的選擇21.2 選取螺桿的材料21.3 確定螺桿直徑21.4 自鎖驗算3 1.5 結構3 1.6 螺桿強度計算41.7 穩(wěn)定性計算42. 螺母的設計與計算52.1. 選取螺母材料52.2. 確定螺母高度及螺紋工作

2、圈數(shù)52.3. 校核螺紋牙強度52.4. 螺母外徑的計算63. 托杯的設計與計算74. 手柄的設計與計算84.1. 手柄材料8 4.2. 手柄長度8 4.3. 手柄直徑8 5. 底座的設計及計算96. 其他9 7. 效率計算9下載可編輯設計過程及說明設計結果.專業(yè) .整理 .設計目的（1） 熟悉螺旋傳動的工作原理，掌握螺旋傳動的設計過程和方法，培養(yǎng)機械結構設計能力，初步了解機械設計的一般程序。（2） 學會綜合運用所學知識，培養(yǎng)獨立解決工程實際問題的能力。（3） 培養(yǎng)查閱機械設計手冊及有關技術資料和正確使用國家標準、一般規(guī)范的能力，為課程設計及解決機械設計的實際問題打下一定基礎。設計步驟及注意事

3、項圖1 螺旋千斤頂1托杯；2 螺釘；3 手柄；4 檔環(huán)；5 螺母 ; 6緊定螺釘；7 螺桿；8 底座；9 檔環(huán)下載可編輯設計過程及說明設計結果.專業(yè) .整理 .如上圖所示，螺旋起重器（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，螺桿下端設置安全擋圈，以防止螺桿全部旋出。螺桿千斤頂應具有可靠的自鎖性能。在進行螺旋起重器設計時，有些零件（如螺桿和螺母）的主要尺寸是通過理論計算確定的；有些零件的尺寸是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)、結構需要和工藝條件決定的；還有一些零件是按照標準規(guī)格選出的。

4、后兩種情況，必要時要進行相應的強度校核。1.螺桿的設計與計算1.1螺桿螺紋類型的選擇螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，千斤頂常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角a =300，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的基本牙形按gb/t5796.1 2005的規(guī)定。千斤頂?shù)淖枣i行能要好，所以用單線螺紋。因此選用的螺桿螺紋是牙形角a =30o的單線梯形螺紋。螺桿材料常用q235 q275 40、45、55等。在此選用的是q275 1.2選取螺桿的材料螺紋中徑按螺母螺紋牙面的耐磨性計算，對于梯形螺紋或矩形螺紋，h=0.5p，則有d20.8 ?。式中，=1.5，螺母材料為鑄鋁青銅，故取p =20m

5、pa對于梯形螺紋，可根據(jù)d2的計算值查表4-5及表4-6確定螺桿的標準中徑d2、大 徑d、小徑d3，螺母的標準中經(jīng)d2 （=d2）、大徑d4、小徑d、 以及螺距p。1.3確定螺桿直徑螺桿螺紋中徑d2 。宀穢50；。31- 156mm根據(jù)求得的此螺紋中徑，查表gb/t5796.32005?。貉佬谓莂 =30的單線梯形螺紋螺桿材料：q275s 275mpa =1.5 p=20mpa 螺桿尺寸：d 36mm d232. 5mm d329mm 螺母尺寸：d437 mm 螺桿的標準中徑d232. 5mm，大徑d 36mm,小徑d2 32. 5mm 下載可編輯.專業(yè) .整理 .?符合自鎖條件1.5結構螺桿

6、上端用于支承托杯1并在其中插裝手柄3, 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，dk dp 十0.5mmo由后面的計算可知手柄的直徑dp=24mm,所以dk 24 0.5 24.5mm為了便于切制螺紋，螺紋上端應設有退刀槽。退刀槽的直徑d4應比螺桿小徑d1小。d428. 5mrnio退刀槽的寬度可取為b=1.5p=9mm 為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(gb/t891-1986) d 50mm,h 5mm , 擋 圈用緊定螺釘(gb/t68-2000) m8 20固定在螺桿端部。d3

7、29mm。螺母的標準中徑d?( d?) 32.5mm,大徑d4 37mm,小徑di 30 mm 螺距p 6mm 1.4自鎖驗算自鎖條件是入w? v式中：入為螺紋中徑處升角；? v為摩擦角 ( 非矩形螺紋應為當量摩擦角 ? v=tan-1fv, 為保證自鎖， 螺紋中徑處升角至少要比摩擦角小1 ,即? v-x i 。f取0.08。arcta n np d2arcta n 1 6 3. 14 32. 5 3. 363 f0.08arcta n - arcta n - 4.73coscos15d130mm p=6mm /2 15 f 0.08 入3. 363 4.73 符合自鎖條件dk24. 5mm

8、d4下載可編輯.專業(yè) .整理 .1.6螺桿強度計算螺桿工作時，扭矩產(chǎn)生剪應力，軸向力產(chǎn)生正應力。按第四強度理論，危險剖面的強度按下式進行校核：“ 辛2 3曙尸其中，f為螺桿所受的軸向壓力(n); 螺桿所受的扭矩 (n?mr) d2t f tan( ) ，式中為螺紋中徑處升角，為當量摩擦2角；為螺桿材料的許用應力(mpa,由前面可知螺桿的材料是q275, 查表得其屈服強度s 275mpa, 所以其許用應力 s，由于千斤頂?shù)妮d荷是穩(wěn)定的，許用應力取最大值有3 527591.7mpa 。3 3計算：t f tan( )並232 545500 tan( 3. 363 4. 73 )2105136. 4

9、8n ? mm貝u有：ca ( 仆廠嚴 )2cay d計3 df4 45500、2 c z 16 105136. 48 2丿2 )2 3 (- 3)2斗29229372. 3mpa二ca ，符合強度計算的條件。1.7穩(wěn)定性計算細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性，計算時應注意正確確定螺桿長度系數(shù)卩。當螺桿的柔度入s v 40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。長度系數(shù)=2, 91.7mpat=105136.5 n ? mmca 72.3mpaca ，符合強度計算的條件下載可編輯.專業(yè) .整理 .d3螺桿危險截面的慣性半徑i 一7.25mm,螺桿工作長度4hl

10、l b _ 200 + 54 + 24.5 = 278.5mm，貝u 柔度2s j 76.83mn。因此螺桿s 56.42mm,圓整之后取d=60mm d=60mm 螺母凸緣支承面上的擠壓強度條件為4f (df - d2) 式中，p為螺母材料的許用擠壓應力, p =1.51.7 b為許m f(d1d) / 4 pw 1.52 d) da2 / 6 da2b 式中，a為螺母凸緣厚度。解之求的a 15.23 mn, 所以近似取a=16mm a=16mm 螺母凸緣根部的剪切強度條件為f da d 75.89mm d=76mm 下載可編輯.專業(yè) .整理 .式中，為螺母材料的許用剪切應力。由該公式計算得

11、?強度條件完全符合。3.托杯的設計與計算托杯用來承托重物，可用鑄鐵鑄成，也可用q235鋼模鍛成，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觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，d3 0.6 d3 取23mm d6 1.7 d6 取65mm d5 2.4 d5 取90mm d7 d6 d7 取62mm d3 d3 d3=23mm d6=65mm d5=90mm d=62mm d)=23.5mm b=54mm8 10 mm 這里取10mm s=1.5p=9mm 托杯下端面的設計應滿足: 另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度, 托杯的主要尺寸按經(jīng)驗公式計算

12、并圓整。d0取23. 5mm b 1.4 1.6 dmm b 54mm. f da 45500 60 16 15.09mpa 30 40mpa 強度符合條件 0. 7 dmm 1.9 dmm 2. 5 dmm 2 4 mm 0. 5mm =10mm s=9mm 下載可編輯.專業(yè) .整理 .4f d2d2_ 4 45500 3.14 0. 06220. 0235217. 48mpa p 強度符合下載可編輯.專業(yè) .整理 .4.手柄的設計與計算4.1. 手柄材料常選用碳素結構鋼q235或q2754.2. 手柄長度扳動手柄的力矩應與阻力矩平衡，即p p 1 2。式中，fp為扳動手柄的里，通常取150

13、200n之間；，t2分別為螺旋副，螺桿端面與托杯之間的摩擦阻力矩，按下式計算d 2ti fta n v 105. 14 n m21 d3 d01 0.06230.0235t，ff 打 號0. 12 45500 - 2- n m3 d2 ：0 3 0.062 0.023562.3n mmt1105. 14 62. 3 cm o則lpm 956. 8mmp175考慮螺桿頭部直徑及手握的長度，手柄的實際長度為lplpe 50 150 mmp p 2lp取1090mm為了減少起重器的存放空間，一般取實際手柄長度不大于起重器的高度，當起重量較大時，可在手柄上套一長套管以增大力臂，達到省力的目的。4.3.

14、 手柄直徑手柄直徑dp按彎曲強度設計，即dp 3 1 ，0.1 p式中，p為手柄材料的許用彎曲應力，按p s計算，p p 1.5 2p取150mpadp31 23. 34mm 圓整之后取24mmp 0. 1 150lp =1090mm dp=24mm下載可編輯.專業(yè) .整理 .下載可編輯.專業(yè) .整理 .5. 底座的設計及計算底座材料選用ht150, 鑄鐵壁厚10mm。其主要尺寸根據(jù)經(jīng)驗公式求得。h=l+(1520)=220mm d8=d+(510)=65mm cb=d8+h/5=109mm式中，p為接觸面材料的許用擠壓應力，木材為24mpa取2mpa6. 其他h h1. 螺母與底座的配合常用h7或h11。h7 hn 2. 為防止螺母轉(zhuǎn)動，應設緊定螺釘。3. 為防止托杯脫落和螺桿旋出螺母，在螺桿上，下兩端安裝安全擋圈。4