機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)千斤頂.doc

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)題目：設(shè)計(jì)螺旋起重器（千斤頂） 系別：班號(hào)： 姓名： 日期： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)任務(wù)書(shū)題目：設(shè)計(jì)螺旋起重器任務(wù)簡(jiǎn)要：螺旋起重器是一種簡(jiǎn)單的起重裝置，用手推動(dòng)手柄即可提升重物。它一般由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所組成。螺旋起重器是一種以人力起重的簡(jiǎn)單機(jī)械，主要用于起升重物，這種起重器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，易于自鎖，主要缺點(diǎn)是摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（一般為30%至40%），磨損快，壽命低，傳動(dòng)精度低。 目 錄一、已知條件-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

2、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-43.5 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-8一、 已知條件題號(hào)：3.1.3起重量FQ=50KN，最大起重高度H=150mm。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表10.2得s=355MPa, b=600MPa。查參考文獻(xiàn)1表5.9得,取=110MPa; b=600MPa。由于千斤頂屬于低速重載的情況，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、

3、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3（考慮速度低），查參考文獻(xiàn)1表5.9得螺母材料的許用切應(yīng)力,取=35MPa；許用彎曲應(yīng)力b=4060MPa, 取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：對(duì)于梯形螺紋，有h=0.5p,那么耐磨性條件轉(zhuǎn)化為： 式中 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/;p材料的許用壓強(qiáng)，MPa;查機(jī)械設(shè)計(jì)表5.8，得p=1825MPa，人力驅(qū)動(dòng)p值可增大20%，則p=1825MPa。取p=25MPa，對(duì)于整體式螺母，取=2.0，那么有。查參考文獻(xiàn)4表11.4，試取公稱(chēng)直徑

4、d=36mm,螺距p=6mm,中徑d2=33mm,小徑d1=29mm,內(nèi)螺紋大徑D4=37。 3.2 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T1的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩T1。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為 對(duì)于梯形螺紋該式可化為 式中 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(N)； T1螺桿所受轉(zhuǎn)矩(N·mm),。代入數(shù)據(jù)，而選擇d1=29mm,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

5、條件為： 式中 F軸向載荷(N)； D4螺母螺紋大徑(mm); Z螺紋旋合圈數(shù)，Z取10； 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 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： 式中 l彎曲力臂，； 其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計(jì)算 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： 式中 螺紋螺旋升角（°），當(dāng)量摩擦角(°); 螺紋線數(shù)，n=1; 螺紋導(dǎo)程(mm); 螺紋中徑(mm);當(dāng)量摩擦系數(shù),查機(jī)械設(shè)計(jì)表5.10，得=0.080.10,取=0.09;代入數(shù)據(jù) 因?yàn)?，所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5 螺桿的穩(wěn)

6、定性校核 千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=150mm.則螺桿的最大工作長(zhǎng)度 式中 螺母高度(mm)，=60mm;符號(hào)參見(jiàn)參考文獻(xiàn)1圖3.1；螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊(cè)知，=18mm。 假設(shè)手柄直徑為d1=26mm,由尺寸經(jīng)驗(yàn)公式h1=(1.82)d1=46.854mm取h1=50mm,則 L=150+30+50+18=248mm則螺桿的柔度 式中 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； d1螺紋小徑，d1=29mm。 i螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑(mm),其中A為危險(xiǎn)截面的面積(mm2)。代入數(shù)據(jù)計(jì)算 對(duì)于45#調(diào)制鋼，此時(shí)螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為： 式中 E螺桿材料的彈性模量，對(duì)

7、于鋼 E=2.07×105MPa； I螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩(mm4),；代入數(shù)據(jù)計(jì)算 那么，由壓桿穩(wěn)定條件 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D21.5d=1.5×36=54mm; 螺母凸緣外徑D31.4D2=1.4×54=75.6mm; 螺母凸緣厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×60=1218mm，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T1和托杯支撐面間的摩擦力矩T2。設(shè)加在手柄上的力F1=250N，手柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，則有F1 L1 = T1 + T2。對(duì)于T1和T2，有N

8、·mm公式中的符號(hào)見(jiàn)參考書(shū)1圖3.2和圖3.3。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，mm,取D=60mm; mm，取D1=25mm。托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q215，摩擦因數(shù)f=0.12,則 那么手柄長(zhǎng)度，取=300mm,加套筒長(zhǎng)800mm。設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為，查參考文獻(xiàn)2表10.1,，查參考文獻(xiàn)3,得，則=112.5150MPa,取=125MPa。則手柄直徑d1應(yīng)滿足 ，轉(zhuǎn)化為： 取手柄直徑d1=28mm。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1:10，壁厚。由經(jīng)驗(yàn)公式，S=(1.52)=1216mm,取S=16mm。各符號(hào)見(jiàn)參考書(shū)1圖3.1和圖3.2。D5由結(jié)構(gòu)

9、設(shè)計(jì)確定，D5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm，取D4 =180結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力： MPa底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為1020mm時(shí)，。顯然，底面強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)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），取=80mm；，取D=60mm；，取=24mm;，取=54mm;，取=76.5mm;，取=52mm；，取=52mm；，取=18mm；，取=6mm；，取=8mm；，取=8mm。固定托盤(pán)用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑38mm，厚5mm；螺釘。螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑38mm，厚5mm；螺釘 。緊定螺釘 GB/T71-1985 M8×20。其余鑄造圓角，取R=4mm。底座高度為240mm螺旋起重器（千斤頂）裝配圖見(jiàn)A2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).北京：高等教育出版社，2009.102宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).北京：高等教育出版社，