機(jī)械設(shè)計(jì)螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說明書天津大學(xué)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)大型作業(yè)編號(hào)06螺旋千斤頂作業(yè)任務(wù)書 姓名 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 年級(jí) 班級(jí) 設(shè)計(jì)完成日期 2012 年 11 月 25 日指導(dǎo)教師 一、題目：螺旋千斤頂原始數(shù)據(jù):（請(qǐng)?jiān)谥付ǖ脑O(shè)計(jì)方案編號(hào)后劃）題目設(shè)計(jì)方案12345678910最大起重量 20253035404550556065最大起升高度150160170180190200210220230240二、機(jī)構(gòu)簡圖 圖1三、工作量1、總裝配圖一張；2、計(jì)算說明書一份。四、參考資料螺旋千斤頂設(shè)計(jì)指導(dǎo)書目錄1、選題及設(shè)計(jì)方案-32、設(shè)計(jì)目的-33、螺旋千斤頂計(jì)算說明書-43.1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算-43.2螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算-63.3螺桿穩(wěn)定性驗(yàn)算-

2、83.4托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算-83.5手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算-93.6底座設(shè)計(jì)與計(jì)算-113.7千斤頂?shù)男?124、參考資料-12選題及設(shè)計(jì)方案題目螺旋千斤頂方案最大起重量最大起升高度645200設(shè)計(jì)目的1、熟悉螺旋千斤頂?shù)牡墓ぷ髟砼c設(shè)計(jì)計(jì)算方法；2、運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決設(shè)計(jì)中所遇到的具體實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力，以及初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決材料的選擇、強(qiáng)度和剛度計(jì)算、制造與裝配工藝等方面的問題；3、熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)資料，學(xué)會(huì)查閱手冊(cè)和運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)；螺旋千斤頂計(jì)算說明書計(jì) 算 及 說 明結(jié) 果螺旋千斤頂主要零件有螺桿、螺母、托杯、手柄和底座。設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)：最大起重量F=45kN，最大起升高度H=

3、200mm。螺旋千斤頂設(shè)計(jì)步驟如下：1、 螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算： (1)螺紋的牙型 選用矩形螺紋，采用內(nèi)徑對(duì)中配合選擇H8/h8，在計(jì)算強(qiáng)度時(shí)不考慮螺紋的徑向間隙。 (2)材料 選用45鋼。 (3)螺紋直徑 螺桿工作時(shí)，同時(shí)受壓力和轉(zhuǎn)矩的作用，因此它 的計(jì)算可近似按緊螺栓連接的計(jì)算公式求出螺紋內(nèi)徑，即： 式中為螺桿許用壓應(yīng)力，經(jīng)查閱，45鋼的屈服極限 ，取安全因素S=4，得： 。 對(duì)于矩形螺紋，先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得螺距P的近似值=6.775mm，然后參照梯形螺紋標(biāo)準(zhǔn)，取P=6mm。螺紋牙高度h=P/2=3mm。 故螺桿直徑 ： 圓整后取數(shù)d=36mm。 (4)自鎖驗(yàn)算 當(dāng)量摩擦角 由于螺桿和螺母的材

4、料分別選用45鋼和錫青銅， 故取（0.080.10），又因?yàn)榫匦温菁y牙頂角，所以求得 螺紋中徑 螺紋中徑升角 滿足 所以，滿足自鎖條件，自鎖可靠。(5)螺桿結(jié)構(gòu)螺桿上端用于支承托杯和在其中插裝手柄，因此需加大直 徑，其結(jié)構(gòu)見圖1。圖1 手柄孔徑根據(jù)手柄直徑確定， mm（見手柄的設(shè)計(jì)與計(jì)算）。為了便于切制螺紋，螺桿上應(yīng)有退刀槽，退刀槽的直徑應(yīng)比 小約0.20.5mm（選取0.5），寬度為1.5P=1.56=9mm。 所以，退刀槽尺寸為：為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)設(shè)計(jì)倒角，尺寸為C2。為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出，在螺桿的下端必須安置鋼制擋圈，擋圈用螺釘固定在螺桿端部。擋圈直徑為 d0=d

5、+5=41mm擋圈厚度612mm 選取8mm螺釘直徑為 d=0.2536=9mm選用GB/T68-2000 M1045開槽沉頭螺釘。 (6)強(qiáng)度校核 螺桿工作時(shí)承受軸向壓力F和轉(zhuǎn)矩T的聯(lián)合作用，根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出其危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力,令其滿足 其中，T=4533/2tan() =117.93(Nm) =101.43MPa 因此強(qiáng)度符合要求。2、 螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算 (1)材料 選用錫青銅 牌號(hào)ZCuSn10Pb1 (2)螺紋圈數(shù)Z和螺紋高度 螺紋圈數(shù)Z和螺母高度 螺母的螺紋圈數(shù)通常根據(jù)螺紋牙 間壓力條件求出，即 式中，螺紋中徑；螺紋牙高度h=3mm；螺紋牙表面許用壓強(qiáng)取 P =25MPa(18

6、25MPa)，帶入求得 故取Z=6。滿足Z。考慮到退刀槽，實(shí)際螺紋圈數(shù) =6+1.5=7.5 螺母高 =P=7.56=45mm螺母尺寸參照?qǐng)D2。圖2其中 （系數(shù)取1.611）（系數(shù)取1.310） (3)螺母與底座的配合 螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱面配合采用H8/n7。螺母下端和 底座孔上端均加工出倒角，倒角尺寸為C2。同時(shí)安置緊定螺釘防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，緊定螺釘選(M6M12)，根據(jù)起重45kN取GB/T711985 開槽錐端緊定螺釘3、螺桿穩(wěn)定性驗(yàn)算螺桿穩(wěn)定的條件為 式中，為螺桿穩(wěn)定性計(jì)算安全因數(shù)；為螺桿穩(wěn)定性安全因數(shù)（）,為螺桿的臨界載荷。螺桿的長細(xì)比 其中，長度系數(shù)；螺桿最大受壓長度l可按將重

7、物舉到最大起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度計(jì)算，即 280mm (系數(shù)取1.514)危險(xiǎn)截面慣性半徑 =7.5因此， 對(duì)于的淬火鋼 進(jìn)而可得 螺桿穩(wěn)定性安全因數(shù) 所以，螺桿穩(wěn)定合格。3、 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1) 材料 碳鋼Q235模鍛制成(2) 托杯結(jié)構(gòu)見圖3。 取壁厚 托杯高度 （系數(shù)取1.556）圖3 其中 （系數(shù)取0.611）； （系數(shù)取2.444）。為了使其與重物接觸良好，防止重物滑動(dòng)，在托杯上表面制出 切口和溝紋。 為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝置擋板，擋板尺寸，螺釘選用GB/T57832000 六角頭全螺紋螺栓。直徑的配合取H11/a11。 當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托杯和重物

8、都不轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在起重時(shí)，托杯底部與螺桿的接觸面間有相當(dāng)滑動(dòng)。為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面要限制接觸面間的壓力，取許用壓力為P=18MPa(1520MPa)，由此可確定托杯直徑為 故選擇 4、 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算 (1)材料 Q235 (2)手柄長度 見圖5。 扳動(dòng)手柄的轉(zhuǎn)矩必須克服螺紋副的螺紋力矩和螺桿與托杯間的摩擦力矩，即 ，則式中，K為施加于手柄上的臂力，間歇工作時(shí)約為150250N。 在有潤滑的條件下。手柄長度應(yīng)滿足 =0.725m(K取240N)圖4考慮螺桿頭部尺寸及手握長度，取手柄實(shí)際長度 =800mm(選取64mm) 不應(yīng)超過千斤頂?shù)淖钚「叨?，所以將手柄的?shí)際長度改為3

9、00mm，另外加套筒，套筒長500mm。 (3)手柄直徑 把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定直徑，其強(qiáng)度條件為 式中，為許用彎曲應(yīng)力，120MPa求出 則取 則螺桿設(shè)計(jì)計(jì)算中的手柄孔徑 (4)手柄結(jié)構(gòu) 手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端應(yīng)加上擋環(huán)，并用螺釘或鉚釘固定，其結(jié)構(gòu)見圖5。圖5擋環(huán) 厚度 沉頭螺釘 所以選擇 GB/T68-2000 M820 開槽沉頭螺釘6、底座設(shè)計(jì)與計(jì)算 (1)材料 鑄鐵HT100(2)尺寸設(shè)計(jì)，見圖6。鑄件的壁厚=10mm。為了增加底座的穩(wěn)定性，錐度按1：5設(shè)計(jì)，各部分尺寸如下（取20mm）（取8mm） 76mm取84.1mm時(shí)滿足錐度要求。 式中，為底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對(duì)于木材，取22.5MPa。7、千斤頂?shù)男?=0.247（一般） 符合要求。原始數(shù)據(jù)：F=45kNH=200mm矩形螺紋配合H8/h8材料45鋼h=3mmd=36mm滿足自鎖條件退刀槽擋圈d0=41mmh0=8mm螺釘M1045強(qiáng)度符合要求材料錫青銅Z=6=45mm緊定螺釘 螺桿穩(wěn)定材料Q235螺釘配合