螺旋千斤頂課程設(shè)計計算書

1、螺旋千斤頂設(shè)計計算說明書院 系 專業(yè)年級 設(shè) 計 者 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 成 績 2011年12月 1日螺旋千斤頂設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)年級機械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計題目：設(shè)計螺旋千斤頂設(shè)計條件：1、最大起重量F =120kN；2、最大升距H =160 mm。設(shè)計工作量：繪制出總裝配圖一張，標注有關(guān)尺寸，填寫標題欄及零件明細表；編寫設(shè)計計算說明書一份。目錄1螺桿的設(shè)計與計算2 1.1螺桿螺紋類型的選擇2 1.2選取螺桿材料2 1.3確定螺桿直徑2 1.4自鎖驗算2 1.6螺桿強度計算2 1.7穩(wěn)定性計算21.7.1計算柔度21.7.2計算穩(wěn)定性22螺母設(shè)計與計算2 2.1選取螺母材料2 2.2確

2、定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)U22.2.1求螺母高度H22.2.2螺紋工作圈數(shù)u22.2.3螺母實際高度H2 2.3校核螺紋牙強度2 2.4 結(jié)構(gòu)要求23托杯的設(shè)計與計算24手柄設(shè)計與計算2 4.1手柄材料2 4.3手柄直徑DP2 4.4 結(jié)構(gòu)25底座設(shè)計2螺旋千斤頂設(shè)計計算及說明結(jié)果1螺桿的設(shè)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，常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角=30，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動。故選梯形螺紋，它的基本牙形按GB/T5796.12005的規(guī)定。1.2選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。1.3確定螺桿直徑按

3、耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準選取相應(yīng)公稱直徑d、螺距p及其它尺寸。d2根據(jù)國家規(guī)定=1.22.5，取=1.5（梯形螺紋）；h=0.5p；查教材表5-12，p取20Mpa，又由于=1.52.5,則P可提高20%，所以P=(1+20%)20=24MPa。故，d2 =46.1mm查機械設(shè)計手冊，d取46mm則p=8mm， d1=37mmd2=42mm 1.4自鎖驗算自鎖條件是yrv，式中：y為螺紋中徑處升角；rv為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角rv=arctanmv，但為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1。查教材表5-12，f取0.09y =arctan(n p /p d2)=

4、arctan 16/(3.1425.5) =4.285rv=arctan（f/cos）=arctan 0.09/cos(30/2)=5.323故，y40，所以需要進行穩(wěn)定性校核。1.7.2計算穩(wěn)定性（1）計算臨界載荷Fcr查教材公式5-51，E=2.06105MPaFcr=723694.8N(2) 穩(wěn)定性計算=6 2.5 4滿足穩(wěn)定性條件2螺母設(shè)計與計算2.1選取螺母材料螺母材料一般可選用青銅，對于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。2.2確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度H=d2，螺紋工作圈數(shù)，考慮退刀槽的影響，實際螺紋圈數(shù)u = u+1.5(u應(yīng)圓整)?？紤]到螺

5、紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，否則應(yīng)改選螺母材料或加大d。螺母高度由下式計算：H= up。2.2.1求螺母高度HH =d2 =1.542=63mm2.2.2螺紋工作圈數(shù)u=7.87510，符合要求u = u+1.5 =7.875+1.5=9.375u應(yīng)圓整, u取92.2.3螺母實際高度HH= up=98=72mm2.3校核螺紋牙強度一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其它尺寸見圖13。必要時還應(yīng)對螺母外徑D3進行強度驗算。查教材公式5-48,5-49，螺紋牙的剪切強度和彎曲強度條件分別為：；式中：b為螺紋牙根部的厚度，對于梯形螺紋，b=0.65p=5

6、.2為彎曲力臂，=（D-D2）/2=3.3;查手冊表3-8，D=d+0.5=47mm, D2=42mm查表5-13，取35Mpa, 取50Mpa故，= =17.37MPa35 Mpa=33.07Mpa50Mpa滿足強度條件2.4 結(jié)構(gòu)要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問的配合常采用或等配合。為了安裝簡便，需在螺母下端（圖13）和底座孔上端（圖17）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應(yīng)裝置緊定螺釘（圖11），緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為612mm。螺母的相關(guān)尺寸計算 查手冊表3-8，D=d+1=47mmD3= (1.61.8)D =1.747mm=79.9mmD4= (1.31.4

7、)D3=1.479.9mm=111.86mmH=72mm a=H/3=72/3=24mm3托杯的設(shè)計與計算托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結(jié)構(gòu)尺寸見圖14。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。當(dāng)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，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。 p（式1-1）式中：p許用壓強，應(yīng)取托杯與螺桿材料p的小者。p取23.6MpaD10=(2.42.5)d=2.446=11

8、0.4mmD11=(0.60.7）d=0.6546=29.9mmD13=(1.71.9)d=1.846=82.8mmD12= D13-(24)=82.8-3=79.8mm故 =22.9Mpa23.6Mpa4 手柄設(shè)計與計算4.1手柄材料常用Q235和Q215。4.2手柄長度Lp板動手柄的力矩：KLp=T1+T2則（式1-2）式中：K加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150250N，工作時間較長時為100150N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩，T1=120103tan(4.285+5.323) 25.5/2 Nmm =256839NmmT2托杯與軸端支承面的摩擦力矩，T2 = (D12+D1

9、1) fF/4。 (查教材表5-5摩擦因數(shù)f=0.09) =(79.8+29.9)0.09120/4=1184760Nmm則 (K取200) =7207 mm手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長度還應(yīng)加上+（50150）mm。手柄實際長度不應(yīng)超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。因此，手柄實際長度=+100=7207+41.4+100=7348.4mm4.3手柄直徑dp把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑dp，其強度條件為 sF（式1-3）故dp=49.65mm 式中：sF手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q215和Q235時，sF=

10、120Mpa。4.4 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，在手柄兩端面應(yīng)加上擋環(huán)（圖16），并用螺釘或鉚合固定。圖中尺寸：dp =12.41mmdp+(610)= dp+8=49.65+8=57.65mm 取整為585 底座設(shè)計底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200），鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此將其外形制成110的斜度。底座結(jié)構(gòu)及尺寸如圖17圖中取10mm，r取5mm，R取8mm；H1=H+（1428）mm =160+20=180mm H-a=48mm D6=D3+（510）mm =79.9+7=86.9mmD7=D6+=86.9+

11、=122.9mmD8= =302.5mm式中：sp底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對于木材，取sp=22.5MPa。參考資料：1蒲良貴 紀明剛.機械設(shè)計M.8版.北京:高等教育出版社,2006.2吳宗澤.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊M.3版.北京:高等教育出版社,20063孫維連.工程材料M.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，20054孫恒等.機械原理M.7版.北京：高等教育出版社，2006選梯形螺紋選45鋼d=46mmp=8mmd1=37mmd2=42mmy=4.285rv=5.323yrv-1滿足自鎖條件1.5t=7.5mmd4=36.5mmD13=82.8(1.41.6)d=69mm0.25d=11.5mmd+(610)=54mmT=256839.4Nmm=355Mpas=101.42MPasca=87.12MPascas滿足強度條件I=91951i=9.25mml=254mm=2E=2.06105MPas=54.91Fcr=723694.8N =6 2.5 4滿足穩(wěn)定性條件選青銅u=7.875u=9H=72mm17.37Mpa 33.07Mpa滿足強度條件倒角C2D=47mmD3=79.9mmD4=111.86mma=24