螺旋千斤頂課程設計報告書

1、螺旋千斤頂設計計算說明書院 系 專業(yè)年級設計者指導教師成 績2010年11月1日目錄螺旋千斤頂 -1 -目錄 -2 -設計任務書 -3 -一、千斤頂材料的選擇 -4 -1.1 、托杯、底座和手柄材料的選擇 -4 -1.2 、螺母和螺桿材料的選擇 -4 -二、螺紋類型的確定 -4 -2.1 、螺紋的選擇 -4 -三、零件尺寸的計算 -5 -3.1 、螺桿 -5 -3.1.1 、螺桿直徑及螺紋的計算 -5 -3.1.2 、自鎖性的驗證 -6 -3.1.3 、螺桿強度的驗證 -6 -3.1.4 、螺桿穩(wěn)定性的驗證 -7 -3.1.5 、螺桿柔度 -8 -3.2 、螺母 -8 -3.2.1 、螺母設計

2、與計算 -8 -3.2.2 、螺母螺紋牙的強度計算 -9 -3.2.3 、安裝要求 -9 -3.3 、托杯的尺寸計算 -10 -3.4 、手柄 -11 -3.4.1 、手柄的設計與計算 -11 -3.4.2 、結構 -11 -3.5 、底座設計 -11 -參考文獻： -12 -設計題目：螺旋千斤頂千斤頂結構簡圖:設計條件:1、最大起重量 F = 40kN ;2、最大升距H =200mm3、低速。設計工作量:設計任務書繪制出總裝配圖一，標注有關尺寸，填寫標題欄及零件明細表;編寫設計計算說明書一份。千斤頂材料的選擇千斤頂屬于傳力螺旋傳動，這種螺旋傳動類型主要是承受很大的軸向力，為間歇性工作方式，

3、每次的工作時間較短，工作的速度也不高，而且要求有自鎖能力。千斤頂的組成零件有托杯，螺釘，手柄，擋環(huán)，螺母，緊定螺釘，螺桿，底座，擋環(huán)。對于螺 釘，擋環(huán)等零件，屬于標準件，可以根據要求，選取適當的型號。而對于托杯，手柄，螺母，螺桿, 底座，需要進行具體的設計。1.1、托杯、底座和手柄材料的選擇對于托杯和底座，我們可以看出，在工作的時候，需要承受較大的壓應力，所以，在材料選擇 時，我們應該選取強度較高的材料。根據材料的一般性質，強度隨著含碳量的增加而提高。所以， 底座材料我們可以選擇HT15Q該零件可以經過鍛造正火處理，已達到強度要求。而托杯材料，我們選擇Q23&手柄材料的選擇，常用材料Q2351

4、.2、螺母和螺桿材料的選擇材料號臣用越國Q弟5.QT7,”霸 50材” 芹輕處艸.id呵于餐11醛動力十人，啊埃迪低的件訕65Ma,Tl2 40 MnUCrMTI、心 IMI胡ZCuJinlOPI JC畑幷ItM)材料耐帯rtif.ii用于一股忡動ztSJM師八W的攤鈿MW）材料tit低遠的世韻 時于尺rfSAd 窩iW肉，鼻訃可求用黑或變転制墾.內乩涯汁丹制噸巴!1找k表1-2上表即是螺母和螺桿常用的幾種材料。根據實驗的要求可知， 該千斤頂受力不大，轉速較低，而且主要承受的是壓應力。所以由表1-2，我們選擇45#鋼作為螺桿的材料。而對于螺母，需要較高的強度和耐磨性。所以由表1-2，我們選擇Z

5、CuSn5Pb5Zn5（鑄錫青銅）作為螺母的材料。1、螺紋類型的確定2.1、螺紋的選擇螺紋的種類有很多，見表2-1“卄 2田盟相舅#4*境故城書武 g2Dmm.+ ，大譽 空屋書命Gt, JttK 圧申旁”電孔14屛頑&:輛t普駙埔秋器節(jié)JT. T 2Dmro W 1 5,護 老.*菴盤, 配就舟卡度r宜世.MVtfTr下心-?; -#cpv ICH-TH樣護嗎段息陣朮 蛍4ft一導殽* I中翟住 疋常鼻7H .左就” 黑畝音卷應-3k4if表2-1而作為傳動類螺紋的主要有矩形、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a =30，梯形螺紋的外螺紋以錐面貼緊不易松動。故本實

6、驗選梯形螺紋，它的基本牙形按 GB/T5796.12005的規(guī)定。三、零件尺寸的計算3.1、螺桿、螺桿直徑及螺紋的計算按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準查表選取相應公稱直徑 d、螺距p及 其它尺寸。螺桿直徑：d2FPh p對于矩形和梯形螺紋，h=0.5P,則:d20.8Fpp為材料的許用壓力，單位為p=20MPa.MPa具體數據見書中表5-12。對于本體，進過查表，我們選擇的取值一般在1.23.5，根據傳動精度，載荷大小和使用壽命的不同而選取不同的值。對于本題,我們選擇=1.4。將數據代入上式，得:d28FP0.840 1031.4 20 10630.2mm查表得公稱直徑：d=3

7、4mm則螺距p=6mm中徑d2=31.00mm小徑d3=27.00mn。由配合關系可以得到螺母的基本尺寸：小徑 D1 =28.00mm,中徑 D2 = d2=31.00mm,大徑 D4 =35.00mm=、自鎖性的驗證螺紋的幾何參數確定后，對于像千斤頂這種有自鎖性要求的螺旋副，還應該校核螺旋副是否滿足自 鎖性條件，即：fv arcta n arcta nfvcos其中arctan，查表得f 0.09d代入公式后，即是驗證：+0.9tancosP60909其中 tan =上 0.062，3.547 ,-0 0.902，d 31cos 0.998顯然，滿足自鎖性要求。、螺桿強度的驗證對受力較大的螺

8、桿應根據第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材公式(5-47)，4Fd；30.2da其中 T= F fv dl 40 103 一009361N2cos3.547查手冊，45鋼，s=355MPa355=-ArMPa F=40KN d3=27.00mm 代入上式，得: 3 433I 4 40 103 (27.00 10 3)2355355=118.7MPa33.60 1030.2 (27.00 10 3)3=106.3MPa圖中，D13= (1.71.9 )x d=61.00mm(1.41.6 ) x d=45.00mm、螺桿穩(wěn)定性的驗證對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向壓力F大于某一臨界值

9、時，螺桿就會突然發(fā)生側向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力 F （單位為N必須小于臨界載荷 Fcr （單位為N）。 則螺桿的穩(wěn)定性條件為：Scr Ss上式中Ss為螺桿穩(wěn)定性安全系數，對于傳力螺旋如千斤頂，Ss=3.55.0 ;本實驗中我們取Ss =4.0 。Scr稱為螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數。Fcr為螺桿的臨界載荷:(l)2螺桿的臨界載荷F“與柔度s有關,s= s -，為螺桿的長度系數，與螺桿的端iEI部結構有關，I為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取I =H+5t+（1.41.6）d ，i為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A= d12/4，則I dii,

10、 A 4d 4I為螺桿危險截面的軸慣性矩：I -,mm464當螺桿的柔度s V 40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時應注意正確確定、螺桿柔度(1)計算螺桿危險截面的軸慣性矩I和i4da 3.143427 10 =2.664644410 mm1 da =27 10 3 =6.75mm .A 44(2)求起重物后托杯底面到螺母中部的高度Il = H+5p+(1.41.6)d=200+5 X 6+1.5 X 34=281mm查表得 =2.00 (一端固定，一端自由),E=200GPa將以上數據代入臨界載荷條件，得:Fcr2ei200 1092.6 10 8(2 281 10 3)2162 103N

11、所以，Scr CL = 1624.6 Ss =4.0F 403.2、螺母、螺母設計與計算根據課本中的說明，螺紋的高度Hd2。上文中已經說明，=1.4，d2=31mm所以H =44mmH而螺紋工作圈數 n= 7.2，取8圈。需要說明的是，螺紋的工作圈數不宜超過 10圈，8圈顯然是P符合這一要求的。322、螺母螺紋牙的強度計算螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強度。如圖所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑D處展開，則可看作寬度為n D的懸臂梁。假設螺母每圈 螺紋所承受的平均壓力為 F ,并作用在以螺紋中徑強度條件為FDbu螺紋危險截面a-a的彎曲強度條件

12、為6FlbDb2uD2為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面 a-a的剪切U經計算，340 103310311.95MPa35 100.634 6 1086 40 103 1.5 10 333 226.9MPa35 10 3 (0.65 6 10 3)2 8又經查表得=35MPa, =50MPa,對比可知均滿足強度要求。、安裝要求螺母壓入底座上的孔，圓柱接觸面問的配合常采用 巴 或巴 等配合。為了安裝簡便，需r7n7在螺母下端和底座孔上端做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉動，還應裝置緊定螺釘，般為 612mm緊定螺釘直徑常根據舉重量選取,螺母的相關尺寸計算查手冊 D=d+1=35mm螺紋小徑D=d-7

13、=28mmD3= (1.61.8)D=1.7 X 35=59.5mmD4= (1.31.4)D3=1.3 X 59.5=77.35mmH=44mma=H?3a=H/3=44/3=14.5mm3.3、托杯的尺寸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，其結構尺寸見圖1 4 為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現相對滑動， 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，在螺桿上端應裝有擋板。當螺桿轉動時，托杯和重物都不作相對轉動。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。一一屮r

14、 IF22(D12 D11)423Mpa)3.4、手柄341 、手柄的設計與計算千斤頂在工作時，需要在手柄上作用一定的外力，以使螺紋旋轉，以推動托杯上重物的升高。 手柄在受力時，相當于懸臂梁收單一徑向軸端的外力的情況，需要同時校核手柄的剪切應力與軸向 應力，即d24Fd3,其中，d3討，為手柄的抗扭截面系前文已經確定，手柄的材料選擇Q235o 于是，查表得=170MPa, =100MPa.將已知數據代入上式，并根據千斤頂本身的工作性質確定手柄的長度L=1000mm直徑dp=30mm、結構手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應加上擋環(huán)（圖16），并用螺釘或鉚合固定。1圖中尺寸：3 dp=7mmdp (68)= dp 8=28mm3.5、底座設計底座材料常用鑄鐵 HT150及HT20Q我們選擇HT150鑄件的壁厚 S不應小于812mm 為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應大些，因此將其外形制成1 : 10的斜度。底座結構及尺寸如圖圖中Hi=H+ （1428） mm =200+20=220mmH-a=44-14.5=29.5mmD=d+1查手