螺旋千斤頂設(shè)計 (1)

1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說 明 書 題 目：螺旋千斤頂設(shè)計說明書設(shè)計任務(wù)：1、作出結(jié)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)簡圖 2、進(jìn)行受力分析以及必要的尺寸設(shè)計計算3、繪制系統(tǒng)裝配圖，畫3#裝配圖一張4、編寫設(shè)計說明書 目 錄1、設(shè)計題目22、螺旋千斤頂總功能23、設(shè)計任務(wù)與要求21.1 任務(wù)21.2 要求24、螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟砼c結(jié)構(gòu)原理圖25、螺旋千斤頂結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計35.1 螺桿的設(shè)計35.1.1 材料選擇35.1.2 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算45.2 螺母的設(shè)計75.2.1 材料選擇75.2.2結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計及計算7 5.3 底座的設(shè)計85.3.1材料選擇85.3.2 底座結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計及計算85.4 手柄的設(shè)計95.4.1

2、材料選擇95.5 托杯的設(shè)計105.5.1 材料選擇105.5.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計及計算11參考文獻(xiàn)111、設(shè)計題目 螺旋千斤頂設(shè)計2、螺旋千斤頂總功能 按螺旋傳動原理，利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動。將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，并傳遞運動和動力。從而實現(xiàn)將一定重量的物體提升一定的高度的功能。3、設(shè)計任務(wù)與要求 1.1 任務(wù)1、 千斤頂最大起重量為40KN2、工作行程L=200mm ，單臂操作3、作出結(jié)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)簡圖4、繪制系統(tǒng)裝配圖，畫3#裝配圖一張5、編寫設(shè)計說明書 1.2 要求1、設(shè)計螺桿要求校核耐磨性、自鎖性；校核螺紋工作圈數(shù)、螺桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性2、設(shè)計螺母要求校核螺母螺紋牙強(qiáng)度3、

3、底座和托杯要求滿足一定的強(qiáng)度4、機(jī)構(gòu)應(yīng)具有良好的傳力性能5、繪制系統(tǒng)裝配圖，畫3#裝配圖一張4、螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟砼c結(jié)構(gòu)原理圖 螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的，它主要是用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。螺旋傳動的常用運動形式，主要有以下兩種：螺桿轉(zhuǎn)動，螺母運動和螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動，多用于螺旋起重器。而千斤頂?shù)墓ぷ髟韯t是第二種螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動，其工作原理圖如下：從圖中可以看出，千斤頂?shù)墓ぷ髟硎牵和ㄟ^螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)將物體有低處向高處的傳送的，并使托杯中的物體做直線運動，從而實現(xiàn)我們的傳動要求。其中，螺母固定，當(dāng)手柄旋動的時候，

4、螺桿通過與螺母的螺旋副的運動，螺紋之間產(chǎn)生自鎖，是裝有重物的托杯往上運動。從其工作原理中可以看出，這對螺桿與螺母螺紋的耐磨性、穩(wěn)定性等要求較高，同時對底座及其他相應(yīng)材料的強(qiáng)度也有一定的要求。其機(jī)構(gòu)特點是簡單易操作，便宜制造。5、螺旋千斤頂結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 5.1 螺桿的設(shè)計5.1.1 材料選擇可以供選擇的材料有：35#，45#，40Cr。經(jīng)分析，本設(shè)計中螺桿材料選用40Cr，因為材料經(jīng)熱處理，提高了其耐磨性，并有足夠的強(qiáng)度，適用于載重較高的重要傳動。5.1.2 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算1、螺旋傳動選擇：螺旋傳動按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，分為滑動螺旋副，滾動螺旋副和靜壓螺旋副?；瑒勇菪苯Y(jié)構(gòu)簡單，便于制造

5、，易于自鎖，所以螺旋千斤頂選擇滑動螺旋副。2、滑動螺旋采用的螺紋類型有矩形、梯形和鋸齒形。其中以梯形和鋸齒形螺紋應(yīng)用最廣。本設(shè)計中千斤頂?shù)穆菁y選擇梯形螺紋，并為右旋的方式。因為其內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動，對中性好，并牙根強(qiáng)度高，同時采用單線螺紋（）的自鎖性也比較高。3、螺桿螺紋的設(shè)計及計算1)螺桿結(jié)構(gòu)圖和螺桿螺母的螺紋副配合圖：螺桿的結(jié)構(gòu)見圖如圖所示：圖2 螺桿機(jī)構(gòu)簡圖螺桿和螺母的螺紋副配合如下圖所示：圖3 螺桿和螺母的螺紋配合圖2）根據(jù)選擇的材料，查得相關(guān)的計算參數(shù)為：經(jīng)查書本表5-12中得螺旋副材料的參數(shù)：許用壓強(qiáng)的值：1825 ， 取平均值得： 摩擦系數(shù)的值：0.080.10 另對于整

6、體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布均勻，螺紋圈數(shù)不宜過多，故取：，并取值為；牙形角。3）螺桿螺紋中徑的設(shè)計 假設(shè)作用于螺桿上的軸向力為,螺紋中徑為，螺紋螺距為，螺母高度為，單位均為，螺紋工作圈數(shù)，則，根據(jù)矩形和梯形的螺紋，則由公式： 式中，代入以上參數(shù)可得，。 4）根據(jù)計算得的d2選擇梯形螺紋及螺桿的尺寸 螺紋規(guī)格： 公稱直徑： ， 螺距：，螺紋中徑： ， 螺紋小徑：，螺紋大徑： 。又知，工作行程：， 同時，取為， 。5）校核螺紋的耐磨性由螺紋工作面上的耐磨性條件及公式，得， 由上式可知，很螺紋強(qiáng)度足夠且符合其耐磨性條件。6）確定螺紋圈數(shù)對于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力

7、分布均勻，螺紋圈數(shù)不宜過多，故由公式： （圈） 7）螺紋升角計算及校核自鎖條件 前面設(shè)計時已經(jīng)設(shè)計確定線程：，取其平均值為，則，當(dāng)量摩擦系數(shù)：，并已知螺距：，所以， 摩擦角：，當(dāng)量摩擦角：，由此得：滿足螺旋副的自鎖條件。 4、螺桿強(qiáng)度校核 有螺桿材料是，由書上表5-13查得： 根據(jù)螺旋副間的摩擦力矩為： ·其中，可看作是螺桿的螺紋處的預(yù)緊力。所以，螺桿所受的總的應(yīng)力為： 由此可得，。所以設(shè)計的螺桿滿足強(qiáng)度條件。 5、螺桿的穩(wěn)定性校核 在正常情況下，螺桿承受的軸向力必須小于臨界載荷，單位均為。則螺桿穩(wěn)定性條件為： 又臨界載荷可按歐拉公式計算，即已知：，并可查得：，螺桿危險截面的慣性矩：

8、，同時，其中，為螺旋桿的揉度。經(jīng)計算得出：，則 ，又螺桿的穩(wěn)定性安全系數(shù)為：3.55.0，則：由上式可知，本設(shè)計滿足螺桿的穩(wěn)定性設(shè)計。 圖4 螺母結(jié)構(gòu)簡圖 5.2 螺母的設(shè)計5.2.1 材料選擇螺母的材料有:鑄錫青銅和鑄鋁鐵青銅兩種供選擇，經(jīng)分析，本設(shè)計采用鑄錫青銅材料。 螺母的結(jié)構(gòu)見圖圖4所示。5.2.2結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計及計算 1、查書上表513可得相應(yīng)的一些已知參數(shù)根據(jù)其材料為青銅，則其許用應(yīng)力，則：其擠壓許用應(yīng)力為：，取其平均值為，拉伸許用應(yīng)力為： ，取其平均值為。 2、凸緣拉伸強(qiáng)度計算確定直徑 根據(jù)公式 得： 于是，凸緣的外直徑為48.86 3、凸緣環(huán)面擠壓強(qiáng)度計算確定直徑 根據(jù)公式 得：

9、 由上式可確定螺母的環(huán)面直徑。 4、凸緣根部彎曲強(qiáng)度計算確定凸緣厚度 根據(jù)公式 ， 得： 由此而確定了凸緣的厚度。 5.3 底座的設(shè)計5.3.1材料選擇 底座材料為灰鑄鐵。 底座的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示： 圖5 底座結(jié)構(gòu)簡圖5.3.2 底座結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計及計算 1、已知相應(yīng)的一些參數(shù)及關(guān)系 厚度取，取其平均值；斜度取，取其平均值；又已知地面擠壓許用強(qiáng)度為。 2、計算底座結(jié)構(gòu)各值如圖5中， ,，,，。根據(jù)斜度確定一下各值：， ， 又由于有地面擠壓，則據(jù)公式： 得： 5.4 手柄的設(shè)計5.4.1 材料選擇 可供選擇的材料有,和,在本次設(shè)計中，選用材料。 手柄的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示：圖6 手柄結(jié)構(gòu)見圖（包含部分螺桿）5.4.2 手柄的設(shè)計計算 1、手柄長度的計算已知,這里也取其平均值為35，則使用的力表現(xiàn)為，設(shè)為：螺紋副摩擦力矩，為托杯與螺桿摩擦力矩，則：同時，由公式： 又有得手柄長度為： 2、直徑的計算由強(qiáng)度公式：，得： 所以： = 。 5.5 托杯的設(shè)