大同大學(xué)螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程大作業(yè)螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說(shuō)明書院系機(jī)械學(xué)院 專業(yè)年級(jí)07 級(jí)機(jī)自 班設(shè)計(jì)者學(xué) 號(hào)千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié) 果1 螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算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。=30，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)。矩形螺紋牙根強(qiáng)度低，鋸齒形螺紋牙型為不等腰梯形，加工本錢高。從有用性考慮，應(yīng)選梯形螺紋，它的根本牙形按GB/T5796.12022 的規(guī)定。選取螺桿材料Q235、Q275、40、45、55 45 鋼。確定螺桿直徑d按耐磨性條件確定螺桿中徑 d222d 、螺距P 及其它尺寸。2 螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，故取 =1.22.5，此處取 2。螺桿-

2、螺母材料分別為鋼-青銅，滑動(dòng)速度為低速，得許用壓力p 為 1825 MPa 。取p 20MPa 摩擦系數(shù)起動(dòng)時(shí)取大值，校核是為安全起見，應(yīng)以起f0.080.1f =0.1。F 44.1KN選梯形螺紋45 鋼d0.8F0.845KN 26.83mm2p220MPa得d2 26.56mmGB/T 5796.3-2022，d=30mm，D=31.00mmd2=D2=dH1=d0.5P推得P=6.88mmP=6.00mm，d1=23.00mm，D1=24.00mm d2=D2=d-0.5P=27.00mmH=58mm自鎖驗(yàn)算自鎖條件是 式中：為螺紋中徑處升角；為當(dāng)量摩當(dāng)vvP=6mm d=30mm D

3、=31.00mmd1=23.00mm D1=24.00mmd2=27.00mm D2=27.00mm量摩擦角varctanfcos ，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)1。 varctanf arctan fcosv查教材表 得f = 0.10 (取啟動(dòng)時(shí)計(jì)算用的最大值) 4.05snP16 5.91varctand2 arctand2 arctan3.1427 4.05 arctanf arctan0.10 5.91vcoscos15故， 4.05 1 4.91v所以自鎖性可以保證。構(gòu)造如右圖一:10 并7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk 的大小依據(jù)手柄直徑dp dk dp 十0.5m為了

4、便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4 應(yīng)比螺桿d1 0.20.5mm1.5P。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于d1 的圓柱體。為了防止工作時(shí)螺(GB891-86)，擋圈用緊定螺釘固定在螺桿端部。其中：退刀槽寬度為 1.5P=9mm D13=(1.71.9)d=1.832=57.6mm(1.41.6)d=1.5d=48mm圖示H1+H”=125+72=197mmH”由后面計(jì)算得0.25*32=8mm此處設(shè)計(jì)所用數(shù)據(jù)為后面校核后的數(shù)據(jù)螺桿強(qiáng)度計(jì)算對(duì)受力較大的螺桿應(yīng)依據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿1.5P=9mm D13=57.6mm1.5d=48mmH1+H”=197mm

5、螺栓外徑為：0.25*32=8mm的強(qiáng)度。得0.2d 4F0.2d 2ca 1 其中扭矩T=Ftan(+)d2/2=45*1000N*tan(4.05+5.91)*27mm/2=106.68N.mv式中：為螺紋中徑處升角，為當(dāng)量摩擦角。vs查手冊(cè)GB/T69202245鋼的 =355MP5-1sT=104.55m3=s3355=3=128.33MA由上得，d1=23.00mm，故， =355Mpas4 45103s2106.682 =128.33MPa3130.55MPa 33 128.33MPa3.14 25103 2 0.2 2510所以，應(yīng)當(dāng)取大一型號(hào)的螺紋，由GB/T5796.3-20

6、22 得P=6mmd=32mm；D=33.00mm d1=25.00mm；D1=26.00mmd2=29.00mm；D2=29.00mm校核后，得P=6mm d=32mm D=33.00mmd1=25.00mm D1=26.00mmd2=29.00mm4451032106.682 D2=29.00mm109.13MPa 128.33MPa3.14 25103滿足要求。穩(wěn)定性計(jì)算2 0.2 25103 3 瘦長(zhǎng)的螺桿工作時(shí)受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)件驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性。Fcr /F2.54crs螺桿的臨界載荷F與柔度 有關(guān)， = l/i，為螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)，與螺桿的端部構(gòu)造有關(guān)，l crs近似取 l

7、 H L(1.41.6)d ，i 為螺桿危急截面的慣性半徑，危急2A d 21，則4i d1 (I 為螺桿危急截面的軸慣性矩)A4當(dāng)螺桿的柔度s40 時(shí)，可以不必進(jìn)展穩(wěn)定性校核。計(jì)算時(shí)應(yīng)留意正確確定。計(jì)算柔度I iI=1643.14 25103=641.92108 m410104i 1=4A4I=1.9210-8m4i=6.2510-3m求起重物后托杯底面到螺母中部的高度lh1=1.82d=2*32=64mmD=1.61.8d=1.7*32=54.4mm大桿1lH/2+L+h = 29+190+64=283mm1(3) 計(jì)算柔度 2(一端固定，一端自由)1-6，E 200GPa = l 228

8、3103 90.56 40si6.25103l=283mm =2E=200GPas=90.5640s所以需要校核。穩(wěn)定性計(jì)算1FcrFcr=231.97KNF2Fcrl2 3.142 200109 1.921082283103118.18KN(2) 穩(wěn)定性計(jì)算crF 118.18103 2.63 ncr 2.5 4Fcr=5.262.5 4F45103stF穩(wěn)定性滿足要求。擋圈參數(shù)選擇1底端擋圈：依據(jù)GB-T 892,由d=32得D 40H512d” 6.6d”3.2222212D 402c1A31222頂端擋圈：依據(jù)GB-T 892,由D =22.4得11D 32H35L310d” 6.63

9、d”133.2c31A312螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算選取螺母材料螺母材料一般可選用青銅，對(duì)于尺寸較大的螺母可承受鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。此題選青銅ZCuSn10Pl。確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u2螺母高度H= d =2*29mm=58.00mm，2螺母材料選青銅ZCuSn10PlH螺紋工作圈數(shù)u 58 9.67 ，考慮退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)P6u = u+1.5(u應(yīng)圓整)。考慮到螺紋圈數(shù)u 越多，載荷分布越不均，故u 不10。求螺母高度H2H=d =2*29mm=58.00mm2螺紋工作圈數(shù)uHu 9.67P6u = u+1.5 =11.17u應(yīng)圓整, u12。螺母實(shí)際高度HH=

10、 uP=126=72mm校核螺紋牙強(qiáng)度其它尺寸見圖。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)螺母外徑D3 進(jìn)展強(qiáng)度驗(yàn)算。螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別為：u=12H=72mm螺紋牙危急截面的剪切強(qiáng)度條件為 螺紋牙危急截面的彎曲強(qiáng)度條件為 FDbu6Fl Db2ubb螺紋牙根的厚度，且b=0.65P；D螺母的螺紋大徑；l 彎曲力, l DD2 2b=0.65梯形螺紋，h=0.5pb b故， F4510311.14MPa Dbu3.14330.656103329645103 =11.14 6Fl234.26MPa Db2u3.1433(0.656)2 10b30-40Mpa皆滿足要求。安裝要

11、求 =34.2640-60Mpa螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的協(xié)作常承受H8rH8n等協(xié)作。皆滿足要求77為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母下端13和底座孔上端17做出倒角。為了更牢靠地防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘1螺釘直徑常依據(jù)舉重量選取，一般為612mm。螺母的相關(guān)尺寸已得：D=d+1=33mm 內(nèi)螺紋小徑D1= 26mmD3= 1.5d =1.532=48mmD4= 1.4D3 =1.448=67.2mmH=72mm;；a=0.20.3H=0.25*72=18mm托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算托杯的尺寸計(jì)算托杯用來(lái)承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235 鋼模鍛制成，取材料為 Q235。其構(gòu)造尺寸見圖。為了

12、使其與重物接觸良好和防止與重物之部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。D3=48mm D4=67.2mmH=72mma=18mm 部與螺桿和接觸面間有相對(duì)滑動(dòng)，為了避開過(guò)快磨損，一方面需要潤(rùn)滑， 另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。p (D2FD2 )p12114式中：p許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料p的小者。Q235:p = 225MPa； 45 鋼：p =570MPa 取p 。杯桿杯10D=(2.42.5)d =2.4532=78.4mm101113D=(0.60.8d=0.7 32=22.4mmD=(1.71.9)d=1.832=57.6mm1113D10=78.4mmD12=D13 - (24

13、)=57.6-3=54.6mmh1=1.82d=2*32=64mm故D11=22.4mmD13=57.6mmD12=54.6mmp (D2FD2 )p 1211445103p 3.14(0.05462 0.02082 )4 22.49MPa pp=22.04MPa p合格托杯厚度：托杯厚度 =812mm，此處取 =10mm杯底厚度為 1.3 =13mm1.5 =15mm；溝紋深度為 /2=5mm1.8*d=1.8*32=57.6mm；為保證托杯可以轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿頂端的墊片與托杯底部留有間隙，間隙值為34mm3mm。手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算手柄材料常用Q235 和Q215。選擇Q235。 =10mm杯底厚度為

14、：1.3 =13mm溝紋寬度為：1.5 =15mm溝紋深度為： /2=5mm托杯高度為：57.6mm h1=64mmLpK L”P T T12Q235則L”則pTT12TK式中：K 200N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩，T Ftan( 1)2d2dT =45103tan(4.05+5.91)129103 =114.58Nm2T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩，T2 = (D12+D11) f F/4。 (f 查手冊(cè)取0.06)T=(54.6+20.8)0.0645/4=50.90Nm2則 L”TT1T50.90 827.39mmpK200L 是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離，考慮螺桿頭部尺p寸及工人握手

15、距離，手柄實(shí)際長(zhǎng)度還應(yīng)加上D13 +50150mm。手柄2Lp=Lp+57.6/2+100=956.19mm手柄直徑dp把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件T1=112.29NmT2=49.88Nm為FKLppFL 939.65mmPKL故d33p0.1120106F式中：d 26mmp手柄材料許用彎曲應(yīng)力，F(xiàn)當(dāng)手柄材料為Q235 時(shí)， =120Mpa。F4.4加上擋圈，并用螺釘固定。26mmGB891-86 查得d=26mmpD” 35mmH” 5mmD” 35mmH” 5mmL” 10mmd” 6.6mmd ” 3.2mmD” 13mmc 1mmM616L” 10mmd” 6.6mm11底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵HT150 HT200，選用HT150。鑄件的壁厚 不812mm=15mm。為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大110 的斜度。底座構(gòu)造及尺寸如圖S=1.52=1.5*15=22.5mmH1=L+1428mm =125+20=145mmH-a=72-18=54mmD3=48mmD5= D3+2=48+2*15+4=82mmD6=D3+4mm =48+4=52mm D7=D6+2* =52+ =111mmD8=1.4D7=1.4*111=1