机械设计螺旋千斤顶.doc

1、螺旋千斤顶设计说明书1螺杆的设计和计算41.1选择螺杆的螺纹类型41.2选取螺纹材料41.3确定螺杆直径d41.3.1按耐磨性要求确定螺杆的中径d241.3.2确定公称直径d41.4自锁验算41.5螺杆强度计算51.5.1传递扭矩计算51.5.2强度校核51.6稳定性计算51.6.1柔度ls计算51.6.2稳定性校核61.7结构62螺母的设计和计算62.1选取螺母材料72.2确定螺母高度及螺纹的工作圈数u72.3校核螺纹牙型强度72.4结构73托杯的设计和计算83.1托杯的材料选取83.2托杯表面的压力强度83.3结构和尺寸84手柄设计和计算84.1选取手柄材料84.2确定手柄的长度Lp94.

2、3确定手柄直径dp104.4手柄结构及尺寸105底座设计1010螺旋千斤顶设计任务书学生姓名张伟辉专业年级2011级机械设计与制造设计题目： 设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F = 35 kN；2、最大升距H =180 mm。设计工作量：绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；编写设计计算说明书一份。指导教师签名： 2011年11月29日设计计算和说明结果1 螺杆的设计和计算1.1 选择螺杆的螺纹类型螺纹有梯形，矩形与锯齿形常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙行为等腰梯形，牙形角=30根据螺纹千斤顶的工况及工作要求，常采用梯形螺纹，基本牙型按GB/T5796.120051.2

3、选取螺纹材料螺杆材料选用45钢，sb= 600MPa，E=200220Gpa, MPa1.3 确定螺杆直径d已知参数：最大轻重量F=35N，螺纹工作高度h=0.5p，取=2由螺杆的材料45钢和螺母的材料青铜，知螺纹副的许用压力p=1825MPa，取p=20Pa1.3.1 确定公称直径d由22.3mm，查机械设计课程设计手册，公称直径d=32mm，螺距p=6mm，中径d2=29mm，小径d1=25mm1.4 自锁验算由螺纹副的材料，取当量摩擦系数v=0.1当量摩擦角rv=arctanv =arctan 0.1螺纹中径处升角=arctan=arctanrv +22.3mmd=32mmrv =满足自

4、锁条件1.5 螺杆强度计算螺杆材料45钢是塑性材料，根据第四强度理论校核螺杆强度1.5.1 传递扭矩计算 扭矩T=Ftan(+rv)0.5 d2= 35Xtan(+)x0.5x33=73.81.5.2 强度校核螺杆的许用应力s=/4=90s s1.6 稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴压力可能失稳，因此要按稳定性条件验算螺杆的稳定性。螺杆的临界载荷Fcr与柔度ls有关，其中当柔度ls40时，可以不进行稳定性校核1.6.1 柔度ls计算式中：长度系数m根据千斤顶的两端支撑形式：一端自由，一端固定，确定为m=2螺杆危险截面的惯性半径i=螺杆的危险截面螺杆危险截面的轴惯性矩举起重物后托杯底部到螺

5、母中部的距离L,可近似取L=H+5*p+1.5d最大升程H=180mmL=180+5*7+1.5*40ls=64.5401.6.2 稳定性校核1.7 结构结构如图1-2所示螺杆上端用于支撑托杯并在其中插装手柄，因此需要加大直径。手柄孔径dk的大小根据手柄的直径dp决定，dpdk+0.5mm。由说明书第9页可知dp=25.5mm,dk=25mm为了便于切制螺纹，螺纹上端应该设有退刀槽。退刀槽的直径应比螺杆小径d1约小0.20.5mm，取为24.5mm，退刀槽的宽度取为1.5p，即9mm为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置

6、钢制的挡圈，而挡圈用紧定螺钉（GB/T-2000）固定在螺杆端部2 螺母的设计和计算2.1 选取螺母材料螺母材料一般选青铜2.2 确定螺母高度及螺纹的工作圈数u考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布不均，故u不宜大于10圈Z =6圈，所取参数比较适合，但考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数，且须圆整取 z =8圈螺纹实际高度=482.3 校核螺纹牙型强度一般螺母材料的强度小于螺杆，故只校核螺母螺纹牙型强度已知参数：螺纹工作圈数z=8螺母工作高度h=3mm，螺母螺纹大径D4=mm，螺纹底宽度t1=0.634P=0.6346=4.5mm根据课本第121页表6-6得螺母许用剪应力=3040MPa,许用弯曲应力=

7、4060MPa实际剪应力实际弯曲应力,，两者都满足强度要求2.4 结构结构如图1-3所示螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面得配合采用或等配合；为了安装的简便，需在螺母下端和底座的上端做出倒角；为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉。 3 托杯的设计和计算3.1 托杯的材料选取托盘用于支撑重物，所以受压的强度要比较大，可以选用铸钢和Q235。此处选用Q235。3.2 托杯表面的压力强度当螺杆转动时，托杯底部和螺杆的上端有相对滑动，要对接触便面的压力强度进行校核已知参数：许用压力p=1825Mpa,D12=55.6mm,D11=20mm=17.6,pp3.3 结构和尺寸结构如图1-4所示为了是托

8、杯与重物接触良好且与重物之间出现相对滑动，在托杯的上表面需切制沟纹；为了防止托杯冲螺母的上端脱出，在螺杆上端应加装挡圈，并用螺钉固定。4 手柄设计和计算4.1 选取手柄材料常用Q235和Q215，此处选Q2354.2 确定手柄的长度Lp如下图所示为手柄扳动的力矩平衡图由力矩平衡关系：式中：K加于手柄上工人的力间歇工作时，约为150200N,工作时间较长时为100150N。此处取K为250N。螺纹副见得摩擦力矩T1=73.8Nm；(T见说明书第4页)托杯和螺杆轴端面得摩擦力矩f为材料之间的相对摩擦系数Lp=316手柄的计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄

9、的实际长度Lp=Lp+D13/2+(50150)mm=315+72/2+56=660手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上外加套管。4.3 确定手柄直径dp将手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，强度条件为式中：sF手柄材料的许用弯曲应力，当手柄材料为Q235和Q215时，sF=120MPa由强度条件得手柄直径的设计式：取dp=25mm4.4 手柄结构及尺寸手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面是应该加上挡环（见图16），并用螺钉固定。5 底座设计底座常用的材料铸铁（HT150及HT200）（见图17），铸件壁厚d不应小于812mm，为了增加稳定性，底部将其

10、外型制成1：10的斜度。H1=H+(1428)mm(H=180mm)D6=D3+(510)mm=60mmD3=(2.42.5)d=76.8mmD7=D6+=100mm=180mm式中：底座下垫物的许用挤压压力。对于木材，取=22.5Mpa。T=73.8NmMPa=90MPa满足强度要求i=6.25mmL=258mmls=64.5需要进行稳定性的校核Fcr=352.3kN满足稳定系条件=48mmz =8圈=48mmt =5.81MPa=13.6MPap =17.2MPaT2=75.2NmLp=316mmLp=660mmdp=25mm H1=200mmD6=60mmD7=100mmD8=180mm参考文献：1邱宣坏主编机械设计第四版19972吴宗泽，罗圣国主编机械设计课程设计手册第三版2006