2022年螺旋千斤顶设计说明书.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 螺旋千斤顶设计运算说明书院系工程技术学院专业年级 2022 级车辆工程设 计 者 刘金雨指导老师 李丽老师成 绩2022 年 10 月 20 日螺旋千斤顶设计任务书1 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 同学刘金雨专业年级2022 级车辆 2 班设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量 F =45kN；2、最大升距 H =200 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；编写设计运算说明书一份；指导老师签名：年月日2 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录目录 . 3一、设计目的 . 4二、螺旋千斤顶的结构 . 4三、螺杆的设计与运算 . 51、螺杆螺纹类型的挑选 . 52、选取螺杆材料 . 53、确定螺杆直径 . 54、自锁验算 . 55、结构如以下图1-2: . 66、螺杆强度运算 . 67、稳固性运算 . 7四、螺母设计与运算 . 81、选取螺母材料 . 82、确定螺母高度 H及螺纹工作圈数 U. 83、校核螺纹牙强度 . 84、 结构要求 . 9五、托杯的设计与运算 . 9六、手柄设计与运算 . 101、手柄材料 . 102、手柄长度 LP 与板动手柄的力矩：. 103、手柄直径 DP . 114、 结构 . 115、底座设计 . 12七、装配图见 A3 图纸； . 13参考文献 . 13致谢 . 133 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、 设计目的1. 熟识螺旋千斤顶的工作原理,设计与运算的方法；2. 运用所学的学问解决设计中所遇到的详细实际问题,培育独立工作才能,以及初步学会综合运用所学学问,解决材料的挑选,强度运算和刚度运算,制造工艺与装配工艺等方面的问题；3. 熟识有关设计资料,学会查阅手册和运用国家标准；二、螺旋千斤顶的结构千斤顶一般由底座1,螺杆 4、螺母 5、托杯 10,手柄 7 等零件所组成见图11；螺杆在固定螺母中旋转,并上下升降,把托杯上的重物举起或放落；设计时某些零件的主要尺寸是通过理论运算确定的,定的,必要时才进行强度验算；其它结构尺寸就是依据体会公式或制造工艺决4 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计的原始数据是；最大起重量FQkN和最大提上升度hmm；螺旋千斤顶的设计步骤如下：三、螺杆的设计与运算1、螺杆螺纹类型的挑选螺纹有矩形、梯形与锯齿形,常用的是梯形螺纹；梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角=30 o,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；应选梯形螺纹,它的基本牙形按 GB/T5796.1 2005 的规定；2、选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55 等；本次选用45 钢；3、确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径 d2；求出 d2后,按标准选取相应公称直径 d、螺距 p 及其它尺寸；d2.0 8 F p 依据国家规定 =1.22.5 ,取梯形螺纹 ；h=0.5p ；查教材表 5-12 , p 取 25Mpa,又由于=1.2<2.5, 就 P 可提高 20%,所以 P=1+20% × 25=30MPa；故, d20 . 8 F p 查机械设计手册,d 取 32mm 就 p=6mm, d1=25mm d2=29mm 4、自锁验算自锁条件是v,式中：为螺纹中径处升角；v 为当量摩擦角当量摩擦角v=arctanv, =arctann p / d2=arctan 1× × °5 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - v=arctan f/cos =arctan 0.1/cos30° /2=5.91°故,<v满意自锁条件5、结构如以下图1-2 :螺杆上端用于支承托杯10 并在其中插装手柄7,因此需要加大直径；手柄孔径 dk 的大小依据手柄直径dp打算,dkdp十 0.5mm；为了便于切制螺纹,螺纹上端应设有退刀槽；退刀槽的直径 d4 应比螺杆小径 d1 约小 0.20.5mm；退刀槽的宽度可取为 1.5t ；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,在螺杆下端必需安置钢制挡圈 GB/T891-1986 ,挡圈用紧定螺钉 端部；其中： 1.5t=1.5p=9mm d 4 D 131.41.6d=1.5× 32mm=48mm 0.25d=0.25 × 32mm=8mm d+610=d+8=40mm 46 取 5；6、螺杆强度运算GB/T68-2000 固定在螺杆对受力较大的螺杆应依据第四强度理论校核螺杆的强度；强度运算方法参阅教材公式5-47 ,ca=1F234 T2 Ad1其中扭矩TFtanvd2=45× 10 3° ° × 29/2 N · mm 26 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - =111182.3N·mm 式中：为螺纹中径处升角,v 为当量摩擦角；A= d12/4=3.14 ×查手册表 2-7 ,45 钢,s=355MPa =3s5=s44 T2故,ca=1F23Ad1ca=62.8MPa满意强度条件7、稳固性运算瘦长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳,为此应按稳固性条件验算螺杆的稳固性；Fcr / F 2.54 螺杆的临界载荷Fcr 与柔度s有关,s= l / i , 为螺杆的长度系数,与螺杆的端部结构有关,l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度,可近似取 l=H+3P+1.41.6 ,i 为螺杆危急截面的惯性半径,假设危急截面面积A= d1 2/4 ,就iId1 I 为螺杆危急截面的轴惯性矩 ；当螺杆的柔度s40 时,A4可以不必进行稳固性校核；运算时应留意正确确定；运算柔度1 运算螺杆危急截面的轴惯性矩I 和 i lI=d4 1=.3144 256464iId 125 = 4A42 求起重物后托杯底面到螺母中部的高度l H+3P+1.41.6d =200+3× × 32=266mm 3 运算柔度7 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 查教材表 5-14 , 取 2 一端固定,一端自由 s= l/i 26640,所以需要进行稳固性校核；=2.625运算稳固性 1运算临界载荷Fcr 5MPa21 9165 .04查教材公式5-51 ,E=2.06 × 102 EIFcr = 2（ l 3 .142.20610 52266 2 稳固性运算Fcr137534.9=F45000满意稳固性条件四、螺母设计与运算1、选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜,对于尺寸较大的螺母可采纳钢或铸铁制造,其内孔浇注青铜或巴氏合金；2、确定螺母高度 H及螺纹工作圈数 u 螺母高度 H= d2 u H 34 . 8 .5 8,u 应圆整,取 6 ；考虑p 6到螺纹圈数 u 越多,载荷分布越不均,故 u 不宜大于 10,否就应改选螺母材料或加大 d；3、校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆,故只校核螺母螺纹牙的强度；螺母的其它尺寸见图 13；必要时仍应对螺母外径 D3 进行强度验算；8 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - D3× 32.5=52mm 3× 52=mm a=H/3=36/3=12mm 螺母螺纹牙剪切强度校核：F3 .14*32 .4500065*6*618 .84 MP3040 MPa螺 母D b u5*0 .螺纹牙弯曲强度校核：满意强度条件；4、 结构要求螺母压入底座上的孔内,圆柱接触面问的协作常采纳H8或H8等协作；为了安装简便,需在螺母下端r7n7图 1 3和底座孔上端图17做出倒角；为了更牢靠地防止螺母转动,仍应装置紧定螺钉图11,紧定螺钉直径常依据举重量选取,一般为 612mm；D10×D11×D13=1.71.9d=1.7× 32=mm D12= D13-24=-3=mm 五、托杯的设计与运算托杯用来承托重物,可用铸钢铸成,也可用 Q235钢模锻制成,其结 构尺寸见图 14；为了使其与重物接触良好和防止与重物之间显现相对滑 动,在托杯上外表制有切口的沟纹；为了防止托杯从螺杆端部脱落,在螺 杆上端应装有挡板；当螺杆转动时,托杯和重物都不作相对转动；因此在起重时,托杯底 部与螺杆和接触面间有相对滑动,为了防止过快磨损,一方面需要润滑,另一方面仍需要验算接触面间的压力强度；9 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - pDF2 D 11p 式 1-1 2124式中： p 许用压强,应取托杯与螺杆材料 p 的小者； p故pDFD2 11 p 2 124=3 .1445.10319.22）（5462-4六、手柄设计与运算1、手柄材料常用 Q235和 Q215；选 235 钢；2、手柄长度 Lp 与板动手柄的力矩：K·Lp=T1+T2 就LpT 1KT 2式 1-2 式中： K加于手柄上一个工人的臂力,间歇工作时,约为 150250N,工作时间较长时为 100150N；T1螺旋副间的摩擦阻力矩,T1=45× 10 3° ° × 29/2 N ·mm =111182.3N·mm T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩,T2 = D 12+D11 fF /4 ； 查教材表 5-5 摩擦因数 f =0.09 10 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - = ×0.09 × 45× 103/4 就 =74722.5N ·mm K 取 200L pT 1KT 2 =111182.3+74722.5/200 手柄运算长度 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,手柄实际长度仍应加上D13 +50 150mm；手柄实际长度不应超过千斤顶,使用时可在手柄上另加套管；2因此,手柄实际长度Lp=Lpdp,其强3、手柄直径dp 把手柄看成一个悬臂梁,按弯曲强度确定手柄直径度条件为故 dp3FKLpF式 1-3 30 . 1 d pKLp0 . 1F所以 dp 取 26mm；式中： F手柄材料许用弯曲应力,当手柄材料为 Q215和 Q235时, F=120Mpa；4、 结构手柄插入螺杆上端的孔中,为防止手柄从孔中滑出,在手柄两端面应加上挡环图16,并用螺钉或铆合固定；p+8=26+8=34mm 图中尺寸：1 dp =6mm 4dp+610= d11 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5、底座设计底座材料常用铸铁HT150及 HT200,铸件的壁厚 不应小于 8 12mm,为了增加底座的稳固性,底部尺寸应大些,因此将其形状制成 1:10 的斜度；底座结构及尺寸如图 17 图中 取 10mm,r 取 5mm,R取 8mm；H1=l+ 1428mm =200+20=220mm H-a=36-12=24mm D6=D3+510mm =52+8=60mm D7=D6+D8=H1=60+220/5=104mm 54 QpD2=192mm 712 / 13名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 式中： p底座下枕垫物的许用挤压应力；对于木材,取 p=22.5MPa；七、装配图见 A3图纸；参考文献【1】濮良贵,机械设计第九版【M】 . 北京：高等训练出版社,2022. 2022 【2】吴宗泽,机械设计课程设计手册第四版【M】. 北京：高等训练出版社,致谢本次设计螺旋千斤顶,本小组四位成员都付出了艰辛的汗水,从中我们也意识到“ 万众一心,众志成城” 包蕴的强大力气,培育了我们团结的意识；特此感谢！13 / 13名师归纳总结 - - - 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