螺旋千斤顶作业机械设计课程设计大作业.pdf

螺旋千斤顶计算说明书天津大学07 级机制二班完成日期：2009 年 12 月 5 日计算及说明结果螺旋千斤顶计算说明书天津大学07 级机制二班完成日期：2009 年 12 月 5 日螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。设计的原始数据：最大起重F=60KN、最大升起高度 H=230mm。螺旋千斤顶的设计步骤如下：1.螺杆的设计与计算：（1）螺纹的牙型选用矩形螺纹，采用内径对中，配合选 H8/h8，在计算强度时不考虑螺纹的径向间隙。（2）螺杆的材料选用 Q255 现代工程材料成型与机械制造基础 孙康宁P80（3）螺杆直径螺杆工作时，同时受压力与扭矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺纹栓联接的计算公式估算出螺纹内径，即：d15.2F查 式 中 螺 杆 的 屈 服 极 限s=255MPa，由于 Q235 是塑性材料，取安全因数 n=2，得许用压应力=127.5MPa，取整数=130MPa。材料力学王世斌 亢一澜P19、P28将上述数据带入得螺杆的直径为d10.02764m，取d1=30mm。根据经验公式p d14，得 P=7.5mm。参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高h=d 圆整为整数后，取p，得 h=3.75mm。2d1 d p=38-7.5=30.5mm。（4）自锁验算在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为：1原始数据F=60KNH=230mm配合选 H8/h8螺杆的材料选 Q255螺杆直径取 30.5mm螺旋千斤顶计算说明书天津大学07 级机制二班完成日期：2009 年 12 月 5 日由tan np/(d)n=1，p=7.5mm，d2=22d1 h2=32.375mm得 tan=0.07373机械原理与机械设计 张策P38当量摩擦角=arctan，在有润滑油情况下=0.1，得1=4.574验证结束，左边小于右边，达到自锁条件。机械原理与机械设计 张策P71（5）结构手柄孔径dK根据手柄直径dp决定，dk dp 0.5mm。根据后面手柄部分的计算得到dp=26mm，所以dk=26.5mm。退刀槽的直径比d1小，取值为 28mm。退刀槽的宽度取为 1.5P=11.25mm。（6）螺杆的强度校核对 Q235 进行压应力校核，Q235 许用弯曲应力错误错误!未找到引用源。未找到引用源。=120MPa，从后面的计算中得到数值，如下公式：4F T102MPa，符合该压力下的强度要求。b233d20.2d12.螺母的设计与计算（1）材料螺母的材料选择 Q23556.25mm（2）螺纹圈数 Z 与高度H，螺母的圈数通常是根据螺纹牙间强度条件求出，即：Z 22Fd2hp式中：螺纹中径d2=32.375mm，螺纹牙高度 h=3.75mm螺纹牙的强度计算螺纹牙危险截面的抗剪强度条件为：F=98MPa，得 Z1.7d1bZ6Flb=400MPa，得2d1b Z螺纹牙危险截面的抗弯强度条件为：bZ 0.12机械原理与机械设计 张策P81对于矩形螺纹 b=0.5P，在条件 Z10 的条件下，取 Z=6。考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为：Z Z1.5=7.5所以得到螺母的高度：H ZP=56.25mm。（3）螺母其他尺寸（如图）：符合自锁条件退 刀 槽 的 宽 度 取11.25mm螺杆的强度校核符合要求螺 母 的 材 料 选 择Q235螺旋千斤顶计算说明书天津大学07 级机制二班完成日期：2009 年 12 月 5 日（4）螺母与底座的配合螺母压入底座上的孔内，圆柱面的配合采用H8/n7，为了方便安装，应在螺母下端和底座孔上端制出倒角，紧固螺钉的直径取M8。3.螺杆稳定性验算计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度l 可按将重物举到最大起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度计算，即：l H H/21.5d式中 d 为大径，d=34mm，得 l=230+56.25/2+1.5X34=309mm由稳定性验算公式Fcr248查表得 Q255 的弹性模量 E=200GPa，由惯性矩公式 I=2EIl2材料力学王世斌 亢一澜P117、d642d1，得 I=1.192105m42式中Fcr为满足条件的轴向压力将上述数据带入公式得，Fcr=2.45610 KN,满足条件，装置稳定。4.托杯的设计与计算杯用来承托重物，此次计算选用碳钢Q235 模煅制成，尺寸如图所示，为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯表面制出切口和沟纹。直径D2的配合取 H11/a11。5螺母的高度 56.25mm螺杆在最大高度处稳定螺旋千斤顶计算说明书天津大学07 级机制二班完成日期：2009 年 12 月 5 日托 杯 的 许 用 压 强 可 取 为P18MPa，由此可确定托杯直径D4，即：D4取4F2 D2PD2=0.634.25=20.55mm，得D468.1mm，取D4=70mm5.手柄设计与计算（1）材料选用 Q235（2）手柄长度Lp扳动手柄的转矩KLP必须克服螺纹副的螺纹力矩M1和螺杆与托杯间的摩擦力矩M2，即：KLp M1 M2LPM1 M2K式中 K 为一个工人加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150250N，这里取K=250N。M1 Ftg在加润滑油的情况下，摩擦系数=0.06将以上的数据带入公式得d21M2D4 D2F24Lp0.71014m手柄计算Lp是螺杆中心到人手施力点的距离。考虑杆头尺寸及人手握的长度，手柄的实际长度还应该加上D2100mm,最终得到2千 斤 顶 的 手 柄 需 要 的 长 度 为820mm。托杯尺寸如图手柄长度 820mm螺旋千斤顶计算说明书天津大学07 级机制二班完成日期：2009 年 12 月 5 日（3）手柄直径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径dp，其强度条件为：dp3KL0.1b式中b为材料的许用弯曲应力，对于Q235 手柄，b=120MPa。代入数据计算得dp25.8mm，取dp=26mm。（4）结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环（如图），并用螺钉或铆钉固定。6.底座设计底座这里选用 HT150，铸件壁厚选用=10mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按照 1：5 的锥度设计。图中：手柄直径dp26mm底座尺寸如图千斤顶效率 0.36D74Fp2 D6式中p为底座下枕垫物的许 用 应 力。对 于 木 材，取p=2MPa。将 以 上 数 据 带 入 公 式 得D7=232.53mm，最终取D7=240mm。1D8 D5H12=95mm。57.千斤顶的效率由公式FP2M1 M2带入数据得 0.36。