螺旋千斤顶设计大作业.pdf

实用标准螺旋千斤顶设计任务书学生姓名陈嵩专业年级10 级车辆工程设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F=40 kN；2、最大升距H=190 mm。设计工作量：1、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；2、编写设计计算说明书一份。指导教师签名：2012 年月文案大全实用标准螺旋千斤顶螺旋千斤顶设计计算说明书设计计算说明书文案大全院系工程技术学院专业年级 2010 级车辆工程设 计 者陈嵩指导教师李华英成绩2012 年 12 月 13 日实用标准目录目录1 1螺杆的设计与计算螺杆的设计与计算21.1 螺杆螺纹类型的选择 21.2 选取螺杆材料 21.3 确定螺杆直径 21.4 自锁验算 31.5 结构 31.6 螺杆强度校核 51.7 螺杆的稳定性计算 62.2.螺母设计与计算螺母设计与计算72.1 选取螺母材料 72.2 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数 u 72.3 校核螺纹牙强度 82.4 结构要求 93.3.托杯的设计与计算托杯的设计与计算94.4.手柄设计与计算手柄设计与计算 114.1 手柄材料114.2 手柄长度 Lp 114.3 手柄直径 dp 124.4 结构125.5.底座设计底座设计 13文案大全实用标准设计与说明结果1 螺杆的设计与计算1.11.1 螺杆螺纹类型的选择螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。螺纹选用梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角=30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按 GB/T5796.12005 的规定。螺纹：梯形螺纹螺杆材料：45钢1.21.2 选取螺杆材料选取螺杆材料螺杆材料常用 Q235、Q275、40、45、55 等。选择 45 钢。1.31.3 确定螺杆直径确定螺杆直径根据教材式（5-42)得d2对于梯形螺纹，h=0.5P，则FPhpd2 0.8Fp对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取1.2 2.5，此处取1.2。因为千斤顶的螺杆和螺母的相对滑动速度为低速，查表5-12，取p=18MPa。故d=40mmP=7mmD=41mm40103d2 0.8mm 34.43mm1.218由课程设计手册，查标准GB/T 5796.2-2005与 GB/T 5796.3-2005，得公称直径 d=40mm螺距 P=7mm内螺纹大径 D=41mm文案大全实用标准外螺纹小径 d1=32mm内螺纹小径 D1=33mm内外螺纹中径 d2=D2=36.5mmd1=32mmD1=33mmd2=36.5mmD2=36.5mm1.41.4 自锁验算自锁验算对传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故。螺旋副的自锁条件为fv arctan arctan fvcos式中：为螺纹升角；v为当量摩擦角；fv为螺旋副的当量摩擦系数，f为摩擦系数，为牙侧角。根据材料和滑动速度查表5-12，取f 0.09，对于牙型角 30的等腰梯形螺纹，其牙侧角215，则 arctannP17 arctan 3.49d236.5 3.49v arctanf0.09 arctan 5.32coscos15v 5.32dk=28mm因为 3.49 v1 4.32，所以自锁性可以保证。1.51.5 结构结构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的大小根据手柄直径 dp决定，dkdp十 0.5mm，由后计算可知dp=27mm，所以取 dk=28mm。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，取 d4=d1-0.5=31.5mm。退刀槽的宽度可取为 1.5p。d4=31.5mm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钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。文案大全实用标准如图 1-2，则有退刀槽宽度 1.5P=10.5mmD13=(1.71.9)d=6876mm，取 D13=70mm(1.41.6)d=5664mm，取 1.5d 即 60mmH+H=190+56=246mm(H为后面计算得）螺钉外径 0.25d=10mm挡圈外径 d+(610)=4650mm1.5P=10.5mmD13=70mm1.5d=60mmH+H=246mm文案大全实用标准根据 GB/T891-1986，选取挡圈 GB/T891 B50，公称直径 D=50mm，H=5mm根据 GB/T68-2000，选取螺钉 GB/T68 M616，螺纹规格d=M6，公称长度l=16mm挡圈：GB/T891 B50螺钉：GB/T68M6161.61.6 螺杆强度校核螺杆强度校核对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。其强度条件为ca其中扭矩4T 1F23Ad1d2。22T F tan(v)式中：为螺纹中径处升角，v为当量摩擦角。36.5T 40000tan(3.495.32)N mm 113140.4N mm2文案大全实用标准因为 45 钢的屈服强度s 350MPa，取安全系数 S=4，故：A 则T=113140.4NmmsS2350MPa87.5MPa4322mm2 804.2mm2s 350MPa4d1487.5MPaca1 4113140.44000023 58.3MPa 804.2322ca58.3MPa满足强度条件。1.71.7 稳定性计算稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。Ssc Fcr/F Ss式中：Ssc为螺杆稳定性的计算安全系数；Ss为螺杆稳定性安全系数，对于传导螺旋Ssc 2.5 4.0；Fcr为螺杆的临界载荷，N。螺杆的临界载荷Fcr与柔度ss有关sl/i式中：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 5p(1.4 1.6)d；i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积Ad/4，则21i Id1（I 为螺杆危险截面的轴惯性矩）A4当螺杆的柔度s 40时，可以不必进行稳定性校核。螺杆一端固定，一端自由，则长度系数 2.00l 19057(1.4 1.6)40mm 281 289mm，取l 285mml 285mm文案大全实用标准I d146432464mm 51471.85mm445i d132mm 8mm44则，2285 71.25 40i8所以需要进行稳定性校核。临界载荷Fcr可按欧拉公式计算，即l2EIFcr2l式中：E 为螺杆材料的拉压弹性模量，E 2.0610 MPa。所以有Fcr2.0610 51471.852522852N 322097.26NFcr322097.26NSsc 8.05螺母材料：ZCuSn10Pl322097.26Ssc8.05 440000所以，满足稳定性条件。2 螺母的设计与计算2.12.1 选取螺母材料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用钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。这里选用螺母材料为 ZCuSn10Pl。2.22.2 确定螺母高度确定螺母高度 H H 及螺纹工作圈数及螺纹工作圈数 u u螺母高度H d21.236.5mm 43.8mm考虑到螺纹圈数 u 越多，载荷分布越不均，故 u 不宜大于 10，否则应改选螺母材料或加大 d。螺纹工作圈数u H43.8 6.26 10P7文案大全实用标准考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u=u+1.5(u应圆整)。所以，u=u+1.5=6.26+1.5=7.76圆整得，u=8螺母高度 H=uP=87mm=56mmu=8H=56mm2.32.3 校核螺纹牙强度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。螺纹牙危险截面的剪切强度条件为FDbu螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为6FlbDb2u式中：b 为螺纹压根部的厚度，mm，对于矩形螺纹，对于梯形螺纹，b=0.65P，P 为螺纹螺距；l为弯曲力臂，mm，l D D2；2为螺母材料的许用切应力，MPa；b为螺母材料的许用弯曲应力，MPa。因为螺母材料为青铜，查表知其=3040MPa，b=4060MPa，取=35MPa，b=50MPa。b 0.657 4.55mm41mm36.5mm 2.25mm2l 带入校核公式：40000N 8.53MPa 41mm4.55mm8640000N 2.25mm 25.31MPa b2241mm4.55 mm 8 8.53MPa 25.31MPa满足强度条件。文案大全实用标准2.42.4 结构结构螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用合，这里选择H8H8或等配r7n7配合：H8r7H8配合。r7为了安装简便，需在螺母下端（图13）和底座孔上端（图 17）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图11），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为612mm。选用紧定螺钉 GB/T 71 M625。紧定螺钉：GB/T 71 M625D3(1.6 1.8)D 65.6 73.8mm，取D3 70mmD4(1.3 1.4)D3 91 98mm，取D4 95mma H/3 56/3mm 18.67mm，取a 19mmD3 70mmD4 95mm3 托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用 Q235 钢模锻制成，此处选用 Q235 钢。托杯的结构尺寸见图14。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。a 19mm托杯材料：Q235 钢文案大全实用标准由图 14 可得：托杯厚度8 12mm，取10mm杯底厚度为1.313mm沟纹宽度1.515mm沟纹深度/2 5mm托杯高度(1.5 1.8)d 60 72mm，取托杯高度为 70mm挡圈选用 GB/T892 B32，其公称直径 D=32mm，H=5mm；挡圈用 GB/T67 M616 的开槽盘头螺钉固定。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，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。10mm杯底厚度：1.313mm沟纹宽度：1.515mm沟纹深度：/2 5mm托杯高度：70mm挡圈：GB/T892 B32螺钉：GB/T67M616p Fp22(D12D11)4式中：p为许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。查表得，Q235 钢的许用压强 p为 225MPa，45 钢的许用压强 p为570MPa，故用托杯材料来进行压力强度校核，即取p=225MPa。根据图 1-4，相关尺寸为D10(2.4 2.5)d 96 100mm，取D10100mmD11(0.6 0.7)d 24 28mm，取D11 25mmD12 D13(2 4)mm 66 68mm，取D12 66mm所以D10100mmD11 25mmD12 66mmp 13.65MPaF40000p MPa 13.65MPa p22(D12D11)(662252)44满足接触面的压力强度要求。为保证托杯可以转动，螺杆顶端的挡圈与托杯底部留有间隙，间隙值为34mm，因承受力不大，故取值为3mm。挡圈与托杯间隙：3mm4 手柄的设计与计算文案大全实用标准4.14.1 手柄材料手柄材料常用 Q235 和 Q215。这里选用 Q235 钢。手柄材料：Q235 钢4.24.2 手柄长度手柄长度L Lp p板动手柄的力矩：KLp=T1+T2则LpT1T2K式中：K为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为螺旋副间的摩擦阻力矩，dT1 F tan(v)2。2T2为托杯与轴端支承面的摩擦力矩，T2=(D12+D11)f F/4。因一般情况下为间歇工作，工作时间较长的情况不多，故取K=200N。36.5T1 4000tan(3.495.32)N mm 113140.4N mm2查设计手册得，钢钢的摩擦因数f 0.1，所以T2则66 250.140000N mm 91000N mm4113140.491000Lpmm 1020.7mm200手柄计算长度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，手柄实际长度还应加上故D13+（50150）mm。270Lp1020.7(50 150)1105.7 1205.7mm2取手柄长度Lp1150mm。由于手柄实际长度不应超过千斤顶，因此取Lp 400mm，使用时可在手柄上另加套管。4.34.3 手柄长度手柄长度d dp p文案大全Lp 400mm实用标准把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为FKLp0.1d3pF故dp3KLp0.1F式中：F为手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q235 时，F=120Mpa。dp3取dp 27mm。2001150mm 26.76mm0.11204.44.4 结构结构dp 27mm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。因手柄直径dp 27mm，所以由GB/T891-1986，选取挡圈GB/T891 B35，文案大全实用标准其公称直径 D=35mm，H=5mm；螺钉选用 GB/T68 M616 的开槽沉头螺钉。挡圈：GB/T891 B35螺钉：GB/T68 M6165 底座设计底座材料常用铸铁（HT150 及 HT200）（图 17），此处选用 HT200，铸件的壁厚不应小于 812mm，选取15mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成110 的斜度。图中H1 H(14 28)mmD6 D3(5 10)mmD7 D6D8H154F2D7 p底座材料：HT20015mm式中：p为底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取 p=22.5MPa。这里取 2MPa。所以有H1 204 218mm，取H1 210mmD6 75 80mm，取D6 78mm210)mm 120mm5440000D81202199.66mm，取D8 200mm2Ha (5619)mm 37mmD7(78同时取r 4mm,R 10mmH1 210mmD6 78mmD7120mmD8 200mmr 5mmR 10mm文案大全实用标准文案大全