江苏大学螺旋千斤顶大作业.pdf

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1、WORD 完美格式编辑题目：螺旋千斤顶：螺旋千斤顶起重量起重量 Q=27.5KN起重高度起重高度 H=200mm手柄操作力手柄操作力 P=250N班级班级机械（卓越）机械（卓越）13011301学号学号 3130301121 3130301121姓名姓名王梦宇王梦宇完成日期完成日期 2015 2015 年年 1010 月月指导教师指导教师朱长顺朱长顺评分评分专业资料整理WORD 完美格式编辑目录序言：设计的简单介绍-41螺杆和螺母的设计计算-51.1螺旋副的计算-51.1.1螺杆螺纹类型的选择-51.1.2选取螺杆材料-51.1.3计算-51.1.4自锁验算-61.2螺杆的计算-71.2.1螺

2、杆强度-71.2.2稳定性计算-81.3 螺母的计算-91.3.1螺母的基本参数-101.3.2螺纹牙强度-11 1.3.3螺母体强度-112托杯设计-123底座设计-134 手柄设计与计算-144.1手柄材料-144.2手柄长度-155 螺旋千斤顶的效率-166 课程小结-17专业资料整理WORD 完美格式编辑7 参考资料-18专业资料整理WORD 完美格式编辑简单介绍千斤顶一般由底座 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计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式

3、或制造。专业资料整理WORD 完美格式编辑设计计算内容计算及说明结果1.1 螺旋副的计算1.1.1 螺杆螺纹类型的选择1.1.2 选取螺杆材料一、螺杆和螺母的设计计算一、螺杆和螺母的设计计算1.1 螺旋副的计算螺杆材料：一般采用 Q235、Q275、40、45、50 等钢。选 45螺杆材料：45 钢钢。螺母材料：铸造铝青铜螺母材料：选用铸造铝青铜。螺纹有矩形、梯形与锯齿形，选择的是梯形螺纹。梯形螺纹梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角=30，梯形螺纹的中等精度内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹。属于一般传动螺旋一般用途，精度选择中等。由1表 1 得计算公式：d21.1.3 计算FPmmhp（a

4、）国家规定=1.22.5，取=1.4（梯形螺纹）专业资料整理WORD 完美格式编辑（b）螺纹牙的工作高度 h=0.5P；（c）p取 20Mpa（d）已知轴向力 Q=27.5Kn（e）计算螺杆中径27.510d20.53.141.4201063d=32mmd2=29mmp=6mmmh=3mm=25.07mm查机械制图附表 2-3，d 取 32mm，取d2=29mm,P=6mmp Fpd2hz（f）螺母高度H d21.429 40.6mm（h）螺母的螺纹工作圈数H40.6z 6.77 7P6H 40.6mz=7（g）螺纹牙的工作高度h=0.5P=0.56 3mmp Fd2hz27.5103满足条件

5、333.142910310714.38MPa p 20Mpa v=arctanfv（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小11.5）（a）当螺旋副材料为钢对青铜时取fv=0.09（b）v=arctanfv=arctan0.09=5.14（c）=arctan(nP/d2)p14.38MPa1.1.4 自锁验算fv=0.09v=5.14 3.76专业资料整理WORD 完美格式编辑=arctan16 3.763.1429（d）所以=3.76v-1，所以满足自锁条件根据第四强度理论对其强度进行校核。1.2 螺杆的计算1.2.1 螺杆强度 4F 16T ca233d1d122（a）螺杆所受的扭矩d2T

6、 F tan()2 27500 tan3.765.14291032 62.44N m注：v为当量摩擦角。（b）45 钢的s=355MPa为螺纹升角，T 62.44N m专业资料整理WORD 完美格式编辑355 88.75MPa3 544（c）查表知 d1=25mm（d）计算ca427.51031662.44ca33.14 2510323.14 25103 66.19MPa 88.75MPa2ssd1=25mm32ca 66MPa满足强度要求1.2.2 稳定性（a）起重高度 H=200mm计算（b）螺杆危险剖面的惯性半径i Id125 6.25mmA44i 6.25mm（c）螺杆的工作长度l H

7、 H1.5d240.6 2001.5322 268.3mml 268.3mm（d）螺杆的长度系数取 2(一端固定，一端自由)（e）螺杆的柔度sli2268.3 85.8566.25s85.856（f）计算临界载荷因为sli100，又因为B 400Mpa所以临界载荷Qc(4612.57s)d1243.14252(4612.5785.856)4117.98103NQc117980N（g）稳定性计算专业资料整理WORD 完美格式编辑Qc117.98103Ssc 4.29 SS 3.5Q27.5103Ssc 4.291.3 螺母的计算螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于1.3.1 螺母的

8、基本参数螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度D3(1.6 1.8)D 1.733 56.1mmD4(1.31.4)D31.456.1 78.54mma H40.613.53mm33D356.1mmD4 78.54mma15.53mm专业资料整理WORD 完美格式编辑1.3.2 螺纹牙（a）内螺纹大径强度查表得 D=33mm，z 7（b）梯形螺纹的螺纹牙根部宽度b 0.65P 0.656 3.9mmD=33mmb 3.9mm（c）青铜螺母的 30 40MPa，取 35MPa（d）计算剪切强度QDbz27.5103，满足条件333.1433103.9107 9.72MPa 9.72MPa（e）螺纹牙受

9、力弯曲力臂l D D233-29 2mm22l 2mm（f）青铜螺母b 40 60MPa，选取b 50MPa（g）计算弯曲强度b6QlDb2z627.51032103，符合强度条件3.1433103(3.9103)27 29.90MPab 29.90MPa专业资料整理WORD 完美格式编辑1.3.3 螺母体强度（a）螺母材料的许用拉伸应力，取 0.83b 33.2 49.8MPa，选取 40MPa1）首先校核螺母（b）螺母外径（校核）外径 40MPa2）计算螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度D3(4.85.2)Q D2D328.50mm(4.85.2)275002 0.0333.1440106

10、28.50mm（c）螺母材料的许用挤压应力(1.5 1.7)1.650 80MPapb80MPap（d）螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度3）计算螺母凸缘根部的弯曲强度pQ4(D4D3)27.510322p278.54103 56.1103411.59MPa p 2所以满足条件11.59MPa（e）螺母凸缘根部的弯曲强度专业资料整理WORD 完美格式编辑bM1.5Q(D4 D3)WD3a21.52750078.5456.110356.1103 13.5310315.91MPa b2所以满足条件b 21.78MPa二、托杯设计托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。托杯各部分尺寸见图 4。为了使托

11、杯与重物良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托盘表现制有切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应安有挡圈。由于托杯在起重时不转动，因此，托杯底部与螺杆接触面有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面要加注润滑剂，另一方面还需限制接触面间比压p p，许用压力p可取21520N/mm以螺杆螺纹外径为依据，设计出托杯的各个合理尺寸，并进行接触面比压的校核D6(2.4 2.5)d 2.4532 78.4mm专业资料整理D6 78.4mmWORD 完美格式编辑D5(0.6 0.7)d 0.6532 20.8mmD21.7 1.9d 1.832 57.6mmD5 20.8mmD2 57.6mmD0

12、D22 457.6354.6mmQp 2(D22D5)427.51033.14(0.057620.02082)412.14MPa p满足条件D6 78.4mmp12.14MPa三、底座设计底座常用铸铁铸造，壁厚一般不应小于 812mm，为稳定起见，可以制成 1/101/12 的斜度，所以壁厚（）选择 12mm。底面尺寸可以按照支撑材料的挤压强度决定。H1=220mm专业资料整理WORD 完美格式编辑H1=H+（1428）mm=200+20=220mmD6=D3+（510）mm=56.1+8=64.1mmD7=D6+D84Q2D7 pD6=64.1mmD7=122.4mm220H1=78.4+=

13、122.4mm55D8180.27mm427.510332 122.4103.142106180.27mm式中：p联接结合面材料的许用挤压应力。当联接结四、手柄设计与计算四、手柄设计与计算4.1 手柄材料常用碳素结构钢制造，如 Q235 和 Q275。合面材料为木头时，取p=2MPa。（a）螺旋副间的摩擦阻力矩专业资料整理WORD 完美格式编辑4.2 手柄长度dT1 Q2tg(fv)229 27.5tg3.765.142 62.44Nm（b）断面摩擦力矩T1 62.44NmT2 QfcD0-D440.0546-0.02184 275000.11 24.805NmT2 24.81Nm（e）式中f

14、c为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取fc 0.1 0.12=0.11（f）螺旋驱动力矩T T1T2 62.4424.80587.245Nm（g）驱动力作用半径（即手柄的计算长度）LpT87.245 349mmP250fc 0.11（h）手柄的实际长度DL Lp2(50 150)21.8293491002 475mm（j）h为手柄材料的许用弯曲应力，可取h=120MPa，（k）手柄的直径3Lp 349mmL 475mmdp3T0.1h87.2450.112010619mm专业资料整理WORD 完美格式编辑dp19.mm根据效率公式计算千斤顶的效率五、五、螺旋千斤顶的效率螺旋千斤顶的效率QP2

15、PLp27.5103610323.142500.349 30.11%30.11%式中：分子上 P 为螺距，分母上 P 为人手作用力专业资料整理WORD 完美格式编辑设计小结通过此次机械设计的螺纹千斤顶大作业，我初步掌握了有关机械设计的一些基本步骤和流程。作业是检验学习成果的必要手段，在此次大作业中，我能够将各方面零碎的知识点通过设计整合在一起。在设计千斤顶的过程中，我不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。在稳定性条件校核时，我发现我的数据始终不能满足要求。最后我回归第一步，在和p不变的基础上，查表增加了螺纹中径的取值。最后使计算结果满足要求。设计一个千斤顶难就难在，后续校核时发生错误必须

16、调头去修改最初的数据，这样的结果往往是整个数据都必须重头到尾地计算一遍。在今后学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功。装配图方面，发现螺钉的选择也是要按标准来的，于是又改掉重新画了一遍。工图标准马虎不得。千斤顶设计让我感触很深。使我对机械设计有了具体的认识。通过这次大作业，我熟悉了机械原理与设计的知识。我认为，这是一个很棒的体验。专业资料整理WORD 完美格式编辑参考文献参考文献1马履中.机械原理与设计（下册）.北京:机械工业出版社,2009.22江苏大学机械设计课程组.机械设计课程大作业指导书,2011.83王之栎.机械设计综合课程设计M.北京:机械工业出版社,2007.8专业资料整理