螺旋千斤顶大作业2.pdf

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1、螺旋千斤顶大作业螺旋千斤顶作业任务书机械设姓名朱雄颖专业机制年级 08 班级 4编号设计完成日期 2010 年月日指导教师宋轶民一、题目：螺旋千斤顶原始数据:（请在指定的设计方案编号后划）设计方案题目12345678910最大起重量 F（kN）最大起升高度 H（mm）20150251603017035180401904520050210552206023065240二、机构简图1/11螺旋千斤顶大作业标注最小尺寸AA三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。（注：将任务书置于计算说明书首页）四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书2/11螺旋千斤顶大作业螺旋千斤顶设计说明书设计及说明螺旋千斤顶主

2、要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。设计的原始数据：最大起重量F=50KN、最大升起高度 H=210mm。螺旋千斤顶的设计步骤如下：1.1.螺杆的设计与计算螺杆的设计与计算：（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 45 钢（3）螺杆的直径螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即结果原始数据F=50KNH=210mm配合选 H8/h8螺杆材料选 45 钢P=6mmh=3mmd=36mmd141.3F其中：螺杆许用应力SS查阅资料得：45 号钢屈服极限S 480MPa

3、取安全系数S 4于是，SS480120 MPa45.250103螺纹内径满足：d1=26.27mm120d26.27 6.57mm螺距P 144参考梯形螺纹标准，取 P=6mm进而确定螺纹的工作高度h d1 30mmP3mm2螺纹大径d d1 P 32.84mm圆整后，取 d=36mm因此，d1 d P 30mm2/11螺旋千斤顶大作业(4)自锁验算：当量摩擦角 arctancos2由于螺杆和螺母的材料分别取45 钢和锡青铜，因此取 0.10(0.08 0.10)又因为矩形螺纹牙顶角 00.10 5.7110cos2d d 33mm螺纹中径d212所以，arctand2 33mm=3.314o

4、满足自锁条件1满足因此，满足自锁条件，自锁可靠。(5)螺杆结构：螺杆上端用于支撑托杯和在其中插装手柄，因此需加大直径，其结构见图1。图16npo螺纹中径升角 arctan=arctan=3.31433d23/11螺旋千斤顶大作业手柄孔径dk根据手柄直径dp决定，dk dp0.5（后面给出）。为了便于切制螺纹，螺纹上端切有退刀槽，退刀槽的直径比d1小0.5mm，宽度为1.5P=1.56=9mm。所以退刀槽尺寸为：929.5do 41mm挡 圈厚度 8mm挡圈螺钉：M1045螺杆下端切有倒角，以便于螺杆旋入螺母，倒角尺寸为C2。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端安置了钢制挡圈，挡圈用螺钉固

5、定在螺杆端部。挡圈直径为d0 d 5 41mm挡圈厚度612mm取8mm螺钉直径为0.25d 9mm选取GB/T682000 M1045开槽沉头螺钉。（6)强度校核:螺杆工作时承受轴向压力F和转矩T的联合作用，根据第四强度理论求出其危险截面的当量应力,令其满足v82.31MPa满足强度要求材料：锡青铜v232(T F 4F2T2)3()3d120.2d1其中，d2tan()233 50tan(3.314o5.711o)所以，24F2T2v(2)3()131.04(N m)3d10.2d14501032131.042=（）3（）263930 100.230 10=82.31(MPa)=120MP

6、因此，强度符合强度要求。2.2.螺母的设计与计算：螺母的设计与计算：（1）材料：锡青铜牌号：ZCuSn10Pb1（2）螺纹圈数：Z Fd2hp4/11螺旋千斤顶大作业其中螺纹中径d2 33mm，螺纹牙高度 h=3mm，螺纹牙表面许用压强p取25MPa(18 25MPa)。代入上式，得50103Z 6.43因此，取 Z=733325考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数Z=7Z8.5Z Z 1.5=8.5螺母高H Z P 8.56 51mm（3）螺纹其它尺寸：见图2图 2H 51mma=17mmD=58mmD176mm紧定螺钉M830Ha 17mmD 1.6d 1.636 57.6mm 取 D=58m

7、m3D11.3D 1.358 75.4mm 取D176mm(4)螺母与底座的配合：螺母压入底座上的孔内，圆柱面配合采用H8/n7。螺母下端和底座孔上端均加工出倒角，倒角尺寸为C2。同时安置紧定螺钉防止螺母转动，紧定螺钉选用GB/T711985M830的开槽锥端紧定螺钉。3.3.螺杆稳定性计算：螺杆稳定性计算：螺杆稳定性条件为5/11螺旋千斤顶大作业SscFcr SsF式中，Ssc为螺杆稳定性计算安全因数；Ss为螺杆稳定性安全因数（Ss 2.5 4）,Fcr为螺杆的临界载荷。先计算螺杆的长细比li其中，长度系数 2螺杆最大受压长度Hdl H 1.5d 289.5mm螺杆危险截面惯性半径i 1 7

8、.5242289.5 77.27.5对于85淬火钢所以，Ssc 3.0942螺480d12Fcr210.00024480302154.71(KN)10.000277.224进而可得SscFcr154.71 3.0942F50杆稳定性合格材料：Q235 碳钢10mm托杯高 58mm由于螺杆稳定性安全因数Ss=2.54所以螺杆稳定性合格。4.4.托杯的设计与计算：托杯的设计与计算：（1）材料：选用 Q235 碳钢,模锻制造。（2）托杯结构，见图 3.取壁厚10mm托杯高（1.51.8d）,所以托杯高=1.6d=57.6mm 取 58mm直径D2 0.6d 0.636 21.6mm取D2 22mmD

9、2 22mmD3 87mmD3 2.4d 2.436 86.4mm取D3 87mm6/11螺旋千斤顶大作业图 3为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上表面制出切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装置挡板，挡板尺寸3063，螺钉选用GB/T57832000 M525六角头全螺纹螺栓。直径D2的配合为H11/a11。当螺杆转动时，托杯和重物都不转动。因此，在起重时，托杯底部与螺杆的接触面间有相对滑动。为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面要限制接触面间的压力，取其许用压力为p 20MPa(15 25MPa)由此可确定托杯直径2D44F(P)D2450103(20)222

10、=60.57(mm)取D4 61mm5.5.手柄的设计与计算手柄的设计与计算:(1)材料：Q235 碳钢(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D4 61mm材料：Q235 碳钢7/11螺旋千斤顶大作业KLp M1 M2则LpM1 M2K式中，K 为施加于手柄上的臂力(150 250N)，为满足大多数人的使用，设计中取 K 取200N。M1131.04N mM1 F tan()(d22)33 50tan(3.314o5.711o)2=131.04(N m)M2 62.25N mM2 0.25(D2 D4)F 0.25（2261）0.0

11、660 62.25N mLw1096.95式中，0.06(0.05 0.08)。所以，手柄计算长度满足Lp(M1 M2)/K=966.45mm考虑到螺杆头部尺寸及手握长度的影响，手柄实际长度为dp 25.5mmLw Lp0.5D4100=1096.95mmdk 26mmLw不应超过千斤顶的最小高度，所以所以将手柄实际长度改为300mm，另外加套筒，套筒长 800mm。（3）手柄直径：dp3KLp(0.1b)式中，b为材料的许用弯曲应力，对于Q235的手柄，b120MPa所以，dp3KLP(0.1b)25.25mm取dp 25.5mm则螺杆孔径dk dp0.5 26mm（4）手柄结构：手柄插入螺

12、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，并用螺钉固定，其结构见图4。8/11螺旋千斤顶大作业图 4固定螺钉选用GB/T682000 M820开槽沉头螺钉。6.6.底座的设计与计算：底座的设计与计算：（1）材料：HT100 铸铁（2）尺寸设计：见图 5，取壁厚10mm，锥度按照1:5设计。各部分尺寸为：图 5材料：HT100 铸铁10mmH1 230mmH1 H 20 21020 230mmD5 D 6 586 64mm9/11螺旋千斤顶大作业D6 64230/5 110mmD5 64mm4F2D7 D6p4501031102193.85mm式 中，2.5D6110mmD719

13、3.85mmp为底座下枕垫物的许用挤压应力。以下枕垫物为木材考虑，p 2.5MPa。因为D8 D1所以，取D8 80mm7 7、千斤顶的效率：、千斤顶的效率：D8 80mm 0.247效率符合要求FP（一般0.3）2(T1T2)506 0.247 0.32（131.0462.25）因此，设计效率符合要求。参考资料：1陈东祥等.机械制图及 CAD 基础M.北京：机械工业出版社，2004.7.2张策等.机械原理与机械设计M.北京：机械工业出版社，2004.9.3王世斌，亢一澜等.材料力学M.北京：高等教育出版社，2008.1.4吴宗泽等.机械零件设计手册M.北京：机械工业出版社，2003.10/11