螺旋千斤顶设计任务书.doc

螺旋千斤顶设计任务书学生姓名专业班级14机制三学号设计题目：螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F = 60 KN；2、 最大升距 H =130 mm。设计工作量：1、总装配图一张；螺母、螺杆、托杯零件工作图各一张。2、计算说明书一份。指导教师签名：目录一、机构简图- 4 -二、设计计算说明书- 5 -1、螺杆的设计与计算- 5 -（1）螺纹的牙型- 5 -（2）螺杆的材料- 5 -（3）螺杆的直径- 5 -（4）螺纹副自锁条件校核- 6 -（5）螺杆结构的计算- 6 -（6）螺杆强度计算- 7 -（7）稳定性计算- 8 -2、螺母设计与计算- 9 -（1）螺母的材料- 9 -（2）螺母的直径- 9 -（3）螺母的其它参数- 9 -（4）螺母螺纹牙强度计算- 9 -（5）螺母与底座孔的配合- 11 -3、托杯的设计与计算- 11 -4、手柄设计与计算- 12 -（1）手柄材料- 12 -（2）手柄长度- 12 -（3）手柄直径- 12 -（4）手柄结构- 13 -5、底座设计- 13 -6、参考文献- 14 -三、总结- 14 -一、机构简图二、设计计算说明书1、螺杆的设计与计算（1）螺纹的牙型因为梯形螺纹易于制造，牙根强度高所以选用梯形螺纹，牙型角=30（2）螺杆的材料45钢（3）螺杆的直径Ps=FA=Fpd2hHP引入系数=Hd2，且对于梯形螺纹h=0.5p，则 d20.8FP因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以两者的材料均选为钢，根据书P78表5.8，取P=10MPa因为磨损后间隙不能调整，所以取=2.5因此d20.8FP=0.861042.51039.2mm根据机械设计手册P41表3-7和表3-8取，螺纹公称直d=48mm、螺距p=12mm、螺纹小径d1=d-13=35mm,螺纹中d2=d-6=42mm39.2mm（4）螺纹副自锁条件校核自锁条件为：、=arctanf因为螺纹副材料均为钢制，按照书P80表5.10取f=0.17所以=arctanf=arctan0.179.65 =arctannpd2=arctan1123.14425.209.65 因此符合自锁条件（5）螺杆结构的计算为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d3应比螺杆小径d1约小0.20.5mm。d3=d1-0.4=34.6mm退刀槽的宽度可取为1.5P=18mm。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。根据设计手册P62表5-1选用挡圈（GB/T 8861986-4852）H=4mm。根据设计手册P48表3-17选用螺钉（GB/T 68 M416）在螺杆端部固定垫圈。（6）螺杆强度计算千斤顶螺杆承受轴向力F和螺纹副的摩擦转矩T，根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为 =4Fd122+3(16Td13)2因为螺杆材料为45钢，根据书P56表5.1,取屈服极限为480MPa所以根据书P79表5.9取=s35。由于千斤顶载荷是稳定的，许用应力取最大值=s3=4803=160MPa计算T=Ftan+d22=6104tan5.20+9.254223.25105N则有=4Fd122+3(16Td13)2=（461043.14352）2+3（163.251053.14353）291.45MPa所以符合强度计算条件（7）稳定性计算受压螺杆的稳定性条件式为FCF2.54螺杆材料及长径比=4ld1因为千斤顶的螺杆一端固定一端自由，所以根据书P81表5.11取螺杆长度系数=2.0因此=4ld1=4213035=29.71mm由于螺杆柔度40，一般不会失稳，不需进行稳定性校核2、螺母设计与计算（1）螺母的材料45钢（2）螺母的直径内螺纹大径 D=d+1=49mm内螺纹小径 D1=d-12=36mm内螺纹中径 D2=d-6=42mm（3）螺母的其它参数螺纹旋合圈数 Z=Hp=10512=8.75810弯曲力臂 l=D-D22=49-422=3.5mm（4）螺母螺纹牙强度计算 因为螺母和螺杆材料相同螺纹牙根部的剪切强度校核计算公式=Fd1bZ 梯形螺纹的螺纹牙跟部厚b=0.65p=0.6512=7.8mm 螺母材料为45钢，根据书P79表5.9取=0.6=0.6160=96MPa 所以=Fd1bZ=61043.14357.888.75螺母螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为b=6Fld1Zb2b螺母材料为45钢，根据书P79表5.9取b=1.2=1.2160=192MPa所以b=3FHd1Zb2=361041053.14497.8283.93b因此符合剪切强度和弯曲强度（5）螺母与底座孔的配合螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用H8r7或H8n7等配合。为了防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为612mm。紧定螺钉选择的是 GB/T 71-1985 M8203、托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用Q235钢模锻制成。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。根据之前对于螺杆的设计，所以托杯与螺杆连接的孔直径D11=28MM，托杯底部直径D12=80MM，托杯厚度=10MM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，一方面为了避免过快磨损，需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。P=F（D122-D112）4P P取托杯和螺杆之间最小的，即P=235MPA 所以P=F（D122-D112）4=61043.14（402-302）410.92P 满足强度条件4、手柄设计与计算（1）手柄材料 Q235（2）手柄长度 搬动手柄的力矩为KLP=T1+T2 螺纹副的摩擦转矩T1=3.25105N 托杯与轴端支承面的摩擦力矩T2=(D11+D12)fF4=700.1761044=1.785105N 所以LP=3.25105+1.785105200=2517.5MM（3）手柄直径把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度验证手柄直径dP，其强度条件为dP3KLP0.1F 手柄材料为Q235，查表知F=120MPa 所以dP3KLP0.1F=32002517.50.112034.75MM 取dP=34MM因为手柄要能在手柄孔中活动，所以孔轴为过盈配合，即手柄应小于手柄孔径，表示为dp+0.5dk,所以dk=34.5mm（4）手柄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，并用螺钉铆合固定。因为手柄的精度要求不高，选用的螺钉为（GB/T68-2000）448M,而挡环尺寸为D=35mm，厚H=4mm。5、底座设计底座材料常用铸铁HT150，铸件的壁厚不应小于812mm，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。6、参考文献1王黎钦，陈铁鸣.6版.机械设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2015.2高志，李威.4版.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，2012.3侯洪生.2版.机械工程图学M.北京：科学出版社，2008.4甘永立.10版.几何量公差与检测M.上海：上海科学技术出版社，2013.三、总结设计的机械零件既要在预定的期间内工作可靠，又要成本低廉。满足工作可靠要求，就应在设计时使零件在强度、刚度、寿命、振动稳定性等方面满足一定条件，这些条件是判断机械零件工作能力的准则。要使成本低廉，就必须从设计和制造两方面着手，设计时应正确选择零件的材料、合理的尺寸和符合工艺要求的结构，并合理规定制造时的公差等级和技术条件等。设计机械零件应满足如下基本要求 ：（一）避免在预定寿命期内失效的要求1强度零件在工作中发生断裂或不允许的残余变形统属强度不足。上述失效形式，除了用于安全装置中预定适时破坏的零件外，对任何零件都是应当避免的。因此具有适当的强度是设计零件时必须满足的最基本条件。为了提高机械零件的强度，在设计时原则上可以采用以下的措施：采用强度高的材料；使零件具有足够的截面尺寸；合理地设计零件的截面形状，以增大截面的惯性矩；采用热处理和化学热处理方法，以提高材料的机械强度特性；提高运动零件的制造精度，以降低工作时的动载荷；合理地配置机器中各零件的相互位置，以降低作用于零件上的载荷等。2刚度零件在工作时所产生的弹性变形不超过允许的限度，就叫做满足了刚度要求。显然，只有当弹性变形过大就要影响机器工作性能的零件，才需要满足这项要求。对于这类零件，设计时除了要作强度计算外，还必须作刚度计算。为了提高零件的整体刚度，可采取如下措施：增大零件截面尺寸或增大截面的惯性矩；缩短支承跨距或采用多支点结构，以减小挠曲变形等。3寿命有的零件在工作初期虽然能够满足各种要求，但在工作一定时间后，却可能由于某些原因而失效。这个零件正常工作延续的时间就叫零件的寿命。影响零件寿命的主要原因有：材料的疲劳，材料的腐蚀以及相对运动零件接触表面的磨损。（二）结构工艺性要求零件具有良好的结构工艺性，是指在既定的生产条件下，能够方便而经济地生产出来，并便于装配。所以零件的结构工艺性应从毛坯制造、机械加工过程及装配等几个生产环节加以综合考虑。工艺性还和批量大小及具体的生产条件相关。为了改善零件的工艺性，就应当熟悉当前的生产水平及条件。对零件的结构工艺性具有决定性影响的零件结构设计，在整个设计工作中占有很大的比重，因而必须予以足够的重视。（三）可靠性要求零件可靠度的定义与机器可靠度的定义是相同的，即在规定的使用时间内和预定的环境条件下，零件能够正常地完成其功能的概率。对于绝大多数机械来说,失效的发生都是随机性的。因此，为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零件的性能两个方面使其随机变化尽可能地小。此外，在使用中加强维护和对工作条件进行监测，也可以提高零件的可靠性。（四）经济性要求零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本上。设计零件时，应力求设计出耗费（包括钱财、制造时间及人工）