螺旋千斤顶课程设计

1、螺旋千斤顶设计计算说明书院 系 工程技术学院 专业年级 2010级机制4班 设 计 者 罗 欢 学 号 222010322210250 指导教师 杨 玲 成 绩 2012年12月 1日13螺旋千斤顶设计任务书学生姓名罗欢专业年级2010级机械设计制造及其自动化设计题目： 设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F = 65 kN；2、最大升距H =240 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： 20 年 月 日目录1螺杆的设计与计算31.1螺杆螺纹类型的选择31.2选取螺杆材料31.3确定螺杆直径31.4自锁

2、验算41.6螺杆强度计算51.7稳定性计算51.7.1计算柔度61.7.2计算稳定性62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u72.2.1求螺母高度H72.2.2螺纹工作圈数u72.2.3螺母实际高度H82.3校核螺纹牙强度82.4 结构要求83托杯的设计与计算94 手柄设计与计算104.1手柄材料104.3手柄直径dp114.4 结构125 底座设计12螺旋千斤顶设计计算及说明结果1螺杆的设计与计算1.1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。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。故选梯形螺纹，它的

3、基本牙形按GB/T5796.12005的规定。1.2选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。1.3确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距p及其它尺寸。d2根据国家规定=1.22.5，取=1.5（梯形螺纹）；h=0.5p；查教材表5-12，p取20Mpa，又由于=1.52.5,则P可提高20%，所以P=(1+20%)20=24MPa。故，d2 =34mm查机械设计手册，d取40mm则p=7mm， d1=32mmd2=36.5mm1.4自锁验算自锁条件是yrv，式中：y为螺纹中径处升角；jv为当量摩擦角，当量摩擦角jv=arct

4、anfv，但为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1。查教材表5-12，f取0.09y =arctan(n p /p d2)=arctan 17/(3.1436.5) =3.493jv=arctan（f/cos）=arctan 0.09/cos(30/2)=5.323故，y40，所以需要进行稳定性校核。1.7.2计算稳定性（1）计算临界载荷Fcr查教材公式5-51，E=2.06105MPaFcr=233124.3N(2) 稳定性计算=3.59 2.5 4满足稳定性条件2螺母设计与计算2.1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

5、。2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数u螺母高度H=d2，螺纹工作圈数，考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u = u+1.5(u应圆整)。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。螺母高度由下式计算：H= up。2.2.1求螺母高度HH =d2 =1.536.5=54.75mm2.2.2螺纹工作圈数u=7.8210，符合要求u = u+1.5 =7.82+1.5=9.32u应圆整, u取92.2.3螺母实际高度HH= up=97=63mm2.3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。必要时还应对螺母外径D3

6、进行强度验算。查教材公式5-48,5-49，螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为：；式中：b为螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，b=0.65p=4.55mm;为弯曲力臂，=（D-D2）/2=2;查手册表3-8，D=d+0.5=40.5mm, D2=36.5mm查表5-13，取35Mpa, 取50Mpa故，= =12.48MPa35 Mpa=32.9Mpa50Mpa满足强度条件2.4 结构要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用或等配合。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，

7、一般为612mm。螺母的相关尺寸计算 查手册表3-8，D=d+0.5=40.5mmD3= (1.61.8)D =1.740.5mm=68.85mmD4= (1.31.4)D3=1.468.85mm=96.39mmH=45mm a=H/3=63/3=21mm3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，其结构尺寸见图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。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

8、润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。 p（式1-1）式中：p许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。p取23.6MpaD10=(2.42.5)d=2.440=96mmD11=(0.60.7）d=0.6540=26mmD13=(1.71.9)d=1.840=72mmD12= D13-(24)=72-3=69mm故 =20.26Mpa23.6Mpa4 手柄设计与计算4.1手柄材料常用Q235和Q215。4.2手柄长度Lp板动手柄的力矩：KLp=T1+T2则（式1-2）式中：K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螺旋副间的摩擦阻力矩，T

9、1=65103tan(3.493+5.323) 36.5/2 Nmm =183980NmmT2托杯与轴端支承面的摩擦力矩，T2 = (D12+D11) fF/4。 (查教材表5-5摩擦因数f=0.09) =(69+26)0.0965/4=138937.5Nmm则 (K取200) =1614.6 mm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+（50150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。因此，手柄实际长度=+100=1614.6+36+100=1750.6mm4.3手柄直径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确

10、定手柄直径dp，其强度条件为 sF（式1-3）故dp=30.79mm 式中：sF手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，sF=120Mpa。4.4 结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图16），并用螺钉或铆合固定。图中尺寸：dp =7.7mmdp+(610)= dp+8=30.79+8=38.79mm 取整为395 底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200），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。底座结构及尺寸如图17图中取10mm，r取5mm，R取8mm；H1=H+（14

11、28）mm =240+20=260mm H-a=42mm D6=D3+（510）mm =68.85+7=75.85mmD7=D6+=75.85+=127.85mmD8= =240mm式中：sp底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取sp=22.5MPa。参考资料：1蒲良贵 纪名刚.机械设计M.8版.北京:高等教育出版社,2006.2吴宗泽.机械设计课程设计手册M.3版.北京:高等教育出版社,20063孙维连.工程材料M.中国农业大学出版社，20054孙恒等.机械原理M.7版.北京：高等教育出版社，2006选梯形螺纹选45钢d=40mmp=7mmd1=32mmd2=36.5mmy=3.493jv=5.323yfv-1满足自锁条件1.5t=10.5mmd4=31.5mmD13=72mm(1.41.6)d=60mm0.25d=10mmd+(610)=48mmT=183980Nmm=355Mpas=118.3MPasca=94.79MPascas满足强度条件I=51471.9i=8mml=335mm=2E=2.06105MPas=83.75Fcr=233124.3N =3.59 2.5 4满足稳定性条件选青铜u=7.82u=9H=63mm12.48Mpa 32.9Mpa满足强度条件倒角C2D=40.5mmD3=68.85mmD4=96.39mma=21mm选铸钢(