机械设计大作业千斤顶01

1、机械设计作业设计计算说明书题目：设计螺旋千斤顶 系别：机械设计制造及其自动化班号： 学号： 姓名： 目 录1设计题目-32螺母、螺杆选材-33耐磨性计算-34螺杆强度校核-35螺纹牙强度校核-46螺纹副自锁条件校核-57螺杆稳定性校核-58螺母外径及凸缘设计-69手柄设计-610底座设计-711其余各部分尺寸及参数-712参考资料-81、设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量F=39.5KN，最大起重高度H=190mm。2、螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45#钢，调质处理。查参考文献1得s=355MPa, b=600MPa。由于

2、千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3。托盘和底座均采用铸铁材料。3、耐磨性计算查参考文献2得p=1825MPa。人力驱动p值可增大20%，则p=21.630 MPa。取p=25MPa。按耐磨性条件选择螺纹中径d2，选用梯形螺纹。由参考文献1查得，取 =2.0。由耐磨性条件公式： 式中d2螺纹中径，mm;F螺旋的轴向载荷，N； H螺母旋合高度，mm;引入系数，=H/d2 ;p材料的许用压强，MPa;代入数值后有d223.702mm。查参考文献1，试取公称直径d=40mm，螺距p=6mm，中径d2=33mm，小径d

3、1=29mm，内螺纹大径D4=37mm。4、螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力F和扭转力矩T1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为： 式中 螺杆螺纹的小径(mm)； 螺杆材料的许用应力(MPa); F螺杆所受的轴向载荷(N)； T1螺杆所受转矩(N·mm),。由参考文献1查得钢对青铜的当量摩擦因数=0.080.10,取=0.09。代入数据计算得到：'=arctan0.09=5.14° ； =arctan1*6*33=3.31°由得=117361.58N·mm，代入公式得=73.37MPa。查

4、表可得， =s35 得=71118MPa，取=95MPa，显然符合条件。5、螺母螺纹牙强度校核因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。查参考文献1得螺母材料的许用切应力,取=35MPa；许用弯曲应力b=4060MPa, 取b=50MPa。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为： 式中 F轴向载荷(N)； D4螺母螺纹大径(mm); Z螺纹旋合圈数，Z取10； b螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p。代入数据计算： =8.72MPa即螺母满足剪切强度要求。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为： 式中 l弯曲力臂，l=D4-D12=5.5mm

5、 其它参数同上。代入数据计算： b=36.88b即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。6、螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件： '> 又：'=arctan0.09=5.1427° =arctan1*6*33=3.3123°得到： '> 满足自锁条件。7、螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度H=190mm，则螺杆的最大工作长度 L=190+H螺母/2+h1+l退刀槽式中 螺母高度(mm)，=60mm;=5660mm，取=56mm；螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知，=7.5mm。假设手柄直径为d1=30mm,由尺寸经验公式h1=(1.82)d1=54

6、60mm取h1=56mm,则： L=190+30+56+7.5=283.5mm则螺杆的柔度： 式中长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取=2； d1螺纹小径，d1=29mm。 i螺杆危险截面的惯性半径(mm),其中A为危险截面的面积(mm2)。代入数据计算： =4*2*283.529=78.2对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为： 代入数据计算：Fc=3401+0.00013*78.2²*29²4=125050.3N那么，由压杆稳定条件FcF=125050.339500=3.172.5故螺杆满足稳定性要求。8、螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径

7、D21.5d=1.5×40=60mm; 螺母凸缘外径D31.4D2=1.4×60=84mm，取D3=84mm； 螺母凸缘厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×60=1218mm，取b=15mm。9、手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩T1和托杯支撑面间的摩擦力矩T2。设加在手柄上的力F1=300N，手柄长度为L，则有F1 L = T1 + T2。对于T1和T2，有T1=117361.58N·mm公式中的符号见参考书3。根据经验公式，D1=(1.61.8)d=6472 mm,取D=64mm; D1=(0.60.8)d=2432 mm

8、mm，取D1=24mm。托杯材料选择铸铁，手柄选择Q215，摩擦因数f=0.12,则 代入数据得：T2=0.12*395003*62³-26³62²-26²=110097.3N·mm那么手柄长度L=T1+T2F1=758.2mm，取=200mm,加套筒长600mm。设手柄所受最大弯曲应力为，查参考文献2,，查参考文献3,得，则=112.5150MPa,取=125MPa。则手柄直径d11应满足d113F1L0.1b=26.3mm取手柄直径d11=30mm。10、底座设计螺杆下落至底面，再留10mm左右的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚。由经验

9、公式，S=(1.52)=1520mm,取S=20mm。各符号见参考书3。D5由结构设计确定，D5=120mm；D4=1.4D5=1.4*120=168mm。结构确定后校核下底面的挤压应力： p=F4*（D42-D5²）=3.64MPa底面材料选择铸铁HT100，查表得铸铁件壁厚为1020mm时，。显然，底面强度满足设计要求。11、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书3）DT=(2.02.5)d=80100,取DT=80mmD=(1.61.8)d=6472,取D=70mmD1=(0.60.8)d=2432,取D1=24mmD2=1.5d=60mmD3=1.4 D2=84mmh=60mm，h1=1.82d11=5460mm，取=54mm；h2=0.60.8D1=0.60.8*24=14.419.2mm，取=18mm；，取=6mm；，取=6mm；，取=6mm。固定托盘用的挡圈内径8mm，外径32mm，厚5mm；螺钉。螺杆底部挡圈内径8mm，外径50mm，厚5mm；螺钉 。紧定螺钉 GB/T71-1985 M6&