手摇式螺旋千斤顶

1、浙江大学本科生毕业设计（论文） 题目 手摇式螺旋千斤顶设计说明书 姓名与学号 杨筱钰 3120104654 指导教师 顾大强 年级与专业 机电2012级 所在学院 机械工程学系 目录封面1目录2机械设计课程设计任务书3螺杆的设计与计算41螺杆螺纹类型的选择42选取螺杆的材料43确定螺杆直径44自锁验算515结构516螺杆强度计算617稳定性计算62螺母设计与计算721选取螺母材料722确定螺母高度H及螺纹工作圈数u723校核螺纹牙强度824螺母与底座孔的配合选择83托杯的设计与计算84手柄设计与计算941手柄材料942手柄长度Lp943手柄直径dp944结构945底座的设计105零件图及装配图

2、11手摇式螺旋千斤顶设计任务书一、题目：螺旋起重器设计二、装配简图： 三、设计参数：最大起重量Q=20kN 最大升举高度L150mm 采用梯形螺纹、单线 GB5796-86 螺杆材料：Q235或45；螺母材料：铸铁或青铜 螺旋传动5 四、结构设计（装配图）及注意事项 1）螺母内孔端部应有倒角，以便润滑； 2）螺杆螺纹部分应有退刀槽； 3）铸件壁厚大于或等于8mm。五、提交形式：装配图1张，设计说明书1份。计算项目计算过程及说明计算结果1.螺杆的设计与计算1.1螺杆螺纹类型的选择1.2选取螺杆的材料1.3确定螺杆直径1.4自锁验算1.5螺杆结构设计1.6螺杆强度计算1.7 螺杆稳定性计算2螺母设

3、计与计算21选取螺母材料22确定螺母高度H及螺纹工作圈数Z23校核螺纹牙强度24螺母与底座孔的配合选择3托杯的设计与计算4手柄设计与计算41手柄材料42手柄长度Lp43手柄直径dp44结构45底座的设计依照设计参数，采用梯形螺纹、单线 GB5796-86。根据国家标准，梯形螺纹牙型为等腰梯形，基本牙型按照GB5796-86规定，牙形角=30º。依照设计参数，螺杆材料为Q235或45。查表得：材料s/MPaQ23521623545#353因为螺杆是承载部件，所以采用屈服极限较高的45号钢。根据旋合螺纹间的耐磨性条件确定螺杆直径。首先计算螺纹工作表面 的压力令=H/d2, =h/P，有

4、d2Qp 对于梯形螺纹=0.5，螺母为间隙不可调的整体螺母，=1.22.5，取=1.2。依照设计参数，Q=20kN。螺杆与螺母之间的转动属于低速人力转动，材料选用钢对青铜，查表得p=1825MPa。取p=22MPa。代入计算得，d20.0219mm 考虑到螺杆强度、稳定性以及螺母螺纹牙强度，优先选择第一系列，选用d=24mm,按照GB5796-86规定: 螺杆：d2=22.5mm,P=3mm,d3=20.5mm螺母：D1=21mm，D2=22.5mm,D4=24.5mm自锁的条件为rv螺纹升角=arctannPd2当量摩擦角rv= arctancos螺杆、螺母间的摩擦属于钢与青铜、有润滑摩擦，

5、为了保证不发生自锁，取动摩擦因数。查表得=0.07。=/2=15°,n=1,P=3 ，代入数据得=2.23 rv=4.14满足rv。根据经验公式，螺杆结构与尺寸参数如上图，代入数据得D13=1.8d=43.2mm。螺杆上端用于支承托杯并在其中插装手柄，因此需要加大直径。手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定，dkdp十0.5mm。由后面的计算可知手柄的直径dp=19mm，所以dk=19.5mm。为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。根据所选梯形螺纹尺寸查表得，退刀槽的宽度 gmax=9mm,gmin=5.2mm。取g=6mm直径dg=d-4.4mm=19.6mm。圆角r=1.6mm

6、。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)。螺纹公称直径为24mm,故选用d=25mm的挡圈。根据挡圈的标准查表得：H=14mm,D=42mm,紧钉螺纹孔d0=M8,倒角C=1。螺杆工作时承受较大的轴向力Q和扭矩T，按照第四强度理论求出危险截面上的当量应力。c =Q4d122+3T16d122 sT=d2Qtan(+rv)/2查表得，45号钢的ss=353MPas=ss/(35)=70.6117.7MPa代入数据得：T=25.14 N*m，c =60.6MPa<s螺杆稳定性条件：QcQSs。螺旋千斤顶的螺

7、杆属于传力螺杆，故Ss=3.55.0，取Ss=4。螺旋千斤顶视为一端固定，一端自由，取=2。根据螺杆截面为圆形，惯性半径i=d1/4=5.125mm。螺杆长度l=L+1.5d+4P=198mm。计算柔度得s= li =77.27。40<s<100,根据45钢经验公式，Qc=（461-2.57s）d124=86.6kN。 QcQ=4.33>4故符合稳定性条件。依照设计参数，螺母为铸铁或青铜。螺母材料要比螺杆材料软，而且要具有良好耐磨性和减磨性。两种材料都符合要求，选用青铜。螺母高度H=d2， 取=1.2，H=27mm,螺纹工作圈数Z=H/P=9,考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数

8、Z=Z+1.5=10.5，取Z=10。故实际高度H=12mm。根据经验公式，螺母形状及标准如下：代入数据得：D3=1.6D=39.2mm,D4=1.3D3=51.0mm,a=H/2=4mm依照设计要求，螺母内孔端部还应有倒角，以便润滑。一般螺杆材料强度大于螺母材料强度，故只校核螺母螺纹的牙根强度。设轴向载荷Q作用于螺纹中径上，近似认为Dd。故螺母螺纹根部的剪切强度计算式为：=QdbZ 对于梯形螺纹，b=0.65P；对于青铜螺母，3050MPa；代入数据得 =13.6MPa<故螺纹强度符合强度标准。螺母需压入底座上的孔内，圆柱接触面间的配合常采用或。故采用配合。为了安装简便，在螺母和底座孔

9、上端做出倒角。为了防止螺母转动，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。举重量较少，故此处选择M6×14。托杯用来承载重物，材料使用铸铁。为了防止重物与托杯之间的相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆上端脱落，螺杆上端应装有挡板，用螺钉固定挡板。依照托杯设计经验，托杯形状与标准如下：D10=2.4d=57.6mm,D11=0.6d=14.4mm,D12=D13-2mm=41.2mm,=10mm。校核接触面的压力强度： p=QD122-D112/4p 代入数据得，p=17.1MPa,铸铁与钢的抗压强度是抗拉强度的数倍以上，故符合强度要求。 手柄

10、材料常采用Q235钢，此处也采用Q235钢。 根据经验设计公式：F*Lp=T1+T2 则 Lp=T1+T2F,F为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，此处取200N。T1为螺旋幅间的摩擦力矩，由前面计算得，T1=25.14N*m。T2为托杯与轴端支承面间的摩擦力矩。 T2=D11/2D12/2Qfc×2r×rdr(D122-D112)/4=Qfc（D123-D113）3(D122-D112）查表得：钢与钢之间fc=0.1，计算得，T2=29.96N*m所以Lp=T1+T2F =0.276m，考虑螺杆头部尺寸和工人手握

11、距离，实际长度应加上D13/2+(50100)mm。故实际Lp=0.398m,取整得: Lp=400mm。考虑到手柄长度不宜超过千斤顶高度，使用时应加上套筒 。 计算手柄的弯曲正应力为: max=F ×Lpdp3×32< 查表得，Q235钢=120MPa,所以dp>18.9mm。取dp=19mm。 使用时，手柄需插入螺杆上端的手柄孔中，故为了防止脱落，在手柄两端需加入挡环，用螺钉或铆钉固定。 底座常用铸铁制作，故材料使用铸铁。由设计要求可知，铸件壁厚大于或等于8mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸略大，故外形制成1：10的斜度。底座外形与尺寸标准如下图：H1=L

12、+(1428)mm,D6=D3+(510)mm,D7=D6+H1/5。取值计算得，H1=170mm,D6=45mm,D7=79mm。计算底部挤压应力得: =FD82-D724<p 对于木材，p=22.5MPa，取p=2MPa,故D8>137.7mm。取D8=140mm采用单线梯形螺纹=30°。螺杆材料采用45#螺杆：d2=22.5mm,d=24mm,d3=20.5mm ，P=3mm螺母：D1=21mm，D2=22.5mm,D4=24.5mm满足自锁条件手柄孔径dk=19.5mmD13=43.2mm退刀槽宽度g=6mm直径dg= 19.6mm。圆角r=1.6mm。挡圈d=25mm，H=14mm,D=42mm,紧钉螺纹孔M8,紧钉螺钉选用M8×10,倒角C=1。螺杆满足强度