螺旋起重器(千斤顶)设计任务书

1、下载可编辑.专业 .整理 .螺旋起重器（千斤顶 ）设计任务书题 目：螺旋起重器的设计学生姓名：王欣学 号: 12125736扌旨导教师：_ 傅燕鸣专 业：机械工程与自动化下载可编辑.专业 .整理 .上海大学机电工程与自动化学院设计期限：2014年9月18日-2014年10月16日下载可编辑.专业 .整理 .目录设计目的1 设计步骤及注意事项11. 螺杆的设计与计算21.1 螺杆螺纹类型的选择21.2 选取螺杆的材料21.3 确定螺杆直径21.4 自锁验算3 1.5 结构3 1.6 螺杆强度计算41.7 稳定性计算42. 螺母的设计与计算52.1. 选取螺母材料52.2. 确定螺母高度及螺纹工作

2、圈数52.3. 校核螺纹牙强度52.4. 螺母外径的计算63. 托杯的设计与计算74. 手柄的设计与计算84.1. 手柄材料8 4.2. 手柄长度8 4.3. 手柄直径8 5. 底座的设计及计算96. 其他9 7. 效率计算9下载可编辑设计过程及说明设计结果.专业 .整理 .设计目的（1） 熟悉螺旋传动的工作原理，掌握螺旋传动的设计过程和方法，培养机械结构设计能力，初步了解机械设计的一般程序。（2） 学会综合运用所学知识，培养独立解决工程实际问题的能力。（3） 培养查阅机械设计手册及有关技术资料和正确使用国家标准、一般规范的能力，为课程设计及解决机械设计的实际问题打下一定基础。设计步骤及注意事

3、项图1 螺旋千斤顶1托杯；2 螺钉；3 手柄；4 档环；5 螺母 ; 6紧定螺钉；7 螺杆；8 底座；9 档环下载可编辑设计过程及说明设计结果.专业 .整理 .如上图所示，螺旋起重器（千斤顶）由螺杆、底座、螺母、手柄和托杯等组成。通过转动手柄使螺杆在固定的螺母中边旋转、边相对底座上升或下降，从而能把托杯上的重物举起或放落。装在螺杆头部的托杯应能自由转动，螺杆下端设置安全挡圈，以防止螺杆全部旋出。螺杆千斤顶应具有可靠的自锁性能。在进行螺旋起重器设计时，有些零件（如螺杆和螺母）的主要尺寸是通过理论计算确定的；有些零件的尺寸是根据经验数据、结构需要和工艺条件决定的；还有一些零件是按照标准规格选出的。

4、后两种情况，必要时要进行相应的强度校核。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，千斤顶常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角a =300，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按gb/t5796.1 2005的规定。千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。因此选用的螺杆螺纹是牙形角a =30o的单线梯形螺纹。螺杆材料常用q235 q275 40、45、55等。在此选用的是q275 1.2选取螺杆的材料螺纹中径按螺母螺纹牙面的耐磨性计算，对于梯形螺纹或矩形螺纹，h=0.5p，则有d20.8 ?。式中，=1.5，螺母材料为铸铝青铜，故取p =20m

5、pa对于梯形螺纹，可根据d2的计算值查表4-5及表4-6确定螺杆的标准中径d2、大 径d、小径d3，螺母的标准中经d2 （=d2）、大径d4、小径d、 以及螺距p。1.3确定螺杆直径螺杆螺纹中径d2 。宀秽50；。31- 156mm根据求得的此螺纹中径，查表gb/t5796.32005取：牙形角a =30的单线梯形螺纹螺杆材料：q275s 275mpa =1.5 p=20mpa 螺杆尺寸：d 36mm d232. 5mm d329mm 螺母尺寸：d437 mm 螺杆的标准中径d232. 5mm，大径d 36mm,小径d2 32. 5mm 下载可编辑.专业 .整理 .?符合自锁条件1.5结构螺杆

6、上端用于支承托杯1并在其中插装手柄3, 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，dk dp 十0.5mmo由后面的计算可知手柄的直径dp=24mm,所以dk 24 0.5 24.5mm为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1小。d428. 5mrnio退刀槽的宽度可取为b=1.5p=9mm 为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。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(gb/t891-1986) d 50mm,h 5mm , 挡 圈用紧定螺钉(gb/t68-2000) m8 20固定在螺杆端部。d3

7、29mm。螺母的标准中径d?( d?) 32.5mm,大径d4 37mm,小径di 30 mm 螺距p 6mm 1.4自锁验算自锁条件是入w? v式中：入为螺纹中径处升角；? v为摩擦角 ( 非矩形螺纹应为当量摩擦角 ? v=tan-1fv, 为保证自锁， 螺纹中径处升角至少要比摩擦角小1 ,即? v-x i 。f取0.08。arcta n np d2arcta n 1 6 3. 14 32. 5 3. 363 f0.08arcta n - arcta n - 4.73coscos15d130mm p=6mm /2 15 f 0.08 入3. 363 4.73 符合自锁条件dk24. 5mm

8、d4下载可编辑.专业 .整理 .1.6螺杆强度计算螺杆工作时，扭矩产生剪应力，轴向力产生正应力。按第四强度理论，危险剖面的强度按下式进行校核：“ 辛2 3曙尸其中，f为螺杆所受的轴向压力(n); 螺杆所受的扭矩 (n?mr) d2t f tan( ) ，式中为螺纹中径处升角，为当量摩擦2角；为螺杆材料的许用应力(mpa,由前面可知螺杆的材料是q275, 查表得其屈服强度s 275mpa, 所以其许用应力 s，由于千斤顶的载荷是稳定的，许用应力取最大值有3 527591.7mpa 。3 3计算：t f tan( )並232 545500 tan( 3. 363 4. 73 )2105136. 4

9、8n ? mm贝u有：ca ( 仆厂严 )2cay d計3 df4 45500、2 c z 16 105136. 48 2丿2 )2 3 (- 3)2斗29229372. 3mpa二ca ，符合强度计算的条件。1.7稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性，计算时应注意正确确定螺杆长度系数卩。当螺杆的柔度入s v 40时，可以不必进行稳定性校核。长度系数=2, 91.7mpat=105136.5 n ? mmca 72.3mpaca ，符合强度计算的条件下载可编辑.专业 .整理 .d3螺杆危险截面的惯性半径i 一7.25mm,螺杆工作长度4hl

10、l b _ 200 + 54 + 24.5 = 278.5mm，贝u 柔度2s j 76.83mn。因此螺杆s 56.42mm,圆整之后取d=60mm d=60mm 螺母凸缘支承面上的挤压强度条件为4f (df - d2) 式中，p为螺母材料的许用挤压应力, p =1.51.7 b为许m f(d1d) / 4 pw 1.52 d) da2 / 6 da2b 式中，a为螺母凸缘厚度。解之求的a 15.23 mn, 所以近似取a=16mm a=16mm 螺母凸缘根部的剪切强度条件为f da d 75.89mm d=76mm 下载可编辑.专业 .整理 .式中，为螺母材料的许用剪切应力。由该公式计算得

11、?强度条件完全符合。3.托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸铁铸成，也可用q235钢模锻成，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，一方面需要润滑，d3 0.6 d3 取23mm d6 1.7 d6 取65mm d5 2.4 d5 取90mm d7 d6 d7 取62mm d3 d3 d3=23mm d6=65mm d5=90mm d=62mm d)=23.5mm b=54mm8 10 mm 这里取10mm s=1.5p=9mm 托杯下端面的设计应满足: 另一方面还需要验算接触面间的压力强度, 托杯的主要尺寸按经验公式计算

12、并圆整。d0取23. 5mm b 1.4 1.6 dmm b 54mm. f da 45500 60 16 15.09mpa 30 40mpa 强度符合条件 0. 7 dmm 1.9 dmm 2. 5 dmm 2 4 mm 0. 5mm =10mm s=9mm 下载可编辑.专业 .整理 .4f d2d2_ 4 45500 3.14 0. 06220. 0235217. 48mpa p 强度符合下载可编辑.专业 .整理 .4.手柄的设计与计算4.1. 手柄材料常选用碳素结构钢q235或q2754.2. 手柄长度扳动手柄的力矩应与阻力矩平衡，即p p 1 2。式中，fp为扳动手柄的里，通常取150

13、200n之间；，t2分别为螺旋副，螺杆端面与托杯之间的摩擦阻力矩，按下式计算d 2ti fta n v 105. 14 n m21 d3 d01 0.06230.0235t，ff 打 号0. 12 45500 - 2- n m3 d2 ：0 3 0.062 0.023562.3n mmt1105. 14 62. 3 cm o则lpm 956. 8mmp175考虑螺杆头部直径及手握的长度，手柄的实际长度为lplpe 50 150 mmp p 2lp取1090mm为了减少起重器的存放空间，一般取实际手柄长度不大于起重器的高度，当起重量较大时，可在手柄上套一长套管以增大力臂，达到省力的目的。4.3.

14、 手柄直径手柄直径dp按弯曲强度设计，即dp 3 1 ，0.1 p式中，p为手柄材料的许用弯曲应力，按p s计算，p p 1.5 2p取150mpadp31 23. 34mm 圆整之后取24mmp 0. 1 150lp =1090mm dp=24mm下载可编辑.专业 .整理 .下载可编辑.专业 .整理 .5. 底座的设计及计算底座材料选用ht150, 铸铁壁厚10mm。其主要尺寸根据经验公式求得。h=l+(1520)=220mm d8=d+(510)=65mm cb=d8+h/5=109mm式中，p为接触面材料的许用挤压应力，木材为24mpa取2mpa6. 其他h h1. 螺母与底座的配合常用h7或h11。h7 hn 2. 为防止螺母转动，应设紧定螺钉。3. 为防止托杯脱落和螺杆旋出螺母，在螺杆上，下两端安装安全挡圈。4