螺旋千斤顶课程设计

1、螺旋千斤顶课程设计姓名：班别：学号：指导老师：<1.题目要求12.螺杆的设计与计算22.1螺杆螺纹类型的选择22.2选取螺杆材料22.3确定螺纹直径22.4自锁验算32.5结构42.6螺杆强度计算52.7稳定性计算53. 螺母设计与计算63.1选取螺母材料63.2确定螺母高度H¢及螺纹工作圈数u73.3校核螺纹牙强度73.4螺母与底座孔配合94. 托杯的设计与计算95. 手柄设计与计算105.1手柄材料105.2手柄长度Lp105.3手柄直径dp125.4结构126. 底座设计131.题目要求2.螺杆的设计与计算2.1螺杆螺纹类型的选择2.2选取螺杆材料2.3确定螺纹直径2.4

2、自锁验算2.5结构2.6螺杆强度计算2.7稳定性计算3. 螺母设计与计算3.1选取螺母材料3.2确定螺母高度H¢及螺纹工作圈数u3.3校核螺纹牙强度3.4螺母与底座孔配合4. 托杯的设计与计算5. 手柄设计与计算5.1手柄材料5.2手柄长度Lp5.3手柄直径dp5.4结构6. 底座设计一、选择方案数据方 案数据项 目设 计 方 案12345678910最大起重量Q（KN）16202529343944495459最大起升高度l（mm）150160170180190200210220230240这里选择的是Q=34KN，l=190mm机构简图: 螺纹有矩形、梯形和锯齿形，常用的是梯形螺纹

3、。梯形螺纹牙形为等腰梯形，牙形角=30°，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。这里选择梯形螺纹。千斤顶转速较低，单个作用面受力不大，所以选用45号钢。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t及其它尺寸。,由于，所以有对于等腰梯形螺纹，对于梯形螺纹，其设计公式为： 由于螺旋千斤顶是工作在低速状态下，所以螺杆-螺母材料选择钢-青铜，查机械设计第九版97页，表5-12，取许用应力Mpa,摩擦系数f=0.09。对于整体螺母，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，可取，这里取1.5则，查机械设计手册取中径 ，公称直径d=28mm，螺距P=5mm，螺杆小

4、径, 螺母大径，螺母小径，螺母中径。自锁条件是yjv式中：y为螺纹中径处升角；rv为当量摩擦角（当量摩擦角rv=arctanmv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°）。:当量摩擦系数；：摩擦系数；：牙侧角，。摩擦系数由查表可知，由于千斤顶的运动速度是很低的，所以摩擦系数按起动时区最大值0.09。符合自锁条件。螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7，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=23mm，所以dk =24mm。为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。由螺距P=5mm,查表得退刀槽的直径d4

5、 =21mm退刀槽的宽度可取为1.5P=7.5mm。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=36mm H=5mm，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计算方法参阅教材公式(6.23)，其中扭矩，式中为螺纹中径处升角，为当量摩擦角。对受力较大的螺杆应根据第四强度理论交合螺杆强度：或F（N）螺杆所受的轴向压；A（）：螺杆螺纹的危险截面面积； （）：螺杆螺纹段的抗扭截面系数；（mm）螺杆螺纹小径；T（）；s(MPa

6、)：螺杆材料的许用应力，由前面可知螺杆的材料是45号钢，查表得其屈服强度，所以其许用应力，由于千斤顶的载荷是稳定的，许用应力取最大值有。计算：则有： ，符合强度计算的条件。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。Fcr / F ³ 2.5 4。螺杆的临界载荷Fcr与柔度s有关，s=m l/i，m为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取lH+5P+(1.41.6)d=229.5mm，i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=pd12/4，则(I为螺杆危险截面的轴惯性矩)，当螺杆的柔度s40时，可

7、以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。E（MPa）：螺杆材料的拉压弹性模量，E=210Gpa;I（）：螺杆危险截面的惯性矩，。该千斤顶一螺母座位支承时，作不完全固定支承，另一端有径向和轴向约束，为固定支承，所以端部职称情况是一端固定，一端自由。因此。临界载荷 : 所以经过计算螺杆稳定。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。该千斤顶螺母材料采用青铜。螺母高度H=d2（H应圆整为整数）螺纹工作圈数，考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10。螺母高度由下式计算：，取整u=8实际螺母高度。一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹

8、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进行强度验算。如图有：螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，股只需校核螺母的螺纹牙强度。假设螺母每圈螺纹 所承受的平均压力为，并作用再螺纹中径为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面的剪切强度条件为，螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为。式中：b（mm）：螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹;l(mm):弯曲力臂，；（MPa）螺母材料的许用切应力，螺母材料为45号钢，查表可知：， 螺母材料的许用弯曲应力，查表可知：计算：，符合剪切强度条件；，符合弯曲强度条件。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

9、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，一般为612mm。紧定螺钉选择的是（GB/T711985）.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，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。p如图计算各尺寸：厚度；p为许用压强，取托

10、杯和螺杆材料p中较小的一个，螺杆p=380MPa，托杯p=235MPa；，所以进行强度计算有：满足强度条件。常用Q235和Q215。该千斤顶采用的是Q235。板动手柄的力矩：K·Lp=T1+T2，则式中：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，T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4。 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。手柄的实际长度是

11、把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为：sF 或为 dp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。计算：所以手柄的直径。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。因为手柄的精度要求不高，如图计算选用的螺钉为（GB/T68-2000）,而挡环尺寸为D=38mm，厚H=5mm。底座材料常用铸铁（HT150及HT200）（图17），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。图中:（为底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取，这里取2Mpa）计算：牙形角=30的单线梯形螺纹螺杆材料：45钢p=20MPa=1.5螺杆尺寸：P=5mm螺母尺寸