千斤顶7千斤顶设计

1、目录第1章螺旋千斤顶的设计任务书11.1. 设计题目11.3. 设计要求21.4. 作业目的2第2章螺杆的设计与计算32.1. 螺杆螺纹类型的选择32.2. 选取螺杆材料32.3. 确定螺杆直径32.4. 自锁验算32.5. 结构42.6. 螺杆强度计算52.7. 稳定性计算6第3章螺母设计与计算83.1. 选取螺母材料83.2. 确定螺母高度H及螺纹工作圈数U83.3. 校核螺纹牙强度83.4. 安装要求9第4章托杯的设计与计算11第5章手柄设计与计算125.1. 手柄的材料125.2. 柄长度125.3. 手柄直径dp13第6章底座设计14设计小结15参考文献16第1章螺旋千斤顶的设计任务

2、书1.1.设计题目设计用于起重的螺旋千斤顶。千斤顶一般由底座1,螺杆4、螺母5、托杯10,手柄7等零件所组成(见图1)。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。1.2.设计数据图1螺旋千斤顶i一庭虞蝉灯7手播A岩讦14一拾标n«fi12-MQ(KN)最大起升高度l(mm)40190表1设计数据1.3. 设计要求1 .螺旋千斤顶装配图A1一张。2 .设计说明书一份。1.4. 作业目的1 .熟悉螺旋千斤顶的工作原理，设计与计算的方法；2 .运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识，解决材料的选择，强度计算和刚度计算，

3、制造工艺与装配工艺等方面的问题。3 .熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。螺杆的设计与计算2.1. 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a=3。，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹，它的基本牙形按GB/T5796.186的规定。2.2. 选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。此题选45钢。2.3. 确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d20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之Fpp根据国家规定=1.22.5，取=1.4（梯形螺纹）；h=0.5p;查教材表，p取2

4、3MpaFp故，d2>,hhpfP,0.5p40103.6m0.53.141.423106查机械设计手册，d取36mm,贝p=6mm,d1=d-7=29mmd4=di-(0.20.5)=29-0.3=28.7mmd2=d-3=33mm2.4. 自锁验算查表，fv取0.09入=arctan(np/d2)=arctan(16/3.1433)=3.31()v=arctan0.09=5.14故，入=3.31°<(j)v-12.5. 结构如下图：a岩讦4事甘广幡回莱定旬7一手柄一批不务修忖随一托桩W一塞WINt(17T用一24Fd：螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7,因此需

5、要加大直径。手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定，dk学出十0.5mm(dp=25mm,dk取26)。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di约小0.20.5mm(di为29mm)。退刀槽的宽度可取为1.5t。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于di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)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。(紧定螺钉用M5的,公称长度1=16)其中：1.5t=10.5mmD13=(1.71.9)d=1.836=64.8mm(取65)(1.41.6)d=

6、1.5d=54mm2l=H+H=190+60=250mm0.25d=9mm2.6. 螺杆强度计算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),2T3：0.2d：其中扭矩TFtan()组=40X103tan(3.31+5.14)号103=98.05Nm式中：入为螺纹中径处开角，4V为当量摩擦角。查手册，45钢，s=355MPa=3553-444查手册表3-8,di=d-7=29mm故,2344010323.142910*3*98.05330.229103=63,87<=88.8MPa2.7. 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

7、此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。Fcr/F2,54螺杆的临界载荷Fcr与柔度入s有关，卜=l/i,为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关,起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l=H+5t+(1.41.6)d,i为螺杆危险截面的惯性半径,若危险截面面积A=d12/4,则iJ-d1(I为螺杆危险截面的轴惯性矩),A4当螺杆的柔度左40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。计算柔度(1)计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和i4_34生=3.142910=3.47X0-8m46464Id129103-=7.25M0-3m查教材,取2(一端固定，一端自由)查手册表1-6,E取200GPa卜

8、二l/i32741037.2510=75.5940稳定性计算(1)计算临界载荷FcrFcr=222EI34710222741038-227.86M03N(2)稳定性计算Fcr227.8610ci3401035.702.54H=ut必要时还应对螺母外径D3进行强度验3.1. 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。本题选青铜3.2. 确定螺母高度H及螺纹工作圈数u螺母高度H=加2,螺纹工作圈数uH，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,

9、否则应改选螺母材料或加大d。螺母高度由下式计算:求螺母高度HH=加2=1.4刈3X10-3mm螺纹工作圈数uH1.43310-3u-=p610-3u=u+1.5=7.7+1.5u应圆整，u取10螺母实际高度HH=ut=10X6=60mm3.3. 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。螺纹牙的剪切强度和弯曲强度计算螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为:F3Fh；2-bdtizdtiz查表，ti=0.634p（梯形螺纹），h=0.5p取30-40Mpa,b取40-60Mpa故,F_Fdtizd0.634pz=22.1Mpa<40-60Mp

10、a10、JlxIXD产（L67.aDMae）班34010333.1436100.63461010=9.31MPa<30-40Mpa3Fh_3F0.5p72=2dt1zd0.634pz3-3340100.5610一一一一3一一一一_323.1436100.634610合格3.4. 安装要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用H8或H8等配合。为了安装简便，需在螺母下端（图7T13）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。螺母的相关尺寸计算（H应取24mm,a=8mm）查手册D=d+1=3

11、7mm（D应取24mm,由D11同步确定）内螺纹小径D1=d-6=30mm（D1=D-7=17）D3=(1.61.8)D=1.737=62.9mm(D3应取23mm,参照D11)取整D3=63mmD4=(1.3-1.4)D3=1.3>63=82mm(D4应取1.35*23=31.05mm,取31.5)H'=0mma=H'Z3=6)/3=20mm(外加一个挡环，防止螺母松弛。R=50mm,r=6mm,的沉头孔！沉头螺钉为GB/T65M5*16)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

12、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。(式1-1)Fp22-(D12D11)4式中：p许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。D10=(2.42.5)d=2.4536=88.2mm(取88mm)D11=(0.60.7)d=0.6536=23.4mm(D11取24)(6取10mm)D13=(1.71.9)d=1.836=64.8mm(取65mm)D12=D13-(24)=62mm(1.51.8)d=1

13、.6*36=57.6,取57mm)故p2F<p(D12D11)4(p>23Mpa)34010-3.14(0.06320.02342)4DilHij-'2'Cu=14.90MPa<p合格5.1.手柄的材料常用Q235和Q215。此题选择Q2355.2.柄长度板动手柄的力矩:F-Lp=T1+T2则Lp1-2)式中:F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。T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩,2T1螺旋副间的摩擦阻力矩,d9工Ftan("小=40X103tan(3.31+5.14)号103=98.05KNT2=

14、(D12+D11)fF/4。(f查手册取0.06)=(63+23.4)X0.06M0/4=51.84KN则LpV98.0751.84,=0.74955m200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柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。65一因止匕，手柄实际长度Lp=Lp+1+55=837.05mm取£=838mm聿F(式1-3)2008380.1120106=24.07mm5.3. 手柄直径dp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FLp0.1dpdp+(68)=dp+8=33mm田IT

15、dpM25mm式中：f手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，F=120Mpa。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1-6）,并用螺钉或怫合固定。一，一，1图中尺寸：-dp=5mm5dp=25mm底座材料常用铸铁（HT150及HT200）,铸件的壁厚6不应小于812mm（6取10mm）,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1：10的斜度。底座结构及尺寸如图17图中(R取5mm,r取10mm,D9取79)H1=2l+(1428)mm=250+20=270mmH-a=60-20=40mmD=d+1(查手册)=36+1=37mmD

16、6=D3+(510)mm=63+6=69mmH1221D7=D6+=69+=113mmD8=,40103-2,=.73.4=175mm,3.142式中：p底座下枕垫物的许FD2取整D8=175mmp用挤压应力。对于木材，取p=22.5MPa。设计小结这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在同学们的热情帮助下，使我找到了信心。机械设计的课程设计没有那么简单，我们的每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。经过自己的实际参与设计，使自己也了解到了机械零件从基本尺寸的设计，材料的选择，到受力的分析及强度校核。从中学习到一些设计的基本知识，为以后的课程设计打下了一些基本的知识。在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想，掌握常用的机械零件设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺性等方面的要求，确定合理的设计方案。参考文献1邱宣怀.机械设计M.北京:高等教育出版社,1997.2王伯平.互换性与测量技术M.北京:机械工业出版社,2005.3孙维连，魏凤兰.工程材料