螺旋千斤顶设计大作业

1、文档编码 : CY7K9T7Z10H5 HB4J5H1F2U2 ZQ8Z4G10Z6C8螺旋千斤顶设计任务书同学姓名陈嵩专业年级10 级车辆工程设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量 F = 40 kN ；2、最大升距 H = 190 mm；设计工作量：1、 绘制出总装配图一张,标注有关尺寸,填写标题栏及零件明细表；2、 编写设计运算说明书一份；指导老师签名：2022 年月螺旋千斤顶设计运算说明书院 系 工程技术学院专业年级 2022 级车辆工程设 计 者 陈 嵩指导老师 李华英成 绩2022 年 12 月 13 日目录1螺杆的设计与运算 21.1 螺杆螺纹类型的选择 2 1.2 选

2、取螺杆材料 2 1.3 确定螺杆直径 2 1.4 自锁验算 3 1.5 结构 31.6 螺杆强度校核 5 1.7 螺杆的稳固性运算 6 2. 螺母设计与运算 7 2.1 选取螺母材料 72.2 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数 u 7 2.3 校核螺纹牙强度 8 2.4 结构要求 9 3. 托杯的设计与运算 94. 手柄设计与运算 114.1 手柄材料 11 4.2 手柄长度 Lp 11 4.3 手柄直径 dp 12 4.4 结构 12 5. 底座设计 13 设计与说明 结果1 螺杆的设计与运算 螺纹：梯形螺纹1.1 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；螺杆材料： 4

3、5螺纹选用梯形螺纹；梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角=30o,梯形螺钢 d=40mm 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 2022 的P=7mm 规定；1.2 选取螺杆材料D=41mm d1=32mm D 1=33mm d2=36.5mm D 2=36.5mm dk=28mm d4=31.5mm 1.5P=10.5mm D 13=70mm 1.5d=60mm H+H =246m m 挡圈：GB/T891 B50 螺钉：GB/T68 M6 16 T=113140.4 N mm 螺母材料：ZCuSn10Pl u =8 H =56mm 螺杆材料常用Q235、Q275、4

4、0、 45、55 等；选择 45 钢；1.3 确定螺杆直径 依据教材式（ 5-42得对于梯形螺纹,h=0.5P,就对于整体螺母,由于磨损后不能调整间隙,为使受力分布比较均匀,螺纹工作圈数不宜过多,故取12.25.,此处取1 .2；由于千斤顶的螺杆和螺母的相对滑动速度为低速,查表5-12,取p=18MPa ；故由课程设计手册,查标准GB/T 5796.2-2022 与 GB/T 5796.3-2022 ,得公称直径 d=40mm 螺距 P=7mm 内螺纹大径D=41mm 外螺纹小径d1=32mm 内螺纹小径D1=33mm 内外螺纹中径d2=D2=36.5mm 1.4 自锁验算 对传力螺旋传动来说

5、,一般应确保自锁性要求,以防止事故；螺旋副的自锁条件为式中：为螺纹升角；v为当量摩擦角；vf 为螺旋副的当量摩擦系数,协作：H8r7f 为摩擦系数,为牙侧角；紧定螺钉：GB/T 71 M6 25 托杯材料：Q235 钢 杯底厚度：依据材料和滑动速度查表5-12,取f0.09,对于牙型角30 的等腰梯形螺纹,其牙侧角215,就由于3. 49v14.32,所以自锁性可以保证；1.5 结构 1 3. 13 mm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；沟纹宽度：手柄孔径 dk 的大小依据手柄直径 dp 准备, dkdp 十 0.5mm,由后运算可知 1 . 5 15 mmd

6、p=27mm ,所以取 dk=28mm；沟纹深度：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 托杯高度：杆小径 d1约小 0.20.5mm,取 d4=d1-0.5=31.5mm；退刀槽的宽度可取为 1.5p；70mm 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；挡圈：为了防止工作时螺杆从螺母中脱出,在螺杆下端必需安置钢制挡圈 GB/T892 B32 GB/T891-1986 , 挡 圈 用 紧 定 螺 钉 GB/T68-2022 固 定 在 螺 杆 端 部 ；螺钉：GB/T67 M6 16 挡圈与托杯间隙： 3mm 手柄材料：Q235 钢挡圈：G

7、B/T891 B35 螺钉：GB/T68 M6 16 底座材料：HT200 如图 1-2,就有退刀槽宽度 1.5P=10.5mm D13=1.71.9d=6876mm ,取 D13=70mm 1.41.6d=5664mm ,取 1.5d 即 60mm H+H =190+56=246mmH 为后面运算得）螺钉外径 0.25d=10mm 挡圈外径 d+610=4650mm 依据 GB/T891-1986 ,选取挡圈 GB/T891 B50,公称直径 D=50mm ,H=5mm 依据 GB/T68-2022 ,选取螺钉 GB/T68 M6 16,螺纹规格 d=M6 ,公称长度 l=16mm 1.6

8、螺杆强度校核对受力较大的螺杆应依据第四强度理论校核螺杆的强度；其强度条件为S=4,故：其中扭矩v 为当量摩擦角；v d 2；式中：为螺纹中径处升角,T F tan由于 45 钢的屈服强度s350MPa,取安全系数就中意强度条件；1.7 稳固性运算瘦长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳,验算螺杆的稳固性；为此应按稳固性条件式中：S 为螺杆稳固性的运算安全系数；S 为螺杆稳固性安全系数,对于传导螺旋 S sc 2 5. 4 0.；F 为螺杆的临界载荷, N；螺杆的临界载荷 F cr 与柔度 ss 有关式中：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

9、取 l H 5 p 1 . 4 1 . 6 d；i 为螺杆2危险截面的惯性半径,如危险截面面积 A d 1 / 4,就i I d 1（I 为螺杆危险截面的轴惯性矩）A 4当螺杆的柔度 s 40 时,可以不必进行稳固性校核；螺杆一端固定,一端自由,就长度系数 2 . 00l 190 5 7 1 . 4 1 6. 40 mm 281 289 mm,取 l 285 mm就,所以需要进行稳固性校核；临界载荷F cr可按欧拉公式运算,即E2.06105MPa；式中： E 为螺杆材料的拉压弹性模量,所以有 所以,中意稳固性条件；2 螺母的设计与运算 2.1 选取螺母材料 螺母材料一般可选用青铜,对于尺寸较

10、大的螺母可接受钢或铸铁制造,其内孔浇注青铜或巴氏合金；这里选用螺母材料为ZCuSn10Pl ；u 不宜大于10,否就应2.2 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数u 螺母高度Hd212.365.mm438.mm考虑到螺纹圈数u 越多,载荷分布越不均,故改选螺母材料或加大d；螺纹工作圈数考虑退刀槽的影响,实际螺纹圈数 所以, u =u+1.5=6.26+1.5=7.76 圆整得, u =8 u = u+1.5u 应圆整 ；螺母高度 H = u P=8 7mm=56mm 2.3 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；螺纹牙危险截面的剪切强度条件为螺

11、纹牙危险截面的弯曲强度条件为式中： b 为螺纹压根部的厚度,b=0.65P,P 为螺纹螺距；mm,对于矩形螺纹,对于梯形螺纹,l 为弯曲力臂, mm,lD2D2；为螺母材料的许用切应力,MPa；b 为螺母材料的许用弯曲应力,MPa；由于螺母材料为青铜,查表知其 =3040MPa ,b=4060MPa,取=35MPa ,b =50MPa；带入校核公式：中意强度条件；2.4 结构螺母压入底座上的孔内,圆柱接触面问的协作常接受H8或H8等配r7n7合,这里选择H8协作；17）做r7为了安装简便,需在螺母下端（图13）和底座孔上端（图出倒角；为了更牢靠地防止螺母转动,仍应装置紧定螺钉（图11）,紧定螺

12、钉直径常依据举重量选取,一般为612mm；选用紧定螺钉GB/T 71 M6 25；3 托杯的设计与运算托杯用来承托重物,可用铸钢铸成,也可用 用 Q235 钢；托杯的结构尺寸见图 14；Q235 钢模锻制成,此处选为了使其与重物接触良好和防止与重物之间显现相对滑动,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,由图 14 可得：托杯厚度812 mm,取10 mm杯底厚度为1 3.13 mm沟纹宽度1 . 515 mm沟纹深度/25 mm在螺杆上端应装有挡板；托杯高度 1 .51.8 d6072mm,取托杯高度为70mm 挡圈选用 GB/T892 B32 ,其公称直径D=32mm ,

13、H=5mm ；挡圈用 GB/T67 M6 16 的开槽盘头螺钉固定；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,为了防止过快磨损,一方面需要润滑,另一 方面仍需要验算接触面间的压力强度；式中： p为许用压强,应取托杯与螺 杆材料 p的小者；查表得,Q235 钢的许用压强p 为225MPa,45 钢的许用压强 p 为 570MPa,故用托杯材料来进行压力强度校核,即取p=225MPa ；依据图 1-4,相关尺寸为 所以 中意接触面的压力强度要求；为保证托杯可以转动,螺杆顶端的挡圈与托杯底部留有间隙,间隙值为34mm,因承担力不大,故取值为 3mm；

14、4 手柄的设计与运算 4.1 手柄材料 常用 Q235 和 Q215；这里选用 Q235 钢；4.2 手柄长度 Lp 板动手柄的力矩：KLp=T1+T2就式中：K 为加于手柄上一个工人的臂力,工作时间较长时为 100 150N；T1 为螺旋副间的摩擦阻力矩,T2 为托杯与轴端支承面的摩擦力矩,T2 = D 12+D 11 f F/4；间歇工作时, 约为 150250N,因一般情形下为间歇工作,工作时间较长的情形不多,故取 K=200N ；查设计手册得,钢钢的摩擦因数 f 0 1.,所以就手柄运算长度 L p 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,手柄实际长度仍应加上 故取手柄长度L p1150mm；D13 +（50150）mm；2由于手柄实际长度不应超过千斤顶,因此取L p400mm,使用时可在手柄上另加套管；4.3 手柄长度 dp 把手柄看成一个悬臂梁,按弯曲强度确定手柄直径故d p30KLpF.1dp,其强度条件为式中： F 为手柄材料许用弯曲应力,当手柄材料为 Q235 时, F=120Mpa；取d p27mm；4.4 结构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；因手柄直径 d p 27 mm,所以由 GB/T891-1986 ,选取挡圈 GB/