螺旋千斤顶设计课程计算说明书

机械设计课程大作业螺旋千斤顶设计计算说明书目录1设计任务书 22任务分析 33螺旋传动设计 33.1螺杆的设计与计算 33.1.1螺杆材料 33.1.2螺杆螺纹类型 33.1.3螺杆的直径 33.1.4校核自锁条件 43.1.5螺杆的结构 43.1.6螺杆强度校核 53.1.7螺杆稳定性校核 53.2螺母的设计与计算 63.2.1螺母材料 63.2.2螺母高度及旋合圈数 63.2.3校核螺母螺纹牙强度 63.2.4螺母结构 64支撑部件设计 74.1托杯的设计与计算 74.1.1托杯材料 74.1.2托杯结构 74.1.3托杯强度校核 84.2底座设计 94.2.1底座材料 94.2.2底座结构 95其他部件设计 105.1手柄设计 105.1.1手柄材料 105.1.2手柄长度 105.1.3手柄直径 116总结 117参考文献 12附录1螺旋千斤顶总装配图 图纸1附录2螺母零件工作图 图纸2附录3螺杆零件工作图 图纸3附录4托杯零件工作图 图纸41设计任务书设计任务名称：螺旋千斤顶设计设计参数：最大起重量F：30kN最大起升高度H：110mm螺旋千斤顶示意图工作量：总装配图一张；螺母、螺杆、托杯零件工作图各一张。计算说明书一份。2任务分析螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，它主要是用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。螺旋传动的常用运动形式，主要有以下两种：螺杆转动，螺母运动和螺母固定，螺杆转动并移动，多用于螺旋起重器。而千斤顶的工作原理则是第二种螺母固定，螺杆转动并移动，其工作原理是：通过螺杆和螺母组成的螺旋副来实现将物体有低处向高处的传送的，并使托杯中的物体做直线运动，从而实现我们的传动要求。其中，螺母固定，当手柄旋动的时候，螺杆通过与螺母的螺旋副的运动，螺纹之间产生自锁，是装有重物的托杯往上运动。从其工作原理中可以看出，这对螺杆与螺母螺纹的耐磨性、稳定性等要求较高，同时对底座及其他相应材料的强度也有一定的要求。3螺旋传动设计3.1螺杆的设计与计算3.1.1螺杆材料螺杆材料选择45钢3.1.2螺杆螺纹类型由于螺纹起传动作用，选择梯形螺纹，牙型角α=303.1.3螺杆的直径通过耐磨性条件确定螺杆中径，根据教材5.8节内容，螺纹耐磨性条件为ps=FA=Fπd2h对于整体式螺母，ψ=1.2～2.5取ψ=1.8，当ψ≤2.5或人力驱动时，[p]可提高约20%查教材表5.8[p]取20MPa,则[p]=24MPa因此d2≥根据机械设计课程设计手册表3-7，表3-8，并考虑安全性适当增大直径，公称直径d取28mm，则螺距p取5mm，小径d1=22.5mm，中径d3.1.4校核自锁条件螺纹自锁条件为ψ≤ρ，螺纹升角ψ=arctannpπd2=4.2850,当量摩擦角ρ'=arctanf'显然ψ<ρ3.1.5螺杆的结构螺杆上端用于支承托杯，并且需要其中打孔用于插装手柄，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，dk≥dp十0.5mm。为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽，根据机械设计课程设计手册表3-26，退刀槽规格为6.5xΦ21.4。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端设有倒角。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。具体参数为：增大螺杆直径部分：长度：1.5d=1.5×28mm=42mm直径：D13=1.8d=1.8×28=50.4mm螺杆与托杯配合部分：直径：20mm长度：17mm螺杆总长L=110+5p+1.5d+17=194mm根据，，根据×16，d=M6l螺杆的具体图形与尺寸见附录33.1.6螺杆强度校核根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为：σ=（螺杆所受轴向力F=30000N，螺杆所受转矩T1=Ftan(ψ代入得，σ=根据材料力学教材表2.1可知45钢σs=353MPa,σ=σs3~5=σs3=3.1.7螺杆稳定性校核根据教材公式5.51，受压螺杆的稳定性条件式为FcF≥2.5~4,临界载荷Fc与螺杆材料及长径比（柔度）λ=μli=4μld1有关，螺杆的最大工作长度,即托杯底面到螺母中部的距离，近似取为l=H+5p+1.5d=110+25+42=177mm，根据教材表5.11螺杆的长度系数μ=2，螺杆危险截面的惯性半径i=3.2螺母的设计与计算3.2.1螺母材料螺母材料选择青铜3.2.2螺母高度及旋合圈数根据教材公式ψ=H/d2，ψ=1.8H=3.2.3校核螺母螺纹牙强度根据教材公式5.49和5.50，螺纹牙根部的剪切强度校核计算公式为τ=F螺母螺纹大径d'根据教材表5.9τ=30~40MPa螺纹牙工作高度h=0.5p=2.5mm螺纹牙根部厚b=0.65p=3.25mm代入数据τ=F故螺母螺纹牙强度满足要求3.2.4螺母结构螺母的形状尺寸见附录2，具体计算如下螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面间的配合采用H8nD=d+0.5=28.5mmD3=(1.6~1.8)D=1.7×28.5mm=48.45mmD4=(1.3~1.4)D3=1.4×48.45mm=67.83mmH=45mma=H/3=45/3=15mm取D3=49mm,D4=68mm4支撑部件设计4.1托杯的设计与计算4.1.1托杯材料托杯的材料选择为Q2354.1.2托杯结构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。D10=(2.4~2.5)d=2.428=67.2mmD11=(0.6~0.7）d=0.6528=18.2mmD13=(1.7~1.9)d=1.828=50.4mmD12=D13-(2~4)=50.4-3=47.4mm托杯厚度，取杯底厚度为沟纹宽度沟纹深度托杯高度，取托杯高度为70mm挡圈选用GB/T892B32，其公称直径D=32mm，H=5mm；挡圈用GB/T67M6×16的开槽盘头螺钉固定。4.1.3托杯强度校核式中：[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。所以满足接触面的压力强度要求。4.2底座设计4.2.1底座材料底座材料选择为HT2004.2.2底座结构此将其外形制成1∶10的斜铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，δ选取15mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因度H1=H+（14～28）mm=110+21=131mmH-a=45-15=30mm(此处H表示螺母旋合高度)D6=D3+（5～10）mm=49+7=56mmD7=D6+H110D8=D7+60=129mm千斤顶使用时底座下面应垫木板或钢板，以防地面强度不足5其他部件设计5.1手柄设计5.1.1手柄材料手柄材料选择Q235钢。5.1.2手柄长度板动手柄的力矩：K·Lp=T1+T2则式中：K为加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150～250N，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，T因一般情况下为间歇工作，工作时间较长的情况不多，故取K=200N。根据教材表5.6，有油的机加工钢表面的摩擦因数f=0.06~0.10,取值0.1T则手柄计算长度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+（50～150）mm。故手柄长度。5.1.3手柄直径把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为故式中：[]F为手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q235时，[]F=120Mpa。考虑安全因素略增大直径，取。6总结通过本次大作业，系统地设计一个螺旋千斤顶，更有助于我们对机械设计课程的理解与掌握。在设计过程中，我充分理解到机械设计应有的严谨，每一个尺寸都需要通过严格的公式计算而得出，并且计算得出的结果需要经过强度校核，以便我们设计的零件能够安全的工作。由于本次设计是我第一次设计，并不懂得设计的步骤与方法，因此在设计的过程中参考了一些资料，而且完成本次大作业也花费了不少时间。虽然本次任务完成了，但我知道肯定有许多不足与错误，想必这些问题将会通过以后的学习而得到改善，总之，通过本次大作业收获颇多！参考文献[1]王黎钦，陈铁鸣.机械设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2014[2]吴宗泽，高志，罗圣国，李威.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2014基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在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