螺旋千斤顶设计计算说明书.docx

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1、螺旋千斤顶设计计算说明书院 系专业年级设计者学号指导教师成绩机械设计编号大型作业01螺旋千斤顶作业任务书姓名 专业机制年级 2008 班级 1设计完成日期201()年1()月29日指导教师一、题目：螺旋千斤顶原始数据：(请在指定的设计方案编号后划J)题目设计方案1 V2345678910最大起重量F(kN)20253()3540455()556065最大起升高度H(mm)150160170180190200210220230240二、机构简图$三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书目录1螺杆的设计与计算1.1螺杆螺纹类型选择1.2 选取螺杆材料41.3

2、 确定螺杆直径41.4 自锁验算51.5 结构51.6 螺杆强度计算母设计与计算选取螺母材料2.2确定螺母高度及螺纹工作圈数u校核螺纹牙强度2.4螺母的其他尺寸2.5螺母与底座的配合 7稳定性计算3.1 计算柔度3.2 稳定性计算托杯的设计与计算手柄设计与计算5.1手柄材料5.2手柄长度Lp5.3手柄直径dp105.4结构 11底座设计11千斤顶的效率12参考文献12千斤顶设计计算和说明计算及说明1螺杆的设计与计算1.1 螺纹牙型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。选梯形螺纹方形螺纹作为最初的传动螺纹，牙型为90度的正方形，传动效率高，压根强度差，对中性不好，磨损后间隙也无法补偿

3、。因工艺性差，目前仅用于对传动效率有较高要求的机件。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角a=30,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动，基本牙型按GB/T5796.12005的规定。1.2 选取螺杆材料选45钢螺杆材料常用Q235、Q275、40、45等。选45钢。1.3 确定螺杆直径螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径5，求出出后，按标准选取相应公称直径d、螺距p及其它尺寸。,、4x1.3.1式中为螺杆许用压应力。根据钢材抗压强度近似等于抗拉强度的实践经验，取os小于45号钢的屈服极限，即os=320MPa安全系数s取4oo-=80MPa故，di

4、20.34mmd=36mmp=7mmdi=30mmd2 =33mm查机械设计手册，d取36mm, p MX 7mm,内径di=30mm符合强度要求1.4自锁验算理论上自锁条件为“夕，式中收为螺纹中径处升角；p为当量摩擦角。由于影响夕的因素较多，其值不稳定，为自锁可靠,实际应满足的自锁条件为W & P -1Ip =arctan(f7cosp)B=a/2f为摩擦系数，在后面选螺母的材料为青铜，钢对青铜的摩擦系数f=0.09产 arctan(np / d2)=arctan (1x7/3.14x33)p=5.14i/=3.86 1.5结构螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄,因此需加大直径，其结构见图

5、。手柄孔径根据手柄直径确定，dk % dn +0.5 mm。八为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比4小约0.20.5mm,退刀槽的宽度取为L5P。为了便于螺杆旋入螺母，螺日合轴00(2-3)d+(5-10)dk n dp + 0.5 =20.5mm故，片3.86vpl杆端部应有倒角或制出稍小于4的圆柱形凸台。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆的下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986),挡圈用螺钉固定在螺杆端部，尺寸见图。其中：1.5p=10.5mm(1.41.6)d= 1.5d=54mm1.6螺杆强度计算螺杆材料的许用应力值118.333MPa当量应力值o=52.2

6、89MPa合格计算当量应力值o=52.289MPa,小于许用应力值，因此强度校核通过2 .螺母设计与计算2.1 选取螺母材料螺母一直处于高应力作用下，材料此处选择用青铜ZCuA110Fe3 制造2. 2确定螺母高度及螺纹工作圈数u青铜ZCiAU0Fe3螺纹圈数Z和螺母高度W螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出，即/rd2hp取pj=20MPaZ2.75取 Z=5 10Z=6.5-45.5mm式中，刈为螺纹中径；为螺纹牙高度；m为螺纹牙表面许用压力，其值可查阅教材或手册。考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为Z =Z+1.5由于载荷在螺纹牙间分配不均，故螺纹圈数Z不宜大于10,否则应改选螺母材

7、料或加大d值。螺母高H=ZP2. 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。材料许用切应力t 取3040 MPa材料许用弯曲应力Sb取4060 MPa螺纹牙底宽度b=2.562mm根据公式:Ft = rj也bz计算得:螺杆的抗剪强度T =8.4061 MPa t螺杆的抗弯强度Ob=5.225 MPa 2.5-4螺杆的临界载荷Kr与柔度晨有关，晨=/，4为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，/为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取/ = + V 2 + (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=7tdi2/4,贝lj为螺杆危险截面

8、的轴惯性矩)3.1 计算柔度(1)计算螺杆危险截面的惯性半径ii = A- = =7.5mmV A 4(2)求起重物后托杯底面到螺母中部的高度/ = + 4/2 + (1.41.6)4=150+22.75+ 1.5x37=228.25mm(3)计算柔度查教材，取2(一端固定，一端自由)查数据手册，石取200GPaL=4 /z=60.8 4(O.lrO.DdAD3PE;二)u2稳定性校核通过。4 .托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图，其中。2 =(060.7)d；2 =(2.4 2.5)4。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

9、，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，托杯和重物都不转动。因此，在起重时，托杯底部与螺杆的接触面间有相当滑动。为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面要限制接触面间的压力，其许用压力可取为尸=1520Mpa,由此可确定托杯直径为D2=25.2mmD3=90.0mmD4=55mm取P=15MPaD4 l- + o取 5 =10mmD2=25.2 mmD3=90.0 mmD448.3 mm,取 D4=55 mm5 .手柄设计与计算5.1 手柄材料常用Q235和Q215。此处选择Q235钢。选 Q2355. 2手柄长度L板动手柄的力矩：KLP

10、=T1+T2(式 1-2)式中：K加于手柄上臂力，间歇工作时，约为150250N。取 K=200NT1螺旋副间的摩擦阻力矩，7； tan( + a)。T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩，T2 = (D2+D4)/F/4o (f 取 0.06)则与二立马p K手柄计算长度L”是螺杆中心到人手施力点的距离。考虑螺杆头部尺寸及手握长度，取手柄实际长度Lw = L +2+ (50150) o2手柄实际长度不应超过千斤顶的最小高度，使用时可在手柄上另加套管。T 1=52.3 N-mT2=24.06N-mp =381 mmLw=450mmTi=52.3 N-mT2=24.06N-mL/?=381mmLu381

11、 +25.2/2+100=493.6mm 取 450mm5. 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I KLdp财dp=20mm18.5mmdp 取 20mm式中：bF手柄材料许用弯曲应力,当手柄材料为Q235时，F=120MPa。5 . 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，并用螺钉或钏合固定，其结构见图。根据GB/T 891 - 1986选用螺钉紧固轴端挡圈，根据Dp=20mm,选取B型挡圈，公称直径30mm,符合设计要求GB/T891-1986B型挡圈公称直径30mmICzfez)16 .底座设计底座常用铸铁（HT100或HT150）,铸件的壁厚5不应小于810mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此,可按1： 5的锥度设计，如图所zj O图中H1=H+ (1428) mm =150+20= 170mmH-a=45.5-15=30.5mmDgDiD5=D+ (510) mm =73mmD6=D5+ = 107 mmd7=N矶叫= 155.5mm式中：op底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取cp=2-2.5MPao7 .千斤顶效率FP7=0.292*+72)Hi = 170mmH*-a=30.5mmD8=98mmD5=73mmDg= 107 mmD7= 155.5mm参考文献1