机械设计课程设计-螺旋千斤顶计算与说明.docx

班级： 姓名： 学号：计算与说明结果（一） 螺杆的设计计算螺杆材料选用35钢。1确定螺纹直径螺杆工作时，同时受压力与转矩的作用。因此它的计算克近似按紧螺栓联接的计算公式球的螺纹小径，即d141.3F mm许用应力 =s35查9P27，s=315 N/mm2，B=530 N/mm2=s35=315(35)=10563 N/mm2取 =75 N/mm2d1=41.32510375=23.5mm查附表1，选梯形螺纹Tr326螺纹大径 d=32mm，D=d+1=32+1=33mm螺纹中径 d2=32-3=29mm螺纹小径 d1=32-7=25mm23.5mm，Dq=32-6=26mm满足要求螺距 P=6mm螺纹压根部厚度 t1=0.634P=0.6346=3.8mm螺纹工作高度 h=0.5P=0.56=3mm 校核螺杆强度螺纹力矩 T=Ftg(+)d2/2螺纹升角 =arctgnPd2=arctg1629=3.77查9P6表110，钢与铸铁的滑动摩擦系数（无润滑剂），=0.18梯形螺纹牙型斜角 =15=tg-1/cos=tg-1(/cos15)=10.55T1=25103tg3.77+10.55292=0.93105 N/mm2 按第四强度理论，压扭组合校核ca=4Fd122+3(T10.2d13)2=75 N/mm2d=32mmd2=29mmd1=25mmP=6mmt1=3.8mmh=3mmD=33mmDq=26mm=3.77=10.55T1=0.93105 N/mm2螺旋千斤顶一、 设计原始参数螺旋千斤顶的最大起重重量F=25103N，最大起升高度H = 160mm。二、 设计计算书计算与说明结果ca=(425103252)2+3（0.931050.2253）2=72.5 N/mm2满足要求 螺杆受力图2自锁性验算自锁条件 其中 =3.77，=10.55故 ，可用，且4430，保证自锁。3螺杆结构螺杆上端直径D2=1.71.9d=1.71.932=54.460.8mm取 D2=58mm手柄孔径 dkdp+(0.51)式中 dp=22mmdp的计算见“手柄设计计算”部分则 dk=22+0.51=22.523mm取 dk=23mmd=0.60.7d=0.60.732=19.222.4mm取 d=20mmca=72.5 N/mm2ca3，l0为轴承长度，d0为轴径直径。l0d03为固定支承，见1P121，取 =2，（一端固定、一端自由）。Fcr=22.01051.92104(2240)2=16.45104NFcrF=16.451042.5104=6.582.54.0螺杆可以稳定工作。dc=24.6mmb=9mml=50mmh1=14mml=312mmE=2.0105MPaI=1.92104 mm2L=240mm=2Fcr=16.45104NFcrF=6.58（二） 螺母的设计计算螺母的材料选用铸铁HT3001确定螺纹旋合圈数Z1P120式(619)，根据耐磨性计算螺纹旋合圈数Z，即p=FPd2hHpzFd2ph由1P120表6.5，取 p=15 N/mm2 (滑动速度2.4m/min)。z2510329153=6.10z=z+1.5=6.10+1.5=7.60取 z=8，则 z=z-1.5=8-1.5=6.5螺母旋合长度 H=zP=86=48mm校核螺母的高径比，=Hd2=4829=1.66，查1P120，螺母兼作支承而受力较大时，取 =2.53.5，不满足要求。故需重新确定螺母高度。取 =3.0，则 H=329=87mm，取 H=88mm。紧定螺钉直径取 10mm，查9P45。2校核螺母螺牙强度由于螺母材料强度低于螺杆材料强度，故只需校核螺母螺牙强度。(1)剪切强度(1P120表6.21)=FDt1z式中：螺母螺纹大径 D=33mm1P121表6.6 =40 N/mm2=25103333.86.5=9.76 N/mm2=40 N/mm2满足要求(2)弯曲强度（1P120表6.22）b=3FhDt12zb查1P121表6.6b=4555 N/mm2b=3251033333.826.5=23.12 N/mm2b满足要求z=8H=48mmH=88mm=40 N/mm2=9.76 N/mm2满足剪切强度要求b=4555 N/mm2b=23.12 N/mm2bb满足弯曲强度要求3螺母其它结构尺寸螺母外径D=1.61.8D=1.61.833=52.859.4mm取 D=55mmD1=1.31.4D=1.31.455=71.577.5mm取 D1=75mm螺母凸缘厚度=H3=483=16mm取 =18mm4螺母外径和凸缘强度的计算及螺母悬置部分拉扭组合校核(注：螺母旋合长度H=48mm，螺母实际长度H=88mm，H-H=88-48=40mm。这一段螺母的螺牙不承载，只起支承作用。校核螺母耐磨性和螺牙强度时用 H，校核螺杆稳定性用 H。)(1)螺母外径和凸缘强度的计算=(1.21.3)F4(D2-D2)式中：螺母的许用拉应力 =0.83b 螺母材料的许用弯曲应力 b，见1P121表6.6， b=4555 N/mm2=0.834555=37.3545.65 N/mm2=(1.21.3)251034(552-332)=19.7321.37 N/mm2(2)凸缘与底座接触部分的挤压强度p=F4D12-D2p螺母材料许用挤压应力 p=1.51.7b=1.51.74555=67.593.5 N/mm2p=251034(752-552)=12.24 N/mm2p查9P63表58可确定螺母上固定螺钉用的孔。(3)凸缘根部的弯曲强度计算b=1.5F(D1-D)D2bb=1.525103(75-55)55182=13.40 N/mm2bD=55mmD1=75mm=18mm=37.3545.65 N/mm2=19.7321.37 N/mm2安全p=67.593.5 N/mm2p=12.24 N/mm2pp安全b=13.40 N/mm2bb安全（三） 托杯设计计算托杯的材料选用结构钢Q235取托杯壁厚度 =6mmh2=1.3=1.36=7.8mm取 h2=8mm1.验算接触面间的压力强度；螺旋千斤顶起重时，因托杯底与螺杆接触面间相对滑动，所以要验算接触面间的压力强度，其验算式是：p=F(D42-D52)/4p p=18N/mm2 直径 D4=D2-24=58-24=5456mm取 D4=55mm直径 D5=d+12=20+12=2122mm取 D5=21mmp=25103(552-212)/4=12.32 N/mm2pp 安全2.托杯口径外径D3=2.42.5d=2.42.532=76.880mm 取 D3=78mmD4=55mmD5=21mmp=12.32 N/mm2p=18N/mm2pp安全D3=78mm（四） 手柄的设计计算手柄的材料选用结构钢Q2351.手柄长度Lp1)作用于手柄上的力矩T=KLp=T1+T2，可得Lp=T1+T2K2)K为搬动手柄的力臂，其取值为K=150250N，取 K=200N3)螺纹力矩T1=Ftg+d22=25103tg3.77+10.55292 =0.93105 N/mm2 4)摩擦力矩查表得托杯与螺杆端面摩擦系数 =0.07 T2=14D4+D5F=1455+210.0725103 =3.33104 N/mm2T2=Frm5)手柄长度Lp=T1+T2K=0.93105+3.33104200=631.5mm取 Lp=620mm6)手柄实际长度LpL=Lp+D22+50150=620+582+50150=699799mm手柄长度一般不大于千斤顶最大高度，取 L=400mm，工作时加套筒。2.手柄直径dp安弯曲强度设计b=KLp0.1dp3bdp3KLp0.1pQ235的结构钢取 b=120 N/mm2dp3200631.50.1120=21.9mm取 dp=22mm3.手柄结构为防止手柄从螺杆孔中滑出，在手柄两端设有挡圈，并用螺钉固定或铆合。挡圈选用标准件GB89186，见9P59表53，用螺钉GB6885固定，见9P42K=200NT1=0.93105 N/mm2T2=3.33104 N/mm2Lp=620mmL=400mmdp=22mmMd=1314dp=131422=5.57.3mm取 Md=6mml11.251.5Md=1.251.56=7.59mm取 l1=8mmdf=dp+810=22+810=3032mm取 df=30mm（五） 底座设计底座的材料选用铸铁HT150铸铁壁厚 =8mm，将底座外形制成1:5的锥度，其主要结构尺寸：H1=H+H+1418=160+88+1418=262266mm取 H1=262mm直径 D0=D1+510=75+510=8085mm取 D0=82mm直径 D6=D+510=55+510=6065mm取 D6=62mm直径 D7=D6+H1-H+5=62+262-88+185=100.4m