螺旋千斤顶大作业说明书.doc

机械设计课程螺旋千斤顶设计说明书学生姓名 学院名称 专 业 学 号 年 月 日机械设计大型作业编号01螺旋千斤顶作业任务书 姓名 专业 年级 班级 设计完成日期 年 月 日指导教师 一、题目：螺旋千斤顶原始数据:题目设计方案12345678910最大起重量F（KN）20253035404550556065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选题说明：最大起重量F（20KN）最大起升高度H（150mm）目录一、螺杆的设计与计算-11、螺杆螺纹类型的选择-12、 选取螺杆材料 -13、 确定螺杆直径-14、 自锁验算-15、 结构-26、 螺杆的强度校核 -2二、螺母设计与计算-21、选取螺母材料-22、确定螺母高度H及螺纹工作圈数Z-33、螺母其它尺寸-3 4、螺母与底座的配合-33、 螺杆稳定性验算-44、 托杯的设计与计算-4五、手柄设计与计算-51、材料-52、手柄长度 -53、手柄直径 -64、手柄结构 -6六、底座设计-6七、千斤顶的效率-7计算及说明结果一、螺杆的设计与计算1、螺杆螺纹类型的选择螺纹的牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形，千斤顶常用矩形螺纹。为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中，其配合可选为H8/h8.螺纹的径向间隙很小，在强度计算时不予考虑。2、选取螺杆材料 螺杆的材料常用Q235、35、45钢等。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，即查式中螺杆的屈服极限=235MPa，由于Q235是塑性材料，取安全因数n=2，得许用压应力=127.5MPa，取整数=130MPa将上述数据带入得螺杆的直径为0.01596m，取=16mm。根据经验公式P=/4得P=4mm参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高h=P/2，得h=2mm。d圆整为整数后，取=d-p=20-4=16mm。4、自锁验算在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为： 由 n=1，p=4mm，=17mm得tan=0.07490当量摩擦角=arctan ，在有润滑油情况下=0.1，得=4.711验证结束，左边小于右边，达到自锁条件。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2。手柄孔径根据手柄直径确定mm。为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比小约0.20.5mm，退刀槽的宽度取为1.5P。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部应有倒角或制出稍小于的圆柱形凸台。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，挡圈用螺钉固定在螺杆端部，尺寸见图。 图16、 螺杆的强度校核对Q235进行压应力校核，Q235许用弯曲应力=120MPa，从后面的计算中得到数值，如下公式：=108.52MPa120MPa符合该压力下的强度要求。二、螺母设计与计算1、选取螺母材料螺母的材料可查阅教材或手册。7、 确定螺母高度H及螺纹工作圈数Z 螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出，即式中，为螺纹中径；h为螺纹牙高度；p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ZZ1.5由于载荷在螺纹牙间分配不均，故螺纹圈数Z不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d值。螺母高HZP8、 螺母其它尺寸 螺母其它尺寸见图2。其中；。图29、 螺母与底座的配合 螺母压入底座上的孔内，圆柱面配合常采用H8/n7。为了安装简便，应在螺母下端和底座孔上端加工出倒角。为了防止螺母转动，还应安置紧定螺钉，其直径可根据起重量取M5。5、 螺杆稳定性验算计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度l可按将重物举到最大起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度计算，即=150+36/2+1.5x20=198mm由稳定性验算公式查表得Q255的弹性模量E=200GPa，由惯性矩公式I=，得I=0.707式中为满足条件的轴向压力将上述数据带入公式得=3.56,满足条件，装置稳定。6、 托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成（ZG35或ZG45），也可用碳钢模锻制成（Q235），其结构尺寸见图3。其中；。为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上表面制出切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装置挡板。直径的配合可取H11/a11。图3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P=20MPa，由此可确定托杯直径为五、手柄设计与计算1、材料 手柄的材料常用Q235和Q255。2、手柄长度 扳动手柄的转矩（图4）必须克服螺纹副的螺纹力矩和螺杆与托杯间的摩擦力矩，即，则式中，K为施加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150250N。在有润滑的条件下，摩擦系数0.050.08。手柄计算长度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mm，但不应超过千斤顶的最小高度，当所需长度超过千斤顶最小高度时，使用时可在手柄上另加套管。图43、手柄直径 把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径，其强度条件为 式中，为材料的许用弯曲应力，对于Q235和Q255的手柄，120MPa。4、手柄结构 手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环，并用螺钉或铆钉固定，其结构见图5。图5六、底座设计底座常用铸铁（HT100或HT150），铸件的壁厚不应小于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6所示。图中mm；mm；。式中，为底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取2MPa。图6七、千斤顶的效率 （一般0.3）选矩形螺纹选Q235d =20mm=16mmP=4mmh =2mm=17mm=4.283=4.711满足自锁条件=16mm符合强度要求选铸造锡青铜取p=25MPaZ=9mmH=36mmD=32mmD1=42mma =12mmL=198mm选Q235D2=12mmD3=48mm=38mm选Q235取K=250N=30KN=13.8KN加润滑油，摩擦系数=0.06=176mm=282mm=15.6mm选HT150D5=40