螺旋千斤顶设计说明书.doc

螺旋千斤顶设计专业：机械设计及其自动化班级： 学号：071301111姓 名： 指导老师： 2009年11月 目录第一章 设计题目及材料选择31.1设计目的与要求31.2主要零件的常用材料31.3千斤顶结构示意图3第二章 螺杆的设计计算42.1螺杆材料级牙型选择42.2耐磨性计算42.3验算螺纹的自锁条件52.4螺杆强度校核52.5稳定性校核62.6杆其他结构设计6第三章 螺母的设计计算73.1确定螺母高度H及螺纹工作圈数u73.2校核螺纹牙强度73.3螺母的其他设计要求73.4校验螺母的其他尺寸83.5螺母的其他设计要求8第四章 托杯的设计与计算8第五章手柄设计与计算105.1材料选择及基本参数的选定105.2手柄设计图10第六章 底座设计106.1材料选择及基本参数的选定106.1底座内外直径的选择106.1底座设计图11参考文献11第一章 设计题目及材料选择1.1设计目的与要求设计目的： 明确起重螺旋的设计方法与步骤； 初步了解机械设计的一般方法与步骤； 为课程设计打下基础。要求：最大载荷 F=40000N 最大升距 L= 200 mm1.2主要零件的常用材料1）螺杆材料选择：45号钢，采用带有外螺纹的杆件2) 螺母材料选择：青铜，带有内螺纹的构件3）底座材料选择：灰铸铁 HT200，带1：10斜度4）托杯材料选择：灰铸铁 HT2005）手柄材料选择：2351.3千斤顶结构示意图第二章 螺杆的设计计算2.1螺杆材料级牙型选择选用45号钢，螺杆螺纹类型选择梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角=300，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB5796.186的规定。2.2耐磨性计算滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力p。假设作用于螺杆的轴向力为（N），螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）为A（），螺纹中径为小（），螺纹工作高度为H（），螺纹螺距为 P（），螺母高度为 D（），螺纹工件圈数为 nH/P 。则螺纹工作面上的耐磨性条件为： 由(541)根据螺旋副耐磨条件计算螺杆的直径： 对于梯形螺纹，代入上式,得：取，对钢-青铜螺旋副，,代入数据得：， 根据梯形螺纹国家标准摘自（B/T 5796.3-2005）选取螺纹为Tr367,其基本参数为：，, , , ，计算螺母的螺纹圈数，并求出高度=，取=610,满足要求查阅有关技术手册知螺杆退刀槽直径；退刀槽宽度2.3验算螺纹的自锁条件千斤顶有自锁要求，自锁条件为：其中 式中：为螺纹升角；为摩擦系数；为牙侧角。取，代入计算得：有，故满足自锁条件2.4螺杆强度校核螺杆工作时承受轴向压力和扭矩T的作用。螺杆危险截面上既有压缩应力；又有切应力。根据第四强度理论求出危险截面的计算应力，其强度条件为：其中螺杆所受的扭矩，式中：A 螺杆螺纹段的危险截面面积； （因为，故退刀槽处为危险面）； 退刀槽直径，螺杆螺纹段的抗扭截面系数，螺杆材料的许用应力，强度校核：，因此满足强度要求。2.5稳定性校核 （B为螺杆头部长度，）螺杆柔度：， =1代入数据，得：因为,所以所以螺杆稳定。2.6杆其他结构设计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。手柄孔径的大小根据手柄直径dp决定，dkdp十0.5mm。为了便于切制螺纹，螺纹上端设有退刀槽。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。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，挡圈用螺钉固定在螺杆端部。第三章 螺母的设计计算螺母材料一般可选用青铜，耐磨性较好。3.1确定螺母高度H及螺纹工作圈数n=，取=610,满足要求螺母高度H=d2（H应圆整为整数）螺纹工作圈数，考虑到螺纹圈数n越多，载荷分布越不均，故n不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d。3.2 校核螺纹的抗弯和抗剪强度弯曲强度：，其中代入数据，得：,满足弯曲强度条件。剪切条件：代入数据，得：, 满足剪切强度条件。3.3 由拉伸，扭转强度求出螺母外径: （取） 由强度条件：，得取3.4 校验螺母的其他尺寸取螺母台肩强度:3.5螺母的其他设计要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面间的配合常采用配合。为了安装简便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，底座与螺母用紧钉螺钉固定，根据举重量选取紧定螺钉直径常为10。第四章 托杯的设计与计算托杯用来承托重物，选用用Q235钢模锻制成，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。其经验设计结构尺寸见右图，具体设计计算尺寸如下：；;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。p 式中：p许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。校核：铸铁的许用压强p55a；故pp,满足压力强度要求。第五章 手柄设计与计算5.1材料选择及基本参数的选定手柄材料可用Q235，Q275或35，45调制钢均可。现取用Q235手柄长度的确定：扳动手柄的力矩等于螺旋副间的摩擦力矩T1和托杯与螺杆上端支撑面的摩擦阻力T2之和。即： FLp=T1+T2 则 （加于手柄上一个工人的臂力，人力F一般可取150250N，由于再和较大故取F250N，工作时间较长时为100150N）T1螺旋副间的摩擦阻力矩T2托杯与轴端支撑面的摩擦力矩由前面计算知T1； 取200， 则：手柄直径dp：把手柄看成一个悬臂梁按弯曲强度确定其直径dp，按弯曲强度条件，手柄弯曲应力 故dp式中：手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，=120Mpa取；故5.2 手柄设计图第六章 底座设计6.1 材料选择及基本参数的选定由机械设计手册查得，根据工程材料选用金属材料性能与特性，千斤顶底座材料选用HT150，HT200灰铸铁都可，适用于重载低速等情况。因此选择HT200为底座材料。 底座的斜度和厚度： 底座的厚度，可取812mm，这里取10mm。 斜度K，这里取K2/10。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成110的斜度。6.2 底座内外直径的选择 =+（1428）mm D6=D3+（510）mmD7=D6+D8式中