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机械毕业设计全套
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JX01-111@千斤顶设计方案,机械毕业设计全套
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螺旋千斤顶设计方案 班级 A05 机械（ 2） 姓名 学号 指导老师 nts 目录 一 千斤顶设计任务分析 . 3 1.1 千斤顶载荷 Q及起重高度 L . 3 1.2 螺旋传动的特点、结构及材料 . 错误 !未定义书签。 1.3 千斤顶组成 . 3 二 千斤顶总体示意图 . 4 三 各部件参数设定及强度校核 . 5 3.1 螺母材料、尺寸的选定及校核 . 5 3.1.1 螺母材料及尺寸的基本参数 . 5 3.1.2 螺纹牙的强度校核 . 5 3.1.3 螺纹自锁性校核 . 7 3.1.4 螺母其他尺寸设定 . 6 3.1.5 螺母凸缘强度校核 . 6 3.2 螺杆材料、尺寸的设定及强度校核 . 7 3.2.1 螺杆材料选取及强度计算 . 7 3.2.2 螺杆稳定性校核 . 8 3.3 底座及机架材料的选定及校核 . 9 3.3.1 底座及机架基本参数与结构的设定 . 9 3.3.2 底座内外径的设定 . 9 3.4 托杯的材料及尺寸的设定 . 10 3.4.1材料及尺寸的设定 . 10 3.4.2强度校核 . 10 3.5 手柄材料及尺寸的设定 . 11 3.5.1 手柄材料及长度的选定 . 11 3.5.2 手柄直径的选定 . 11 3.6 其他保险零件的选定 . 12 3.6.1螺杆及手柄处挡圈及螺杆上端螺钉选取 . 12 3.6.2 底座与螺母间紧定螺钉得选取 . 12 四 设计结果（主要参数列表） . 13 五 参考文献 . 14 nts一 千斤顶设计任务分析 1.1 千斤顶载荷 Q 和 重高度 L 已知条件 ：最大载荷 Q=60000KG 起重高度 L=180mm 手动 分析已知可得：（ 1） Q=60KN （ 2）因为设计的 千斤顶 是手动，故 对 螺纹的精度要求不高。可以采用 9级梯形螺纹。 （ 3）可选用 45钢作为千斤顶材料，调质 HB=217 255, =315(课本 P362表 15-1) (4)千斤顶的组成 :A)螺纹 B)螺母 :为青铜或球墨铸铁 C)底座 :HT180 灰铸铁 E)手柄 D)其他保险圈 ,螺钉等 1.2材料选择 因为设计的 千斤顶 是手动的，故 对 螺纹的精度要求不是很高。因此采用 9级梯形螺纹，材料为 45钢。 1.3 千斤顶组成 A 螺母 、 B 螺杆 、 C 拖杯 、 D 底座（机架） 、 E 手柄 、 F 其他保险零件（垫圈 、 螺钉等） nts二 千斤顶总体示意图 手柄螺母底座螺杆托杯nts三 各部件参数设定及强度校核 3.1 螺母材料 、 尺寸的选定及校核 3.1.1 螺母材料及尺寸的基本参数 螺母材料：铸铝青铜（ ZCuAl9FeNi4Mn2） 。 材料耐磨性好，强度高，适用于低速重载的传动。 查表 5 12得材料 P=18-25MPa 取 P=20MPa 。 对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力比较均匀 ， 螺纹 工作圈数不宜过多，故取 f 1.2 2.5 ， 取 f 2。 由式 5 43，对于梯形螺纹，中径 32 66 0 1 00 . 8 0 . 8 3 0 . 9 8 2 2 0 1 0Qd m mp 。 查机械 设计手册，选取 Tr32 6 螺纹 基本参数 （ mm） ：1 2 16 , 3 4 , 2 8 . 0 , 3 1 . 0 , 3 5 . 0 , 2 8 . 0P d d d D D 小 径 中 径 大 径3.1.2 螺纹牙的强度校核 螺母高度2 2 3 1 . 0 6 2H d m m 工作圈数 / 2 3 1 . 0 / 6 1 0u H p 计算螺纹根部弯曲强度校核公式由式 5 49： 26 bbQlD b u 其中 对于梯形螺纹 b = 0 . 6 5 p = 0 . 6 5 6 = 3 . 9 m m, 2 22DDl -=代入得：2 3 3 26 6 6 0 0 2 4 7 . 83 5 1 0 ( 3 . 9 1 0 ) 9bQl M P aD b u 查表 5 13： 4 0 6 0b M P as =-。 故合适。 计算螺纹根部剪切校核由式 5 48： 3336 0 1 0 1 5 . 63 5 1 0 3 . 9 1 0 9Q M P aD b u 查表 5 13： 3 0 4 0 M P at =- 。 故合适。 nts3.1.3 螺母其他尺寸设定 凸缘尺寸的设定 ： 由抗压强度求凸缘外径 2231 . 2 1 . 54caQDD 由表 5 13 得： 4 0 6 0b M P as =-，则 1 3 3 . 2 4 9 . 81 . 2 b M P ass= = -，取 40MPa 。 代入得：3 5 5 5 9D m m=-。取3 58D mm。 / 3 6 8 / 3a H m m 取 20a mm= 。 4 (1 . 2 1 . 4 ) 3 6 9 . 6 8 1 . 2D D m m 取4 80D mm。 螺母 结构设计： 3.1.4 螺母凸缘强度校核 凸缘与底座接触表面 的 挤压强度 ： 32 2 2 2 6436 0 1 0 3 2 . 2 ( ) 7 5 5 7 1 044ppQ M P aDD 故合格。 其中 1 . 5 1 . 7 6 0 1 0 2pb M P a 。 凸缘根部的弯曲强度： nts 33432 3 2 636 0 1 0 8 0 5 8 1 0 6( ) / 4 2 8 . 6 / 6 8 0 1 0 2 0 1 0 4bbQ D DM M P aW D a ，故合格。 其中 4 0 6 0b M P as =-。 凸缘根部被剪断的情况较少发生，故强度计算从略。 3.2 螺杆材料、尺寸 的设定及强度校核 3.2.1 螺纹自锁性校核 螺纹的自锁条件需满足 12v 查表 5 12得： f=0.09 梯形螺母 / 2 1 5bj=o 故 a r c t a n 5 . 3 2c o sv f 又26t a n 0 . 0 6 23 1 . 0Pd 得 3.65. v 故自锁，安全。 3.2.2 螺杆材料选取及强度计算 螺杆材料： 45钢 调质 。 查表 15 1： 3 5 5 , 6 4 0sbM P a M P a， 据表 5 13： 7 0 1 2 03 5s M P a ， 校核螺杆强度，根据第四强度理论求出危险截面计算应力ca， 223 ca ； 其中214Qd ， /TW ， 2t a n ( )2v dTQ ， 3116Wdp=。 代入数据 s =102.5MPa , t =39.4MPa 。 得： 2 2 61 0 2 . 9 3 3 9 . 4 1 0 1 2 3 . 5ca M P a ，故不太安全。 改进方法： 1 选用 40CrNi调质钢 ； 2 增大螺杆尺寸。 nts选用改进方法 1 采用 40CrNi调质钢 ， 由表 15 1： 毛坯尺寸 100mm , 735s M Pas =, 1 4 7 2 4 53 5s M P ass = = -,安全。 故确定采用 40CrNi调质钢及以上强度钢 。 3.2.3 螺杆稳定性校核 查表 5 14： 螺杆的长度系数 m 在一端固定 ，一端自由时为 2.00m= 。 1 2 8 . 0 7 . 044dIiA 螺杆工作长度 ： 234/ 2 6 8 / 2 1 8 0 1 . 8 3 4 1 . 2 1 . 6 3 4 3 7 0l H l l l m m ， 螺杆的柔度： /s li代入得： 2 3 7 0 1 0 5 . 77 . 0s s,为中柔 度杆，故不能用欧拉公式计算。 由经验公式得： 21() 4s c sQ a b d 查经验公式直线公式的系数得： 4 6 1, 2 .5 7ab=， 代入数据得： 2( 4 6 1 2 . 5 7 6 1 . 2 ) 2 8 1 8 6 . 94scQ k N 。 由螺杆的稳定性条件 1 8 6 . 9 2 6 . 770scs c sQSSQ 其中对于传力螺旋 3 .5 5 .0sS =。符合螺杆稳定性条件。 螺杆两断各钻 M10 的螺孔，用于安装挡圈。 螺杆结构设计： nts3.3 底座及机架材料的选定及校核 3.3.1 底座及机架 基本参数与结构的设定 查机械设计手册，工程材料选用金属材料性能与特性 ，用 HT150 HT200 灰铸铁都可，适用于重载低速等情况。 抗拉强度 180MPa,抗弯强度 240MPa 。 机架厚度与斜度：厚可取 8 10mm ，取 10mm 。 斜率可取 1110 20k =-，取 110k=。 3.3.2 底座内外径的设定 底座内径 532 1 0 1 5D k L D ， L起重高度 180； 计算得： 5 12 1 8 0 1 0 1 5 5 8 9 710D m m ，可取5 97D mm底座外径 D6 通过挤压强度求出： 22654pPQDD由表 5 6得到，当接触表面为混凝土时 2 3p M P a ，取 2 .8p M Pa ， 求得： 32 2 665 64 4 6 0 1 0 9 8 1 0 1 9 22 . 8 1 0pQD D m m 机架总高： H ( 5 3 ) / 2DDk 螺母下沿（ 69-26mm） +(1020mm),取 250H mm . 机架及底座 结构设计： nts3.4 托杯的材料及尺寸的设定 3.4.1材料及尺寸的设定 查机械设计手册，托杯可选用的材料有 Q235， Q275或 35， 45或铸铁均可。选用 Q235钢， 毛坯 100mm, 225s M Pa 。 壁厚 8 10mm ，取 10mm ，斜率 1110 20k =-，取 110k=。 7 0 . 6 1 0 . 6 3 4 1 2 1D d m m m m ， 03 ( 2 4 ) 1 . 6 ( 2 4 ) 5 0d d m m d m m m m ， 托杯高度3(1 1 . 2 ) 6 6h d m m， 托杯开口宽度83( 2 2 . 4 ) 2 . 2 1 . 6 1 2 0D d d m m 。 3.4.2强度校核 对托杯下底面尺寸 d0 进行强度校核： 2207()4ppQdD 查表 5 6，钢对钢 0 . 8 0 . 8 2 2 5 1 8 0ps M P a ， 代 入数据算得：92260 1 0 3 7 . 1( 5 0 2 1 )4ppM P a 。故强度合格。 托杯的结构设计： nts3.5 手柄材料及尺寸的设定 3.5.1 手柄材料 及 长度的选定 手柄材料可用 Q235,Q275或 45#,35#调质钢均可。 现取用 Q235钢。 手柄长度的选定 ： 拧紧力矩 T等于螺旋副间摩擦力矩 T1 和托杯与螺杆上端支撑面的摩擦阻力矩 T2之和， 212 t a n ( )2 v c f NdT T T Q f Q r F L ， 其中cf为接合面的摩擦系数，查表 5 5得：cf 0.1 0.16，取cf 0.15 ， fr为支撑面的摩擦半径 40 2 0 5 0 1 7 . 544f ddr m m ， 人力NF一般可以取 150 250N，考虑到持久耐力性取NF 150N， 计算得到手柄有 效长度 1 0 0 4 4 0 . 1 5 1 7 . 5 1 0 0 0 . 1 2 / 1 5 0 0 . 1 32Lm 。 手柄实际长度可取 1 3 0 2 8 9 0 2 5 0L m m m m 3= L + d / 2 + 5 0 100。 手柄一端钻 M10的螺孔，用于安装挡圈。 3.5.2 手柄直径的选定 由弯曲强度计算 3 / 3 2 1 . 5 2NsbbKFLMWd 得： 1 1 3 1 5 01 . 5 2sb M P ass =取 130b M Pas =整理计算得 ： 333 632 3 2 1 5 0 1 3 0 1 0 411 3 0 1 0NKbFLd m m 取 41Kd mm=。 nts3.6 其他保险零件的选定 3.6.1螺杆及手柄处挡圈及螺杆上端螺钉选取 手柄一端可自由拆卸，故只用一个挡圈。直径 ( 5 1 0 ) 4 1 ( 5 1 0 )kd d m m ,螺钉可取 M6 M10。现取 M10。 螺杆上端挡圈4 ( 5 1 0 ) 2 0 ( 5 1 0 )d d m m m m ， 螺杆下端挡圈 ( 5 1 0 ) 3 4 ( 5 1 0 )d d m m m m 。 其中螺杆 两 端螺钉 都 取 M10。 3.6.2 底座与螺母间紧定螺钉得选取 底座与螺母间紧定螺钉可以选取 M8。适用于被紧定零件的表面硬度较 低 或不经常拆卸的场合。 nts四 设计结果（主要参数列表） 一 螺母 材料：铸铝青铜（ ZCuAl9FeNi4Mn2） ， Tr42 7 螺纹基本参数（ mm）：1 2 16, 34, 28.0, 31.0, 35.0, 28.0P d d d D D 小 径 中 径 大 径， 下断尺寸3 58D mm，凸缘 20a mm ， 上断尺寸4 80D mm。 二 螺 杆 螺杆材料： 40Cr调质钢及以上强度钢，如 20CrNi, 40CrNi 等
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