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1目 录一、螺杆的设计与计算31螺纹的牙型32螺杆的材料33螺杆直径44自锁验算45螺杆结构46螺杆的强度校核5二、螺母的设计与计算51材料52螺纹圈数Z与高度53螺母其它尺寸64螺母与底座的配合7三、螺杆稳定性验算7四、托杯的设计与计算7五、手柄设计与计算91材料92手柄长度93手柄直径94手柄结构9六、底座设计10七、千斤顶的效率11计 算 及 说 明结 果螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。设计的原始数据：最大起重F=50KN、最大升起高度H=210mm。螺旋千斤顶的设计步骤如下：1、 螺杆的设计与计算：（1）螺纹的牙型选用矩形螺纹，采用内径对中，配合选H8/h8，螺纹的径向间隙很小，在计算强度时不考虑。（2）螺杆的材料 选用45号钢,查【1】表3-2。原始数据F=50KNH=210mm配合选H8/h8螺杆材料选45号钢计 算 及 说 明结 果（3）螺杆直径螺杆工作时，同时受压力与扭矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺纹栓联接的计算公式估算出螺纹内径，即：查【1】表3-2中螺杆的屈服极限=355MPa，查【2】P437表16-3由于45号钢是塑性材料，安全因数n为35，取n=4，得许用压应力=88.7MPa。将上述数据带入得螺杆的直径为30.54m,根据经验公式，得P=7.5mm, 查【3】，附表3。取p=8mm。螺纹牙高h=p/2=4mm，螺纹直径d=+p=38.54mm,圆整取d=40mm.则=d-p=32mm.(4)自锁验算理论上自锁条件为，式中为螺纹中径处升角；为当量摩擦角。由于影响的因素较多，其值不稳定，为自锁可靠，实际应满足的自锁条件为=arctan（p/）=4.048查【2】表16-2，取=0.11由于矩形螺纹牙型角为0，故=arctan=6.277,满足4.0486.277-1,故满足自锁。（5）螺杆结构d=40mm=32mm满足自锁计 算 及 说 明结 果手柄孔径根据手柄直径确定，mm，根据后面手柄部分的计算得到=28mm，所以=28.5mm。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。即退刀槽直径可取31.6mm,宽取12mm。（6）螺杆的强度校核对45号钢进行压应力校核，其许用弯曲应力=88.7MPa, 查机械原理与机械设计（下册）第2版张策P437,有如下公式：T=F tan(+)=75.8MPa88.7MPa，符合该压力下的强度要求。2、螺母的设计与计算（1）材料螺母的材料选择Q255，查机械原理与机械设计（下册）第2版张策16-3，取=7.513MPa（2） 螺纹圈数Z与高度，螺母的圈数通常是根据螺纹牙间强度条件求出，即： 式中：螺纹中径=36mm，螺纹牙高度h=4mm。退刀槽直径31.6mm宽12mm螺杆的强度校核符合要求螺母的材料选择Q255计 算 及 说 明结 果螺纹牙危险截面的抗剪强度条件为：;螺纹牙危险截面的抗弯强度条件为：;均符合条件。Z取8考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为ZZ1.5=9.5螺母高HZP=76mm（3） 螺母其它尺寸 螺母其它尺寸见图。其中=62.470.2mm,取D=65mm；=84.591mm，取=86mm；=25.33,取a=26mm. （4） 螺母与底座的配合螺母压入底座上的孔内，圆柱面的配合采用H8/n7，为了方便安装，应在螺母下端和底座孔上端制出倒角，紧固螺钉的直径取M8。3、 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，即式中d为大径，d=40mm，得l=210+76/2+（1.41.6）34=304312mm,取l=310mm。查【2】P438公式，式中，为螺杆稳定性计算安全因数；为螺杆稳定性安全因数，为2.54；F为螺杆上轴向载荷；为螺杆临界载荷。螺杆细长比=l/iL为螺杆最大工作长度；为螺杆长度系数。查【2】P438表16-4，=2；=77.585，选公式代入公式计算可得=175.3KN选 =3，有 。满足条件，装置稳定。4、 托杯的设计与计算托杯用来承托重物，选用ZG35其结构尺寸见图。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螺母高76mm其它尺寸如图圆柱面的配合采用H8/n7螺杆最大受压长度l=310mm螺杆最高工作点稳定计 算 及 说 明结 果口和沟纹。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。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=1520MPa，由此可确定托杯直径为：=61.7269.79mm取70mm其中：=2428mm，取25mm=96100mm,取96mm=10mm螺杆最大高度处稳定托杯选用计 算 及 说 明结 果5、手柄设计与计算（1） 手柄材料选用Q235（2） 手柄长度扳动手柄的转矩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： 式中K为一个工人加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150250N，这里取K=200N。 在加润滑油的情况下，摩擦系数0.050.08。将以上的数据带入公式得1.295m，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。于是得到=1400mm。（3）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 则， 式中，为材料的许用弯曲应力，对于Q235的手柄，120MPa。代入数据计算得27.8mm，取=28mm。(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，其手柄选材Q235手柄长1400mm手柄直径28mm计 算 及 说 明结 果结构见图6. 底座设计底座这里选用HT100，铸件壁厚选用=10mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按照1：5的锥度设计。如图所示。图中mm=224238mm，取230mm；mm=7075mm，取75mm；=117mm；。式中为底座下枕垫物的许用应力。对于木材，取=2MPa。底座选用HT100尺寸如图所示计 算 及 说 明结 果将以上数据带入公式得=198213m