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千斤顶
设计
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螺旋千斤顶设计方案班级 A05 机械（2）姓名 金煊学号 050101237指导老师 章海2007.11目录一 千斤顶设计任务分析 .31.1 千斤顶载荷 Q 及起重高度 L.31.2 螺旋传动的特点、结构及材料 .31.3 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 .53.1 螺母材料、尺寸的选定及校核 .53.1.1 螺母材料及尺寸的基本参数 .53.1.2 螺纹牙的强度校核 .53.1.3 螺纹自锁性校核 .63.1.4 螺母其他尺寸设定 .63.1.5 螺母凸缘强度校核 .73.2 螺杆材料、尺寸的设定及强度校核 .73.2.1 螺杆材料选取及强度计算 .73.2.2 螺杆稳定性校核 .83.3 底座及机架材料的选定及校核 .93.3.1 底座及机架基本参数与结构的设定 .93.3.2 底座内外径的设定 .93.4 托杯的材料及尺寸的设定 .103.4.1 材料及尺寸的设定 .103.4.2 强度校核 .103.5 手柄材料及尺寸的设定 .113.5.1 手柄材料及长度的选定 .113.5.2 手柄直径的选定 .113.6 其他保险零件的选定 .113.6.1 螺杆及手柄处挡圈及螺杆上端螺钉选取 .113.6.2 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=217255,=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）二 千斤顶总体示意图 手 柄螺 母底 座螺 杆托 杯三 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 512 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 1.22.5 ，取 2。ff由式 543，对于梯形螺纹，中径 。32 6010.8.982Qd mp查机械设计手册，选取 Tr32 6 螺纹基本参数（mm）： 12 1,34,.,3.,35.0,2.PdD小 径 中 径 大 径3.1.2 螺纹牙的强度校核螺母高度 231.062Hdm工作圈数 /up计算螺纹根部弯曲强度校核公式由式 549： 26bbQlDu其中对于梯形螺纹 ,b=0.6p.=3.9m2l-=代入得： 23326047.851(.)9bQl MPaDu查表 513： 。 故合适。40bMPas=-计算螺纹根部剪切校核由式 548： 360115.6.9QPaDu 查表 513： 。 故合适。304Pat=-3.1.3 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 231.54caQD由表 513 得： ，则 ，取406bMPs=-.49.81.bMPas=-。40Pa代入得： 。取 。359Dm-358Dm取 。/68/H20a=取 。4(1.2).14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：故合格。322643012.()75p pQMPaD 其中 。1.56pba凸缘根部的弯曲强度：，故合格。33432 266018510()/ 28.4b bQDMMPaWa 其中 。0bPs=-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 512 得：f=0.09 梯形螺母 /15bj=故 arctn5.32osvf又 得 . 故自锁，安全。26t 0.1Pd365v 3.2.2 螺杆材料选取及强度计算螺杆材料：45钢 调质 。查表 151： ，35,640sbMPaa据表 513： ，712s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；23ca其中 ， ， ， 。214Qd/TW2tan()vdQ316Wdp=代入数据 =102.5MPa , =39.4MPa 。st得： ，故不太安全。2260.93.4103.5ca MP改进方法：1 选用 40CrNi 调质钢 ；2 增大螺杆尺寸。选用改进方法 1 采用 40CrNi 调质钢 ，由表 151： 毛坯尺寸100mm , , ,安全。735sMPa=147253sMPa=-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 514： 螺杆的长度系数 在一端固定，一端自由时为 。m2.0m=128.074dIiA螺杆工作长度： ，234/6/.341.263470lHll m螺杆的柔度： si代入得： ,为中柔度杆，故不能用欧拉公式计算。7015.ss由经验公式得： 21()4scsQabd查经验公式直线公式的系数得： ，6,.57b=代入数据得： 。2(62.57.)89sc kN由螺杆的稳定性条件 196.70scsQSS其中对于传力螺旋 。符合螺杆稳定性条件。3.5s=螺杆两断各钻 M10 的螺孔，用于安装挡圈。螺杆结构设计： 3.3 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 HT150HT200 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 ，取 。810m10斜率可取 ，取 。2k=-k=3.3.2 底座内外径的设定底座内径 ，L起重高度 180；5 32105DkLD计算得： ，可取8897m597Dm底座外径 D6 通过挤压强度求出： 2654pPQ由表 56 得到，当接触表面为混凝土时 ，取 ，3pMa2.8pa求得： 2266564019801.pQDm机架总高： H螺母下沿（69-26mm）+(1020mm),取 .(3)/k 250H机架及底座结构设计： 3.4 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, 。25sMPa壁厚 ，取 ，斜率 ，取 。810m10102k=-10k=，7.6.634Dd，03(2)(2)5dm托杯高度 ，31.h托杯开口宽度 。8(4).1620Dd3.4.2 强度校核对托杯下底面尺寸 d0 进行强度校核：207()4ppQdD查表 56，钢对钢 ，0.8.25180ps MPa代入数据算得： 。故强度合格。92637.(51)4p托杯的结构设计： 3.5 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，21tan()vcfNdQQrFL其中 为接合面的摩擦系数，查表 55 得： 0.10.16，取 0.15 ，cf cfcf为支撑面的摩擦半径 ，fr40217.5fdrm人力 一般可以取 150250N，考虑到持久耐力性取 150N，NFNF计算得到手柄有效长度 。104.17.50.12/50.32L m 手柄实际长度可取 。389m 3=+d/5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 3/21.52NsbbKFLMWd得： 取150.52sb Pa=30bMPa=整理计算得 ： 取 。33 6411NKbFLd m41Kd=3.6 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 ,(510)4(510)kdm螺钉可取 M6M10。现取 M10。螺杆上端挡圈 ，4(510)2()dmm螺杆下端挡圈 。34510 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。四 设计结果（主要参数列表）一 螺母材料：铸铝青铜（ZCuAl9FeNi4Mn2） ，Tr427 螺纹基本参数（mm）：，12 16,34,8.0,31.0,35.0,28.PddD小 径 中 径 大 径下断尺寸 ，凸缘 ，5Dma上断尺寸 。4二 螺杆螺杆材料：40Cr 调质钢及以上强度钢，如 20CrNi, 40CrNi 等，螺杆尺寸（mm）： 12345634508,1,8,157lHlLlldd三 底座底座材料：用 HT150HT200 灰铸铁都可，尺寸：厚度 ，斜率 ，10md=10k=底座内径 ，底座外径 ，597D692Dm机架总高： 。2H四 托杯壁厚 ，斜率 ，10md=10k=下端尺寸： ， ，724D5dm托杯高度 ，5h托杯开口宽度 。810五 手柄手柄材料可用 Q235,Q275 或
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