哈工大机械设计大作业千斤顶

Harbin Institute of Technology 机械设计大作业机械设计大作业 课程名称 机械设计 设计题目 螺旋起重器设计 院 系 能源科学与工程学院 班 级 1302403班 设 计 者 刘远华 学 号 1130240333 哈尔滨工业大学 目录目录 一一设计题目设计题目 1 二二螺杆 螺母选材螺杆 螺母选材 1 三三螺纹传动设计螺纹传动设计 1 3 13 1耐磨性计算耐磨性计算 1 3 23 2螺杆强度校核螺杆强度校核 2 3 33 3螺母螺纹牙强度校核螺母螺纹牙强度校核 2 3 43 4螺纹副自锁条件校核螺纹副自锁条件校核 3 3 53 5螺杆的稳定性校核螺杆的稳定性校核 4 3 63 6螺母外径及凸缘设计螺母外径及凸缘设计 5 四四其他零件设计其他零件设计 6 4 14 1手柄设计手柄设计 6 4 24 2底座设计底座设计 7 4 34 3托杯设计托杯设计 符号见参考书 3 8 4 44 4其他尺寸计算其他尺寸计算 8 五五设计示意图设计示意图 9 六六参考资料参考资料 10 1 一一 设计题目设计题目 螺旋起重器 千斤顶 已知条件 起重量 50KN 最大起重高度 H 150mm 二二 螺杆 螺母选材螺杆 螺母选材 千斤顶螺旋滑动速度低 但是载荷较大 故采用钢对青铜的螺杆与螺母 千斤顶螺杆对齿牙强度要求较高 采用梯形螺纹螺旋传动 选用 45 钢 千斤顶螺母采用强度高 耐磨 摩擦系数小的铸铝青铜 10 3 托盘和底座均采用铸铁材料 三三 螺纹传动设计螺纹传动设计 3 13 1 耐磨性计算耐磨性计算 由于螺杆采用 45 钢 螺母采用铸铝青铜查参考文献 1 得 p 10 3 18 25MPa 人力驱动 p 值可增大 20 则 p 21 6 30MPa 取 p 24MPa 按 耐磨性条件选择螺纹中径 选用梯形螺纹 由参考文献 1 查得对于整体式螺 2 母系数 取 1 5 5 2 2 1 由耐磨性条件公式 2 50000 0 80 829 8 1 5 24 Q F dmmmm p 式中 螺纹中径 mm 2 螺旋的轴向载荷 N H 螺母旋合高度 mm 引入系数 H d p 材料的许用压强 MPa 查参考文献 1 取公称直径 d 36mm 螺距 p 3mm 中径 34 5mm 小 2 径 32 5mm 内螺纹大径 36 5mm 3 4 3 23 2 螺杆强度校核螺杆强度校核 2 千斤顶螺杆危险截面受轴向力 F 和扭转力矩的作用 这里的扭转力矩 1 是螺纹副的摩擦转矩 根据第四强度理论 螺杆危险截面的强度条件为 1 4 2 3 2 3 16 1 3 3 2 式中 螺杆螺纹的小径 mm 3 d 螺杆材料的许用应力 MPa 螺杆所受的轴向载荷 N 螺纹副摩擦力矩 N mm 为螺 1 2 tan 2 1 d FT Q 纹升角 2 1 3 34 5 1 5855 由参考文献 2 查得钢对青铜的当量摩擦因数 0 08 0 10 取 f 0 09 代入数据计算得到 把数据带 f arctanarctan0 095 1427f 入公式中可得 1 30000 34 5 2 tan 1 5855 5 1427 61059 4 50000 32 52 2 3 16 61059 32 53 2 62 28 取 3 5 s 355 s Mpa 71 118Mpa 100 式中 螺纹螺旋升角我 2 arctan np d 当量摩擦角 螺纹线数 n 1 n 螺纹导程 mm p 螺纹中径 mm 2 d 当量摩擦系数 查机械设计表 5 10 得 0 08 0 10 取 0 09 f f f 4 代入数据得 0 09 5 1427 1 3 34 5 1 5855 得到 满足自锁条件 3 53 5 螺杆的稳定性校核螺杆的稳定性校核 螺杆的柔度值 3 4ll id 式中 螺杆的最大工作长度 取螺母中部到另一端支点间的距离 则 l 1 150h 2 H ll 螺母 退刀槽 其中 螺母高度 mm 螺母 H30HZPmm 螺母 螺杆与手柄座相接处的尺寸 查手册知 退刀槽 l 9mm 退刀槽 l 假设手柄直径为20mm 由尺寸经验公式 手柄 1 h1 8 2 d 1 8 2 2036 40mmmm 手柄 取 h1 37mm 则 150 15 37 9mm 211mm l 长度系数 对本千斤顶 看作一端固定 一端自有 则可取 2 d3 螺纹小径 mm 带入数值得 3 44 2 211 52 32 5 l d 对于 45 调制钢 当时 螺杆稳定的临界载荷为 90 c F 22 3 22 34034032 5 208685N 1 0 0001341 0 00013 524 c d F 那么 由压杆稳定条件 208695 4 22 5 40000 c FN FN 5 因此 满足稳定性条件 3 63 6 螺母外径及凸缘设计螺母外径及凸缘设计 根据经验公式 螺母外径 D2 1 5d 1 5 36 54mm 螺母凸缘外径 D3 1 4D2 1 4 54 75 6mm 取 D3 76mm 螺母凸缘厚 b 0 2 0 3 H 0 2 0 3 30 6 9mm 取 b 8mm 四四 其他零件设计其他零件设计 4 14 1 手柄设计手柄设计 加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩 T1和托杯支撑面间的摩 擦力矩 T2 取加在手柄上的力 F 300N 手柄长度为 L 则有 FL T1 T2 对 6 于 T1 和 T2 有 1 61059mmTN A 33 1 2 22 1 2 4 2 1 3 2 4 2 Q DD TfF DD 公式中的符号见参考书 3 根据经验公式 取 D 60mm 1 6 1 8 1 6 1 8 3657 6 64 8Ddmm 取 1 0 6 0 8 0 6 0 8 3621 6 28 8Ddmm 26mm D1 托杯材料选择铸铁 手柄选择 Q215 摩擦因数 f 0 12 则 代入数据得 2 0 12 50000 3 60 3 26 2 60 3 26 2 132447 那么手柄长度 取 200mm 加套筒长 500mm 1 2 1 61059 132447 300 645 L 手柄直径 查参考文献 2 得 查参考文献 3 Fl 0 1 b d 手柄 2 5 1 s b 1 得 取 205 s MPa 102 5 136 7 b MPa 120 b MPa 带入计算得 3 300 645 25 3 0 1 120 dmmmm 手柄 取 28dmm 手柄 4 24 2 底座设计底座设计 螺杆下落至底面 再留 20 30mm 的空间 底座铸造起模斜度 1 10 壳厚 mm10 由结构设计确定 125mm 1 4 1 4 1125 175mm D5D5D4D5 7 结构确定后校核下底面的挤压应力 4 2 4 2 5 50000 4 1542 1102 3 43 底面材料选择铸铁 HT100 查表得铸铁件壁厚为 10 20mm 时 MPa b 100 0 4 0 5 0 4 0 5 100 40 50 显然 底面强度满足设计要求 pp 根据经验公式取 S 18mm 1 5 2 1 5 2 10 15 20 4 34 3 托杯设计托杯设计 根据经验公式 取 75mm 2 0 2 5 2 0 2 5 3672 90 T Ddmmmm T D 8 取 D 60mm 1 6 1 8 1 6 1 8 3657 6 64 8Ddmmmm 取 28mm 1 0 6 0 8 0 6 0 8 3621 6 28 8Ddmmmm 1 D 1 10mm 取 55mm 0 8 1 0 8 1 6048 60hDmmmm h 2 0 6 0 8 1 0 6 0 8 25 15 20 取 16mm 2 h 取 7mm mma8 6 a 取 7mm mmt8 6 t 4 44 4 其他尺寸计算其他尺寸计算 固定托盘用的挡圈内径 10mm 外径 36mm 厚 5mm 螺杆底部挡圈内径 10mm 外径 50mm 厚 5mm 取 8mm 3 0 25 0 3 1 0 25 0 3 28 7 8 4 3 d 因此采用 57832000GB TA 8 20M 紧定螺钉 GB T71 1985 M6