螺旋起重器(千斤顶)设计.doc

机械设计作业设计说明书 题目 设计螺旋起重器 千斤顶 设计螺旋起重器 千斤顶 姓名 系别 机电工程学院机电工程学院 班号 学号 日期 2009 年 10 月 5 日 机械设计作业任务书机械设计作业任务书机械设计作业任务书机械设计作业任务书 题目题目 设计螺旋起重器设计螺旋起重器 千斤顶千斤顶 设计原始数据 起重量 Q 50kN 最大起重高度 H 150mm 用力 F 在 250N 与 500N 之间 说明说明 螺旋起重器的结构见图 螺杆 7 和螺母 6 是它的主要零件 螺母 6 用紧定螺 钉 5 固定在底座 8 上 转动手柄 4 时 螺杆即转动并上下运动 托杯 1 直接顶 住重物 不随螺杆转动 安全板 3 防止托杯脱落 安全板 9 防止螺杆由螺母中全部脱出 对这一装置主要的要求是 保证各零件有足够的强度 耐磨性 能自锁 稳 定性合格等 工作量工作量 1 设计计算说明书一份 主要包括起重器各部分尺寸的计算 强度 自锁 性 稳定性校核等 2 装配图一张 画出起重器的全部结构 标注出必要的尺寸与零件编号 填写标题栏与明细表 目录目录 一 强度校核一 强度校核 3 1 耐磨性计算耐磨性计算 3 2 螺杆强度校核螺杆强度校核 3 3 螺纹牙的强度校核螺纹牙的强度校核 4 4 自锁条件校核自锁条件校核 5 5 螺杆的稳定性校核螺杆的稳定性校核 5 6 螺母外径及凸缘设计螺母外径及凸缘设计 6 7 手柄设计手柄设计 6 8 底座设计底座设计 7 二 主要部件尺寸二 主要部件尺寸 8 三 设计总结三 设计总结 8 参考文献参考文献 9 一 强度校核一 强度校核 1 耐磨性计算耐磨性计算 螺杆选用 45 号钢正火 螺母选用铸造铝青铜 ZCUAl10Fe3 选用梯形螺纹 0 5hp 2 50 0 80 828 3 2 20 Fk dmm p 式中 梯形螺纹的中径 mm 2 d 起重载荷 N F 系数 整体式螺母 取 2 螺旋副的许用压强 MPa 由参考文献 1 表 5 8 钢对青铜 p 人力驱动 取 20pMPa 2 螺杆强度校核螺杆强度校核 22 1 23 11 164 3 TF dd 对于梯形螺纹 1 4 1 254 1 25 50 22 3 160 Fk dmm 螺杆螺纹小径 mm 1 d 螺杆材料的需用应力 MPa 这里取 160 3 s MPa 螺杆所受轴向力 N F 综合 1 2 的计算结果 保守考虑 由参考文献 2 表 11 5 得到 选用第二 系列 1 27dmm 2 31dmm 34dmm 6pmm 又由 2 tan np d 式中 线数 这里n1n 螺距p 得到 1 6 tan0 0616 31 3 525 3 螺纹牙的强度校核螺纹牙的强度校核 a 螺纹牙危险截面处的剪切强度式 F d bz 式中 轴向载荷 N F 螺母螺纹大径 mm d 螺纹旋合圈数 其中 则z H z p 2 62Hdmm A 62 10 6 z 螺纹牙根部厚度 梯形螺纹bb 0 65p 0 65 6 3 9mm 螺母材料的许用剪应力 由参考文献 1 查表 5 9 得到 MPa35 50 11 660 35 3 9 10 k MPa 显然满足 b 弯曲强度条件式 2 3 bb Fh d zb 式中 螺纹牙的工作高度 mm 梯形螺纹h0 50 5 63hpmm 螺母材料的许用弯曲应力 由参考文献 1 查表 5 9 得到 b 60 b MPa 其它如上 2 3 503 26 907 35 10 3 9 b k MPa 显然满足 bb 综上所述 螺纹牙的强度满足条件 4 自锁条件校核自锁条件校核 由参考文献 1 表 5 10 得到当量摩擦系数 钢对青铜 运转时 启动时 0 08 0 10f 得到 4 574 5 710 而 3 525 显然满足 故满足自锁条件 5 螺杆的稳定性校核螺杆的稳定性校核 受压螺杆的稳定性条件式为 2 5 4 c F F 式中 螺杆稳定的临界载荷 N c F 螺杆的柔度值 1 4 l d 式中 螺杆长度系数 由参考文献 1 查表 5 11 得到 2 螺杆最大工作长度 取 为螺母中部到另一支点间的距离ll 1 150 2 H lhl 退刀槽 初选手柄直径为 取26dmm 手柄1 1 8 2 46 8 52hdmm 手柄 查参考文献 2 表 11 25 得 则 1 47hmm 62mmH 7 5mml 退刀槽 62 150477 5235 5 2 lmm 螺杆螺纹小径 mm 1 d 此时有 1 44 2 235 5 69 8 25 l d 对于淬火钢螺杆 85 2 1 2 490 1 0 00024 c d F A 式中 螺杆的柔度值 螺杆螺纹小径 mm 1 d 此时有 2 2 49027 142 1 1 0 0002 69 84 c FkN A A A 142 1 2 84 50 c F F 满足稳定性条件 6 螺母外径及凸缘设计螺母外径及凸缘设计 2 32 1 51 5 3451 1 41 4 4871 4 0 2 0 3 0 2 0 3 6212 4 18 6 Ddmm DDmm bHmm 取15bmm 7 手柄设计手柄设计 加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩和托杯支承面间的 摩擦力矩 设为加在手柄上的力 取 为手柄长度 则 s F250 s FN L 12s FLTT 2 1 31 tan 50tan 3 5255 710 126014 654 22 d TFkN mm AAA 又 33 1 2 22 1 2 4 2 1 3 2 4 2 DD TfF DD 公式中的编号见参考文献 3 P9 图 b 1 6 1 8 1 6 1 8 3454 4 61 2Dd 取D 53mm 1 D 0 6 0 8 d 0 6 0 8 34 20 4 27 2 取 1 D 25mm 托杯选铸铁 手柄选 Q215 则摩擦系数0 12f 则 33 2 22 1 533 252 0 12 50118935 065 3 533 252 TkN mm AAAA 12 126014 654 118935 07 979 8 250 s TT Lmm F 初选 980Lmm 由强度条件 手柄直径 3 0 1 s b F L d 手柄 由参考文献 3 得到 由手册查得 2 5 1 s b MPa s 180 MPa b 120 90 3 3 200 980 25 37 0 1 0 1 120 s b F L dmm 手柄 之前取手柄直径符合要求26dmm 8 底座设计底座设计 螺杆落到底面后 再留 20 30mm 斜度 1 10 厚度 8mm 底座高度 3 71 4Dmm 1506220 10 15207 h Hmm D5 由结构设计 53 11 2 4 71 42 4207 120 8 1010 h DDHmm AAA 45 1 61 6 120 8193 3DDmm 校核底面的挤压应力 2222 45 50 2 80 193 3120 8 44 pp Fk MPa DD 显然符合校核条件 至此 千斤顶的主要部件各部分校核全部结束 二 主要部件尺寸二 主要部件尺寸 1 主要螺纹标准 主要螺纹标准 GB T5769 3 1986 2 螺杆 螺杆 45 号钢淬火 梯形螺纹 全螺纹 1 27dmm 2 31dmm 34dmm 6pmm 3 525 1n 3 螺母螺母 铸造铝青铜 ZCUAl10Fe3 梯形螺纹 10z 62mmH 2 51Dmm 3 71 4Dmm 15bmm 4 手柄手柄 铸铁 Q215 26dmm 980Lmm 5 底座 灰铸铁底座 灰铸铁 HT200 5 120 8Dmm 4 193 3Dmm 三 设计总结三 设计总结 本设计在理论上完全满足任务要求 但在一部分设计上需要实践的验证 即螺纹小径的选择上 本设计的主要功能是螺纹传动部分承受较大的纵向载荷 所以在设计中保守的放大了螺纹小径的尺寸 选用 此时 1 27dmm 6pmm 螺杆的稳定性也较好 此外 对于底座的尺寸设计 根据