《螺旋千斤顶》设计计算说明书

各专业全套优秀毕业设计图纸螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级2009级机制2班设计者肖先华学号222009322210154指导教师杨玲成绩2011年12月1日螺旋千斤顶设计计算说明书1螺旋千斤顶设计任务书学生姓名肖先华专业年级2009级机械设计制造及其自动化设计题目设计螺旋千斤顶设计条件1、最大起重量F35KN；2、最大升距H180MM。设计工作量绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；编写设计计算说明书一份。指导教师签名年月日螺旋千斤顶设计计算说明书2目录1螺杆的设计与计算311螺杆螺纹类型的选择312选取螺杆材料313确定螺杆直径314自锁验算416螺杆强度计算517稳定性计算5171计算柔度6172计算稳定性62螺母设计与计算721选取螺母材料722确定螺母高度H及螺纹工作圈数U7221求螺母高度H7222螺纹工作圈数U7223螺母实际高度H823校核螺纹牙强度824结构要求83托杯的设计与计算94手柄设计与计算1041手柄材料1043手柄直径DP1144结构125底座设计12螺旋千斤顶设计计算说明书3螺旋千斤顶设计计算及说明结果1螺杆的设计与计算11螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹，它的基本牙形按GB/T579612005的规定。12选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。13确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径D2。求出D2后，按标准选取相应公称直径D、螺距P及其它尺寸。D2HF根据国家规定1225，取15（梯形螺纹）；H05P；查教材表512，P取20MPA，又由于1525,则P可提高20，所以P1202024MPA。故，D2245PHF查机械设计手册，D取28MM则P5MM，D1225MMD2255MM选梯形螺纹选45钢D28MMP5MMD1225MMD2255MM螺旋千斤顶设计计算说明书414自锁验算自锁条件是V，式中为螺纹中径处升角；V为当量摩擦角（当量摩擦角VARCTANV，但为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1。查教材表512，F取009ARCTANNP/D2ARCTAN16/3142554285VARCTAN（F/COS）ARCTAN009/COS30/25323故，V1满足自锁条件15结构如下图（12）螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7，因此需要加大直径。手柄孔径DK的大小根据手柄直径DP决定，DKDP十05MM。为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径D4应比螺杆小径D1约小0205MM。退刀槽的宽度可取为15T。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于D1的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈GB/T8911986，挡圈用紧定螺钉GB/T682000固定在螺杆端部。其中15T15P75MMD422MMD131719D1828504MM4285V5323V1满足自锁条件15T75MMD422MMD135041416D42MM025D7MMD61036MM螺旋千斤顶设计计算说明书51416D1528MM42MM025D02528MM7MMD61028836MM16螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计算方法参阅教材公式547，CA212431DTFA其中扭矩35103TAN42855323255/2NMM75541NMM式中为螺纹中径处升角，V为当量摩擦角。AD/4314225/44303查手册表27，45钢，355MPAS10142MPA53S4故，CA2257413018712MPA10142MPA满足强度条件17稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。T75541NMM355MPAS10142MPACA8712MPACA满足强度条件2TANTV螺旋千斤顶设计计算说明书6FCR/F254螺杆的临界载荷FCR与柔度S有关，SL/I，为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，L为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取LH5T1416D，I为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积AD12/4，则I为螺杆危险截面的轴惯性矩4AI当螺杆的柔度S40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。171计算柔度（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和II12574164D52345625MM1AII（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度LLH5T1416D180551528247MM3计算柔度查教材表514，取2一端固定，一端自由SL/I878240，所以需要进行稳定性校核。62547172计算稳定性（1）计算临界载荷FCR查教材公式551，E206105MPAI125741I5625MML247MM2E206105MPAS8782螺旋千斤顶设计计算说明书7FCR1046525N25224710613LEI2稳定性计算325450146FCR满足稳定性条件2螺母设计与计算21选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。22确定螺母高度H及螺纹工作圈数U螺母高度HD2，螺纹工作圈数，考虑退刀槽的影PH响，实际螺纹圈数UU15U应圆整。考虑到螺纹圈数U越多，载荷分布越不均，故U不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大D。螺母高度由下式计算HUP。221求螺母高度HHD2152553825MM222螺纹工作圈数U76510，符合要求PU5238UU1576515915FCR1046525N3254CR满足稳定性条件选青铜U765U9螺旋千斤顶设计计算说明书8U应圆整,U取9223螺母实际高度HHUP9545MM23校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图13。必要时还应对螺母外径D3进行强度验算。查教材公式548,549，螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为；DBUFBUDFL26式中B为螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，B065P325MM为弯曲力臂，（DD2）/215LL查手册表38，DD05285MM,D2255MM查表513，取35MPA,取50MPAB故，BUF925381401337MPA35MPAUDBL269253814103702MPA50MPA满足强度条件24结构要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触H45MM1337MPA3702MPA满足强度条件螺旋千斤顶设计计算说明书9面问的配合常采用或等配合。78RHN为了安装简便，需在螺母下端（图13）和底座孔上端（图17）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图11），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为612MM。螺母的相关尺寸计算查手册表38，DD05285MMD31618D17285MM4845MMD41314D3144845MM6783MMH45MMAH/345/315MM3托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图14。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一倒角C2D285MMD34845MMD46783MMA15MM螺旋千斤顶设计计算说明书10方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。P（式11）4D21FP式中P许用压强，应取托杯与螺杆材料P的小者。P取236MPAD102425D2428672MMD110607）D06528182MMD131719D1828504MMD12M故421FPP28730532327MPA236MPA4手柄设计与计算41手柄材料常用Q235和Q215。42手柄长度LP板动手柄的力矩KLPT1T2则（式12）K21式中K加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150250N，工作时间较长时为100150N。D10672MMD11182MMD13504MMD12474MM2327MPAP满足压力强度条件选Q235螺旋千斤顶设计计算说明书11T1螺旋副间的摩擦阻力矩，T135103TAN42855323255/2NMM75541NMMT2托杯与轴端支承面的摩擦力矩，T2D12D11FF/4。查教材表55摩擦因数F00947418200935/451660NMM310则K取200KL21P636MM05674手柄计算长度LP是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上（50150）MM。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时2D13可在手柄上另加套管。因此，手柄实际长度1006362521007612MMPL245043手柄直径DP把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径DP，其强度条件为F（式13）3PFD10KL故DP3FP102332MM3276T175541NMMT251660NMM636MMPL7612MMPL螺旋千斤顶设计计算说明书12式中F手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，F120MPA。44结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图16），并用螺钉或铆合固定。图中尺寸DP583MM41DP610DP8233283132MM取整为325底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200），铸件的壁厚不应小于812MM，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成110的斜度。底座结构及尺寸如图17DP2332MMDP583MM41DP61032MM螺旋千斤顶设计计算说明书13图中取10MM，R取5MM，R取8MM；H1H（1428）MM18020200MMHA395MMD6D3（510）MM5