螺旋起重器(千斤顶)设计任务书

1、下载可编辑螺旋起重器 (千斤顶 )设计任务书题目： 螺旋起重器的设计学生姓名 ：学号：指导教师 ：王欣12125736傅燕鸣专业： 机械工程与自动化.专业 .整理 .下载可编辑上海大学机电工程与自动化学院设计期限 ：2014 年 9 月 18 日 2014 年 10 月 16 日.专业 .整理 .下载可编辑目录设计目的2设计步骤及注意事项21.螺杆的设计与计算51.1螺杆螺纹类型的选择51.2选取螺杆的材料61.3确定螺杆直径 61.4自锁验算 61.5结构 71.6螺杆强度计算 71.7稳定性计算82.螺母的设计与计算92.1.选取螺母材料 92.2.确定螺母高度及螺纹工作圈数92.3.校核

2、螺纹牙强度92.4.螺母外径的计算103.托杯的设计与计算114.手柄的设计与计算124.1.手柄材料134.2.手柄长度134.3.手柄直径135.底座的设计及计算14.专业 .整理 .下载可编辑6.其他157.效率计算15.专业 .整理 .下载可编辑设计过程及说明设计结果.专业 .整理 .下载可编辑设计目的（ 1） 熟悉螺旋传动的工作原理 ，掌握螺旋传动的设计过程和方法，培养机械结构设计能力 ，初步了解机械设计的一般程序 。（ 2） 学会综合运用所学知识 ，培养独立解决工程实际问题的能力。（ 3） 培养查阅机械设计手册及有关技术资料和正确使用国家标准、一般规范的能力 ，为课程设计及解决机械

3、设计的实际问题打下一定基础 。设计步骤及注意事项.专业 .整理 .下载可编辑图 1螺旋千斤顶1托杯 ； 2 螺钉； 3手柄 ； 4档环； 5 螺母；6紧定螺钉 ；7螺杆；8 底座；9档环.专业 .整理 .下载可编辑设计过程及说明设计结果.专业 .整理 .下载可编辑如上图所示 ，螺旋起重器 （千斤顶）由螺杆、底座、螺母、手柄和托杯等组成 。 通过转动手柄使螺杆在固定的螺母中边旋转 、边相对底座上升或下降 ，从而能把托杯上的重物举起或放落 。装在螺杆头部的托杯应能自由转动，螺杆下端设置安全挡圈 ，以防止螺杆全部旋出 。 螺杆千斤顶应具有可靠的自锁性能 。在进行螺旋起重器设计时，有些零件 （如螺杆和

4、螺母 ）的主要尺寸是通过理论计算确定的；有些零件的尺寸是根据经验数据 、结构需要和工艺条件决定的；还有一些零件是按照标准规格选出的 。后两种情况 ，必要时要进行相应的强度校核。1.螺杆的设计与计算牙形角 =30 o 的单线梯形螺纹螺杆材料 ： Q275s 275Mpa1.1 螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形 、梯形与锯齿形 ，千斤顶常用的是梯形螺纹 。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角 =30 o，梯形螺纹的=1.5p=20MPa螺杆尺寸 ：内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按d36mmd 232. 5mmGB/T5796.1 2005的规定 。千斤顶的自锁行能要好 ，所以d 329mm用单线螺

5、纹 。因此选用的螺杆螺纹是牙形角 =30 o的单线梯螺母尺寸 ：形螺纹。D437mm螺杆材料常用Q235 、Q275 、40 、45、 55 等 。 在此选D232. 5mm.专业 .整理 .下载可编辑用的是 Q275 。D130mmP=6mm1.2 选取螺杆的材料螺纹中径按螺母螺纹牙面的耐磨性计算，对于梯形螺纹或矩形螺纹 ， h=0.5P ，则有 d2 0.8F。式中， =1.5 ，P螺母材料为铸铝青铜 ，故取 p =20MPa 。 对于梯形螺纹 ，可根据 d2 的计算值查表4-5 及表 4-6 确定螺杆的标准中径d2 、大径 d 、小径 d3 ，螺母的标准中经D2 （=d 2）、大径D4、

6、小径 D1、以及螺距 P。/2 151.3 确定螺杆直径f0.083. 363455004.73螺杆螺纹中径 d 231. 156mm，根据0. 820符合自锁条件1. 5求得的此螺纹中径 ，查表 GB/T5796.3 2005取：螺 杆的 标 准 中 径 d 232. 5mm， 大 径 d36mm， 小 径d 329mm。 螺母的 标准 中径 D2(d 2 )32. 5mm，大径D37mm30 mm。 螺距 P6mm。4，小径 D11.4 自锁验算自锁条件是 v式中：为螺纹中径处升角 ；v 为摩擦角 （非矩形螺纹应为当量摩擦角 v=tan -1 fv，为保证自锁 ，螺纹中径处升角至少要比摩擦

7、角小1，即vl。f取 0.08。 arctannP16arctan3. 143. 363d 232. 5.专业 .整理 .下载可编辑arctanf0.08d k24. 5mmarctancos154.73cos符合自锁条件 。1.5 结构d 428. 5mm螺杆上端用于支承托杯1 并在其中插装手柄3，因此需要加大直b=9mm径。手柄孔径 d k 的大小根据手柄直径 d p 决定 ， d kd p 十 0.5mm 。 由后面的计算可知手柄的直径dp =24mm ， 所 以dk 24 0. 5 24. 5mm。为了便于切制螺纹 ，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d 4应比螺杆小径 d 1 小 。

8、 d 428. 5mm。退刀槽的宽度可取为b=1.5P=9mm 。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/T891-1986)D50mm, H 5mm ，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)M 820固 定在螺杆端部 。1.6 螺杆强度计算螺杆工作时，扭矩产生剪应力 ，轴向力产生正应力。按第四强度理论，危险剖面的强度按下式进行校核：ca(4F)23( 16T )2 d 32d 33.专业 .整理 .下载可编辑其中，F 为螺杆所受的轴向压力（N）；螺杆所受的扭矩（ N mm ） TF tan()

9、 d2 ，式中为螺纹中径处升角，2为当量摩擦角； 为螺杆材料的许用应力（ MPa ）， 由前面可知螺杆的材料是Q275 ，查表得其屈服强度s275MPa，所以其许用应力 s ，由于千斤顶的载荷是稳定的，许用应力取最大3 5值有 s275391.7MPa 。3计算 ：TF tan() d2245500tan( 3. 36332. 54.73 )105136. 48Nmm2 91. 7MPa则有 ：ca(4F )23( 16T) 2d 32d 33( 4 45500)23 ( 16 105136. 48) 229229 372. 3MPa ca ，符合强度计算的条件 。1.7 稳定性计算细长的螺杆

10、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，计算时应注意正确确定螺杆长度系数。当螺杆的柔度s 40 时， 可以不必进行稳定性校核。 长度系数T=105136.5 Nmm.专业 .整理 .下载可编辑d3=2 ，螺杆危险截面的惯性半径i7. 25mm，螺杆工作长4度 lL BH200 + 54 + 24.5 = 278.5mm ， 则 柔 度2sl76. 83mms 8590 ，为中柔度压杆ca72. 3MPai。因此螺杆，其失 ca ， 符稳时的临界载荷按欧拉公式计算如下：d32合强度计算的条未淬火刚 ： Fcr 1340120678. 44N0.00013( s )

11、241件淬火刚 ： Fcr 2490d32139233. 83N0.00002(s )241Fcr12. 65 2.4 4.0且Fcr23. 062.4 4.0，FF满足稳定性要求2.螺母的设计与计算2.1.选取螺母材料i=7.25mm螺母材料选用 ZCuAl 10 Fe3。2.2.确定螺母高度及螺纹工作圈数 =1.5 H=d 2 =1.5l=278.5mm32.5=48.75mm ，取整数H=49mm ，螺纹工作圈数计算u= H =49=8.17 。P62.3.校核螺纹牙强度s76. 83mm螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺.专业 .整理 .下载可编辑杆，故只需校核螺母螺

12、纹的强度。F由螺纹牙危险面的剪切强度条件为，D 4 bu4550012. 29MPa30 40MPa3.14370.6568.17螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为6FlD4b2ub6455003732. 5242. 52MPa b3. 14370. 652628. 1740 60MPa上式中 ， b为螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹 ， b=0.65P ， L满足稳定性要求为弯曲力臂 ， lD 4D1。22.4. 螺母外径的计算螺母的外径D，按螺母悬置部分抗拉强度计算，考虑螺旋副中摩擦转矩的存在，将轴向载荷增大30% ，则拉伸强度校核公式为1. 3FH=49mm式中 ，为螺母材料的许用拉应D2D4

13、24u=8.17力，=0.83b ，b 为许用弯曲应力 ，见表 21-3 。 D 为螺母外径。解之求得D56.42mm ，圆整之后取 D=60mm 。.专业 .整理 .下载可编辑螺母凸缘支承面上的挤压强度条件为4FPP(D12- D2)式中 ，p 为螺母材料的许用挤压应力，p =1.51.7b ，b 为许用弯曲应力 ，见表 21-3 。 D1 为螺母凸缘外径。解之求得D1 75.89mm ，所以近似取 D1 =76mm 。螺母凸缘根部的弯曲强度条件为M(D1D) / 41. 5(D)pFF D1 bWDa2/ 6Da2式中 ， a 为螺母凸缘厚度。解之求的a15.23mm ，所以近似取a=16

14、mm 。螺母凸缘根部的剪切强度条件为FDa式中 ， 为螺母材料的许用剪切应力。由该公式计算得F4550015. 09MPa 30 40MPaDa60 16强度条件完全符合。3.托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸铁铸成，也可用 Q235 钢模锻成 ，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，一方面需要强度满足条件润滑 ，另一方面还需要验算接触面间的压力强度，托杯的主要尺寸按经验公式计算并圆整。.专业 .整理 .下载可编辑D30. 6 0. 7 dmmD3取 23mm。D61. 7 1. 9 dmmD6 取65mm。D52.

15、 4 2. 5 dmmD5取 90mm。D7D62 4 mmD7取 62mm。D0D30. 5mmD0 取23. 5mm。B1. 4 1. 6 dmmB54mm.8 10 mm这里取 10mm。S=1.5P=9mm。托杯下端面的设计应满足：4FpD72D 02pp44550017. 48MPa p0. 0622D=60mm.023523. 144.手柄的设计与计算.专业 .整理 .下载可编辑4.1. 手柄材料常选用碳素结构钢Q235 或 Q275 。D1 =76mm4.2. 手柄长度扳动手柄的力矩应与阻力矩平衡，即 Fp L pT1T2 。 式中 ， Fp 为扳动手柄的里 ，通常取150200

16、N之间； T1，T2 分别为螺旋副 ，螺杆端面与托杯之间的摩擦阻力矩，按下式计算T1Ftand 2105 . 14Nmv2a=16mm133133T2D7D00. 0620. 0235N mfF220. 1245500223DD30. 0620. 02357062. 3Nm则 L p105 . 1462. 3956 . 8mmm175考虑螺杆头部直径及手握的长度，手柄的实际长度为L/LpD650 150 mmp2L/p取1090mm。为了减少起重器的存放空间，一般取实际手柄长度不大于起重器的高度 ，当起重量较大时，可在手柄上套一长套管以增大力臂，强度符合条件达到省力的目的 。4.3. 手柄直径

17、手柄直径 dp 按弯曲强度设计 ，即dpFp L p3，0.1p式中 ， p 为手柄材料的许用弯曲应力，按ps计算 ，1.5 2.专业 .整理 .下载可编辑p 取 150MPa 。31751090d p0. 123. 34mm，圆整之后取 24mm。150D3 =23mm5.底座的设计及计算D6=65mmD5=90mm底 座材料 选用D7=62mmHT150 ，铸铁 壁厚D0=23.5mm10mm。其主要尺寸根据经验公式求得。H 1=L+(1520)=220mmD8=D+(510)=65mmD9=D 8+H 1/5=109mm直径 D 10 由底面的挤压强度确定：D10(4FD92 )4455001092202. 1mm，取 205mm。p 3. 142式中 ，p为接触面材料的许用挤压应力，木材为24MPa ，取B=54mm=10mmS=9mm.专业 .整理 .下载可编辑2MPa 。6.其他1.螺母与底座的配合常用H 7 或 H11 。h 7h112.为防止螺母转动，应设紧定螺钉 。3.为防止