机械设计大作业千斤顶

1、哈尔滨工业大学 机械设计大作业设计计算说明书 机械设计作业任务书 设计题目： 螺旋起重器是一种简单的起重装置， 用手推动手柄即可提升重 物。它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所组 成。 已知数据：起重量： 40kN 最大起重高度： 200mm。 目录 一、设计题目 2 二、螺母、螺杆选材 2 三、螺杆、螺母设计计算 3.1 耐磨性计算 2 3.2 螺杆强度校核 2 3.3 螺纹牙强度校核 3 3.4 螺纹副自锁条件校核 4 3.5 螺杆稳定性校核 4 四、螺母外径及凸缘设计 5 五、手柄设计 5 六、底座设计 6 七、其余各部分尺寸及参数 7 八、参考资料 7 一、设计题目 螺

2、旋起重器（千斤顶） 已知条件：起重量Fq=40KN,最大起重高度H=200mm。 二、螺杆、螺母选材 本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故 选用45#钢，调质处理。查参考文献2表10.2得c s=355MPa, c b=600MPa 由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强 度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜 ZCuAI10Fe3 托盘和底座均采用铸铁材料。 三、螺杆、螺母设计计算 3.1耐磨性计算 螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜 ZCuAI10Fe3，有参考文献1表5.8，查得 p=1825MPa ,从表5.8的注释中可以

3、查得，人力驱动时p值可增大20% ,则 p=21.630MPa，取p=25MPa。按耐磨性条件设计螺纹中径d2，选用梯形螺纹， d2 -0.8 F ,对于整体式螺母，0.8 =0.8jt = 22.6mm。查参考文献3表11.5试取 公称直径d=32mm,螺距p=3mm,中径d2=30.5mm,小径d1=28.5mm,内螺纹大径D4=28.5。 3.2螺杆强度校核 千斤顶螺杆危险截面受轴向力 F和扭转力矩T1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的 摩擦转矩。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为 4F )23( 16T1 d1 )十 式中：d1螺杆螺纹的小径（mm）； 二螺杆材料的许用应力(MP

4、a); F 螺杆所受的轴向载荷(N); Ti螺杆所受转矩(N mm)。 查阅参考文献1表5.10得钢对青铜的当量摩擦系数f=0.080.10,取f=0.09，螺纹副 当量摩擦角:=arcta nf=arcta n0.09=5.1427 pl T F tan(-) #=40000*tan(2.0637+5.1427)*15.25=75210(Nmm) % 查参考文献15.9可以查得螺杆材料的许用应力=戈， .=355MPa, . =71118MPa,取.=95MPa。 (4*如豎)2 7 -：* 28. 52 16 * 75210)2 * 28. 53 二 68. 9MPa m 二二 95MPa

5、 满足螺杆强度要求。 3.3螺纹牙强度校核 因为螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故 可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为： F z：D4b Ml 式中 F轴向载荷(N)； D4螺母螺纹大径(mm); Z螺纹旋合圈数，Z取10； b螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p 代入数据计算 40009 10XKX 32.5 x 1.95 二 20，1MPa 由参考文献1表8.12可以查得螺杆材料的许用剪切应力.J 詢逆门込_ t|，螺母 满足剪切强度要求。 螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为: 3F1 z 二 D4b2 十b l 弯曲力臂, 3

6、2.5-30.5 WW 二 式中: 其它参数同上 代入数据计算 3 X 40000 X 1 弧=；=30.909MPa bIOXttX32占 X 1.95z 由参考文献1表5.9，可以查得螺母材料的许用弯曲应力 宅-艺7加二.，取(T b=50MPa。 根据计算可知_ 1A 汇斑 屮叩 _ 国泗也=24 74mm 7TX110 取手柄直径d1=26mm。 六、底座设计 螺杆下落至底面，再留2030mm的空间，底座铸造起模斜度1:10,壁厚二8mm 由经验公式，S=(1.52) =1216mm,取 S=16mmo D5由结构设计确定，D5=110mmo D4=1.4D5=1.4*110=154m

7、m 结构确定后校核下底面的挤压应力： 二 p =40000*4 /3.14*(154A2 104A2)=4.38MPa 底面材料选择铸铁HT1OO,查表得铸铁件壁厚为2.520mm，- b 一 130MPa, =(0.4 0. 5Kb = (0. 4 0. 5) * 130 = (52 65)MPa 显然，二p讥;p，底面强度满足设计要求。 七、其余各部分尺寸及参数 Dt = (2. 0 2. 5)b = (2. 0 2. 5) * 32 = (64 80)mmo，取 DT =70mm； D =(1.6 1.8)d =(1.6 1. 8) * 32 =(51.2 57. 6)mm 取 D=52

8、mm； D1 = (0. 6 0. 8)d = (1. 6 1. 8) * 32 = (19. 2 25. 6)mm，取 D1 =24mm; D2 =1.5d = 1.5*32mm = 48mm; D3=1.4D2= 1.4*48mm = 67.2mm,取 D3 = 70mm； h = (0. 8 1)D = (0. 8 1) * 52 = (41. 6 52)mm,取 h =48mm； h1=(1.82)di=3640mm 取 h1=38mm; h2 = (0.6 0.8)D1 = (0.6 0.8)* 2 14.4 19.2mm，取 b=16mm； d3 =(0.25 0.32 = (0.

9、25 0.3)*24 =6 7.2mm，取 d3 =6mm； a ： 6 8mm，取 a=8mm; t ： 6 - 8mm，取 t =8mm。 固定托盘用的挡圈内径 8mm，外径38mm,厚5mm;螺钉GB/T5783-2000A M8 螺杆底部挡圈内径 8mm，外径38mm，厚5mm;螺钉 GB/T5783 - 2000A M8 X16 紧定螺钉 GB/T71-1985 M8 X 20。 其余铸造圆角，取R=4mm。 底座高度为240mm 螺旋起重器(千斤顶)装配图见 A2图纸。 八、参考资料 1 张丰，宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京：高等教育出版社，2009.10 2 宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2006 3 王黎钦，陈