哈工大机械设计大作业千斤顶

1、哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题 目: 设计螺旋起重器(千斤顶)学 院: 学院 班 号: 姓 名: 学 号： 指导老师: 日 期: 2015年10月 哈尔滨工业大学目 录一、设计题目-1二、螺母、螺杆选材-1三、耐磨性计算-1四、螺杆强度校核-2五、螺纹牙强度校核-2六、螺纹副自锁条件校核-3七、螺杆稳定性校核-4八、螺母外径及凸缘设计-5九、手柄设计-5十、底座设计-6十一、其余各部分尺寸及参数-6十二、参考资料-7一、 设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量FQ=40KN，最大起重高度H=200mm。二、 螺杆、螺母选材由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45钢调质处

2、理。查参考文献2表10.2得s=355MPa, 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ZCuAl10Fe3。三、 耐磨性计算由耐磨性条件公式：对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为： 式中 螺纹中径，mm;F螺旋的轴向载荷，N；H螺母旋合高度，mm; 引入系数，=H/;p材料的许用压强，MPa;查参考文献1表5.8，得p=1825MPa，人力驱动p值可增大20%，则p=1825MPa。取p=25MPa，对于整体式螺母，通过参考文献3取=2.0。那么有d20.840kN2×25MPa=22.

3、6mm，查参考文献2表11.5，试取公称直径d=34mm,螺距p=6mm,中径d2=31mm,小径d1=27mm,内螺纹大径D4=35mm。 四、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T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为 对于梯形螺纹该式可化为 式中 螺杆螺纹的小径(mm)； 螺杆材料的许用应力(MPa); F 螺杆所受的轴向载荷(N)； T1螺杆所受转矩(N·mm),。 参考文献1表5.9可以查得螺杆材料的许用应力 =s35， s=355MPa，=71118MPa，取=100MPa 。 代入数据， d14×

4、;1.25×40KN×100MPa=25.23mm。而选择d1=27mm,满足螺杆强度要求。五、 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： 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 =4000010××35×0.65×6=9.33MPa查参考文献1表5.9螺母材料的许用切应力=3040MPa，可取=30 MPa，则有<，即

5、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： 式中 l弯曲力臂， l=D4-d22=35-282=3.5mm；其它参数同上。代入数据计算：b=3×40000×3.510××35×0.65×62=25.11MPa查参考文献1表5.9螺母材料的许用弯曲应力b=4060Mpa，可取b=40MPa，则b<b，即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。六、自锁条件校核由螺纹副自锁条件： 式中 螺纹螺旋升角（°），当量摩擦角(°); 螺纹线数，n=1; 螺纹导程(mm); 螺纹中径(mm);当量摩擦系数,查参考文献1表5.

6、10，得=0.080.10,取=0.09; 螺纹副当量摩擦角，而=arctan1×6×31=3.53°，因为，所以满足螺纹副自锁条件要求。七、螺杆的稳定性校核 千斤顶的最大上升高度H=200mm.则螺杆的最大工作长度L=200+H螺母2+h1+l退刀槽 式中 螺母高度(mm)，=60mm;符号参见参考文献3图3.1；螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知，=9mm。 假设手柄直径为d1=26mm,由尺寸经验公式h1=(1.82)d1=46.854mm取h1=48mm,则 L=200+30+48+9=287mm则螺杆的柔度 式中 长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自

7、有，则可取=2； d1螺纹小径，d1=27mm。 i螺杆危险截面的惯性半径(mm),其中A为危险截面的面积(mm2)。代入数据计算 =4×2×28727=85.04<90对于45钢调制，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为： 式中 E螺杆材料的弹性模量，对于钢 E=2.07×105MPa； I螺杆危险截面的轴惯性矩(mm4),；代入数据计算 Fc=3401+0.00013×85.042××2724=100337.8N那么，由压杆稳定条件 FcF=100337.840000=2.508>2.5故螺杆满足稳定性要求。八、螺母外径及凸缘

8、设计根据经验公式，螺母外径D21.5d=1.5×34=51mm; 螺母凸缘外径D31.4D2=1.4×51=71.4mm，取72mm; 螺母凸缘厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×60=1218mm，取b=15mm。九、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。设加在手柄上的力F1=200N，手柄长度为L1，则有F1 L1 = T1 + T2。对于T1和T2，有T1=Ftan+'d22=40000×tan3.53+5.14×312=94541Nmm公式中的符号见参考书3图3.2和图3.

9、3。根据经验公式， D=1.61.8d=1.61.8×34=54.461.2mm,取D=60mm; D1=0.60.8d=0.60.8×34=24.427.2mm，取D1=24mm。托杯材料选择铸铁，手柄选择Q235，摩擦因数f=0.12,则0.12×400003×563-263562-262=102790Nmm那么手柄长度L1=T1+T2F1=94541+102790200=986.7mm，取=200mm,加套筒长800mm。设手柄所受最大弯曲应力为，查参考文献2表10.1,，查参考文献1,得，则=112.5150MPa,取=125MPa。则手柄直径d

10、1应满足 ，转化为： d1332×T1+T2b=332×94541+102790×125=25.24mm取手柄直径d1=26mm。十、 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。由经验公式，S=(1.52)=1216mm,取S=15mm。各符号见参考书3图3.1和图3.2。D5由结构设计确定，D5=108mm。D4=1.4D5=1.4x113=158mm，取D4 =152mm结构确定后校核下底面的挤压应力： p=F4D42-D52=4000041522-1082=4.45MPa底面材料选择铸铁HT100，查表得铸铁件壁厚为10

11、20mm时，。显然，底面强度满足设计要求。十一、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书3图3.2和图3.3）DT=2.02.5d=2.02.5×34=6885mm，取=80mm；D=1.61.8d=1.61.8×34=54.461.2mm，取D=60mm；D1=0.60.8d=0.60.8×34=20.427.2mm，取=24mm;D2=1.5d=1.5×34=51mm，取=51mm;D3=1.4D2=1.4×51=71.4mm，取=72mm;，取=50mm；h1=1.82d1=1.82×26=46.852，取=48mm；，取=18mm；，取=6mm；，取=6mm；，取=6mm。固定托盘用的挡圈内径6.5mm，外径30mm，厚6mm；螺钉GB/T5783-2000A M6×12螺杆底部挡圈内径8mm，外径44mm，厚4mm；螺钉 GB/T5783-2000A M6×12;紧定螺钉 GB/