螺旋千斤顶设计说明书终终终终版

1、螺旋千斤顶设计说明书（终终终 终版）作者: 日期:设计计算说明书院系工程技术学院专业年级2 0 1 2级车辆工程设计者刘金雨学口号2222指导教师李丽老师成 绩201 4年1 0月20日学生姓名刘金雨螺旋千斤顶设计任务书专业年级201 2级车辆2班设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件:1、最大起重量 F =4 5 kN ;2、最大升距 H = 2 0 0mm。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:45目录目录？错误！未定义书签。设计目的二、螺旋千斤顶的结构4?三、螺杆的设计与计算5?1、螺杆螺纹类型的选择2、选取螺杆材料？53

2、、确定螺杆直径4、自锁验算5?5、结构如下图（1 2):6?6、螺杆强度计算7、稳定性计算 四、螺母设计与计算1、选取螺母材料2、确定螺母高度 H及螺纹工作圈数 U8?3、校核螺纹牙强度？84、结构要求9?五、托杯的设计与计算 六、手柄设计与计算 ?1 0101、手柄材料2、手柄长度LP与板动手柄的力矩:3、手柄直径 DP4、结构1?15、底座设计12?七、装配图见 A3图纸。参考文献13?致谢？错误!未定义书签。a8 -3C富般11曲3tetj5 W埠 = 定 -ft*乘9一* 勺10-托杯1 l-mifTli5410 91 .熟悉螺旋千斤顶的工作原理，设计与计算的方法；2 .运用所学的知识

3、解决设计中所遇到的具体实际问题，培养独立工作能力，以及初步学会综合 运用所学知识，解决材料的选择，强度计算和刚度计算 ，制造工艺与装配工艺等方面的问题。 3.熟悉有关设计资料,学会查阅手册和运用国家标准。二、螺旋千斤顶的结构千斤顶一般由底座 1,螺杆4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所组成（见图 1 1）。螺杆在固定 螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的, 定的，必要时才进行强度验算。设计的原始数据是；最大起重量FqkN）和最大提升高度h （mm）。 螺旋千斤顶的设计步骤如下：三、螺杆的设计与计算

4、1、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。故选梯形螺梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角a = 3 0 o,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。纹,它的基本牙形按 GB/T 5 796. 1 20 05的规定。2、选取螺杆材料螺杆材料常用 Q235、Q275 40、4 5、55等。本次选用45钢。3、确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d 2后，按标准选取相应公称直径d、螺距P及其它尺寸。d2 0.8；V p根据国家规定 =1 . 22. 5,取 =1.2（梯形螺纹）；h= 0. 5p;查教材表5-12 , p 取2 5 M pa.又由于0 =1.2 0.8(=2

5、8. 3 mmV p查机械设计手册,d取32mm贝U P=6mm, di=25mmd 2=2 9 m m4、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v=ar ctanv,查教材表5-1 2,ar C tan(n p/ d 2) = arcta n 1 X 6/(3.1 4 X 29)=3.76V = a rc ta n (f/c os3 )=a r c t a n 0 . 1 /co s ( 3 0 /2) = 5. 91故，V v满足自锁条件5、结构如下图(1- 2 ):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d k的大小根据手柄

6、直径dp决定，d kdp十0. 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 d4应比螺杆小径di约小0. 2 0. 5 mm退刀槽的宽度可取为1.5t。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成 稍小于di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),挡圈用紧定螺钉(GB/T 68-2 0 00)固定在螺杆端部。其中:1. 5t =1.5p= 9 m m d 4=25 0. 4 =24.6mm叽.1 j 4(_ PgA Ifb偲J讯D 13= ( 1 .71.9 ) d = 1.7 X 32= 54. 4mm(1. 4

7、1. 6 )d=1.5 X 32 m m= 48mm 0.2 5 d=0.2 5 X 3 2m m=m m d+(610)= d+ 8=40mr?4 6 取 5。6、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(5 - 4 7),其中扭矩?= 45X tanx ta 网(d-.76 +5. 9 1 )X29 /2 N mm2=11118 2 .3N mm式中：为螺纹中径处升角，v为当量摩擦角。A=nd 12/ 4 = 3 .14 X 错误！未定义书签。2 5 2/4=490. 6 mm?查手册表2-7,45钢，s = 35 5 M Pa=s - =35

8、5/4 = 88.75M P a 435故，ca=AF 3 令2ca=62. 8M Paw =88. 7 5MPa满足强度条件7、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。Fcr/ F 2 .5-4螺杆的临界载荷 Fc r与柔度入s有关,入s= 1/i,为螺杆的长度系数,与螺杆的端部结构有关，1为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取I = H+3 P+（1.4-1.6） ,i为螺杆危险截面的惯性半径若危险截面面积A=d12/4,则i 上 dL（|为螺杆危险截面的轴惯性矩 ）。当螺杆的柔度入s4 0时,飞A 4可以不必进行稳定性校核。计算时

9、应注意正确确定。计算柔度）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和1I =64d143.14 254 = 1 91 65 .04 inm*64i上牛号=6.25mm）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度I =H +3P +(1 . 4-1. 6)d=200+3X 6 + 1. 5X 3 2=266mm）计算柔度查教材表5-1 4,卩取2 (一端固定,一端自由)入 s =1/ i2一=85. 1 2 40，所以需要进行稳定性校核。6.25计算稳定性(1)计算临界载荷Fcr查教材公式5- 5,E= 2. 06X 105MP a2EIFc r=2(l)23. 142 2.06 105 19165.04=1 3

10、7534.9 N(2 266)2(2 )稳定性计算Fcr137534.9=3 . 0 6 2 . 54 .045000满足稳定性条件四、螺母设计与计算1、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。2、确定螺母高度 H及螺纹工作圈数U螺母高度H=0d 2= 1. 2 X 29=34.8螺纹工作圈数u H345. 8 ,(U应圆整,取6)。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。3、校核螺纹牙强度1 3。必要时还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 应对螺母外

11、径D3进行强度验算。D= d+0.5=32+0.5=32.5 mmD3= 1.6 D= 1 .6 X 32.5 = 52mmD 4= 1 .3 D 3=1.3 X 52=67. 6mma=H/3= 3 6/3 = 12mm螺母螺纹牙剪切强度校核:45000Dbu3. 14 * 32. 5 * 0. 65 * 6 * 618. 8昨30 40MPa螺母螺纹牙弯曲强度校核:6X45X1卩 X 156 幵 r P满足强度条件。4、结构要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用H-8或等配合。为了安装简便，需在螺母下端r7 n7（图1 3）和底座孔上端（图1 7）做出倒角。为了更可靠地防止螺母

12、转动,还应装置紧定螺钉（图1 1）,紧定螺钉直径常根据举重量选取般为 61 2mm。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，托杯底部亠1D1I旣1tOJ0.2)dD 10=( 2.4 2.5) d =2.4 X 3 2= 7 6. 8 mmDi1= (0 .6 0. 7) d =0.6 X 32= 1 9.2mmD 13 =(1.71.9 ) d = 1 .7 X 3 2 = 54. 4mmD12 = D13- (2 4)=54.4-3=5 1.4 mm五、托杯的设计与计算托杯用来承托重物， 可用铸钢铸

13、成，也可用Q235钢模锻制成，其结构 尺寸见图1 4。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Du*mHL“d与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另 一方面还需要验算接触面间的压力强度。2：72(Di2 D11)wp (式 1-1)的小者。p取2 3 .6M pa式中:p许用压强,应取托杯与螺杆材料p2W p(D12 D11)451033. 14(54. 62 - 19. 22)=21.9 4Mp av 23.6Mp a六、手柄设计与计算1、手柄材料常用Q235和Q2 1 5。选23 5钢。2、手柄长度 b与板动手柄的力矩：K- L p=Ti+T2 则 Lp

14、Ti T2(式1 -2)式中：K加于手柄上一个工人的臂力,约为1 5025 0 N,工作时间较长时为 1001 5 ON。Ti螺旋副间的摩擦阻力矩,3Ti=45 X 10 X t an (3.76+ 5.9 1 ) X 29/ 2 Nm m=1 111 8 2.3 N mmT2 托杯与轴端支承面的摩擦力矩T 2 = ( D2+D ii) f F/ 4。(查教材表 5-5 摩擦因数 f = 0.09)(54 . 6+ 1 9.2) X 0.09 X 45X 1 03/4=74 7 22. 5 N mm则LpT1 T2K(K 取 200)(111182. 3 + 74 7 22.5 )/ 200=

15、929. 5 m m手柄计算长度L p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+ （5015 0） mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。2因此，手柄实际长度Lp = Lp +57.6/2+1 0 0 =929.5 + 2 8.8+100= 1 058.3m m3、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d P,其强度条件为KLp弓F (式1- 3)ji, 4=26. 0mm所以dp取26mm式中：f 手柄材料许用弯曲应力当手柄材料为 Q2 15和Q23 5时,f = 120M pa。dd6T0)ttjH4、结构手

16、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1 6），并用螺钉或铆合固定。1图中尺寸：一dp =6mm4dp+ ( 610 )= d p+ 8 =2 6 +8= 3 4mm5、底座设计底座材料常用铸铁（H T150及HT200）,铸件的壁厚5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1:1 0的斜度。底座结构及尺寸如图1 7I dp+(6TD)J?ISK=1ZIO111;t1L11e 13=1E Dos11;1Dr11-I10-.Ji图IT图中5取1 0mm r取5mm, R取8m mH=l+ (142 8) mm = 2 00+ 20=220mmH a=3 6 -12=2 4 mmD6 = D 3+ (510 ) m m =5 2 +8=60mm