机械设计大作业最终(DOC)

1、便携式螺纹千斤顶设计计算说明书（班级：车辆工程141姓名：王俊学号：1608140120）1,设计任务书1.1 螺旋千斤顶的原理：千斤顶的工作原理是：通过螺杆和螺母组成的螺旋副来实现将物体由低处向高处的传送的，并使托杯中的物体做直线运动，从而实现我们的传动要求。其中，螺母固定，当手柄旋动的时候，螺杆通过与螺母的螺旋副的运动，螺纹之间产生自锁，使装有重物的托杯往上运动。1.2 原始数据最大起重量：F=35kN最大升程：H=200mm2.计算内容和设计步骤2.1.1 螺杆的设计与计算2 螺杆螺纹类型的选择选择梯形螺纹螺旋传动，右旋，牙型角=30?因为梯形螺纹的牙根强度高，易于对中，易于制造，内外螺

2、纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。2 选取螺杆材料因为螺杆承受的载荷较大，而且是小截面，故选择45#钢。2 确定螺杆直径按耐磨性条件确定中径d2对于梯形螺纹，h=0,5p,由耐磨性条件可转化为：d2.0.8.F/-pd2:螺纹中径，mm;F:螺旋的轴向载荷，N;：引入系数；p:材料的许用压强，Mpa;对于整体式螺母，为使受力分布均匀，螺纹工作圈数不宜过多，宜取=1.22.5;此处取1=1.5,许用压力P=20Mpa从滑动螺旋传动的许用压强表中查得:人力驱动时，P1可提高20%故P-2012000=24Mpa带入设计公式，得d2_24.9mm按国家标准选择

3、公称直径和螺距为：D=d=30mmd2=d-3=27mmd1=d-7=23mmP=6mm2.1.4自锁验算自锁验算条件是二）7V=arctanf/cos:=arctan0.08/cos15°d+(6-10)超I-2Di3HU9)d=4.73°'V=arctannp/：d2=arctan6/30二=3.64：v且螺纹中径处开角满足比当量摩擦角小1°,符合自锁条件2.1.5结构设计根据图1-2进行螺母的结构设计(1)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，dkAdp十0.5mm(2)为了便于切制螺纹

4、，螺纹上端应设有退刀梢。退刀梢的直径d4应比螺杆小径d1约小0.20.5mm。退刀梢的宽度可取为1.5P,取d4=d1-0.5=34mm。(3)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。(4)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/T68-2000)固定在螺杆端部。螺杆强度计算螺杆受力较大，应根据第四强度理论校核螺杆的强度强度计算公式为：二ca好23.2F/A23T/W2!T其中T为扭矩T=Ftan-d2/2查表可得:飞=360MPa!-/3=120MPa已知F=35kN，又T=Ftan入1-cb/2=

5、79.82NmA=1/47；=572.56mmW=1/16二d；=3864.7mm代入校核公式，得二ca=101.2MPacaCca<fcrca满足强度要求。稳定性计算细长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_2.5-4ci螺杆的临界载荷Fcr与柔度九s有关其中s=/i取2l=H51.5d=(200511.530)mm=250mmi=I/A=1/4d1=23/4mm=5.75mm其中I为螺杆危险截面的轴惯性矩。将以上数据代入柔度计算公式，得s=22505.75-87.0一40需进行稳定性校核。实际应力的计算公式为FcriEI/l2d：其中I

6、=13736.66mm64E=2.06105MPa将上述数据代入公式得Fcr=202326.15kNFcr/F_2.5-4螺杆满足稳定性要求螺母设计计算选取螺母材料螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜确定螺母高度H'及工作圈数u1H'=d2=1.527=40.5mmu=H'/1=40.56=6.75mm因为考虑退刀梢的影响，取实际工作圈数为：u'=u1.5=6.751.5=8.25mmW应当圆整，又考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10,故取'=9H'=u't=96=54mm校核螺纹牙强度螺母的其它尺寸见图13,螺纹

7、牙多发生剪切与弯曲破坏。由于螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。(1)剪切强度校核已知D=d=30mmD2=d?=27mm剪切强度条件为:<查表得：m=3040MPa,b=0.65P=0.65父6mm=3.9mm则剪切强度为：35000730_3_99=10.58MPa：.符合剪切强度条件;(2)弯曲条件校核弯曲强度条件为：计人6F12T二Db查表得Ob=4060MPa,1=(D-D2)/2=(30-27)/2=1.5mm则弯曲强度为CJ6350001.52时3303.99二24.42MpabMQb,符合弯曲强度条件。£879二)2.2.4柳此案(0,bO.Z)

8、da=H73Di。(2.52+5)dDilDiE2-4)mmDil8.HUM图IT(1)采用嵬配合。7(2)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。(3)为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，查表选择紧定螺钉GB/T71-1985M6M12。托环的设计与计算托杯材料的选择选择托环材料为Q235钢。结构设计结构尺寸见图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，应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。接触面强度校核查表得Q235钢的许用压强为P=225MPa为避免工作时过度磨损，接触面间的压强应满足Pt2Fr

9、-P1二(D12)4根据图1-4,取相关尺寸为：%=0.6d=0.630mm=18mm口0=2.5d=2.530mm=75mmD3=1.8d=1.830mm=54mmD2=D13-4mm=50mm3511P=2=20.5MPaMPJ二(502-182)4接触面压强满足要求，选材合理手柄的设计计算手柄材料的选择选择手柄材料为Q235钢计算手柄长度Lp扳动手柄的力矩：KLp=1+T2,则Lp取K=200Nde又T1=Ftan(F；v)2=68.49Nm2T2=(D12d1)fF/4=(5018)0.08335/4=49.39NmLpTiT268.4949.39200=m=0.589m=589mm手柄实际长度为:54=589100=716mm2由于手柄长度不超过千斤顶，因此取Lp=350mm,使用时在手柄上另加套筒。手柄直径dp的确定把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径Dp,强度条件为KLp0.1d3pTf得设计公式为KLp:0.1土已知二f=120MPa2001111”cmm=22.9mm0.1120Mdp=25mm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，并用螺钉固定，选择开梢沉头螺钉GB/T67M8M162.5底座设计选择底座材料选择底座材料为HT200,其k=2MPa结构设计FI-7由图1-7可得底座的相应