大同大学螺旋千斤顶设计说明书

1、机械设计课程大作业螺旋千斤顶设计说明书院系机械学院 专业年级07 级机自 班设计者学 号千斤顶设计计算和说明计 算 及 说 明结 果1 螺杆的设计与计算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。=30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。矩形螺纹牙根强度低，锯齿形螺纹牙型为不等腰梯形，加工本钱高。从有用性考虑，应选梯形螺纹，它的根本牙形按GB/T5796.12022 的规定。选取螺杆材料Q235、Q275、40、45、55 45 钢。确定螺杆直径d按耐磨性条件确定螺杆中径 d222d 、螺距P 及其它尺寸。2 螺纹工作圈数不宜过多，故取 =1.22.5，此处取 2。螺杆-

2、螺母材料分别为钢-青铜，滑动速度为低速，得许用压力p 为 1825 MPa 。取p 20MPa 摩擦系数起动时取大值，校核是为安全起见，应以起f0.080.1f =0.1。F 44.1KN选梯形螺纹45 钢d0.8F0.845KN 26.83mm2p220MPa得d2 26.56mmGB/T 5796.3-2022，d=30mm，D=31.00mmd2=D2=dH1=d0.5P推得P=6.88mmP=6.00mm，d1=23.00mm，D1=24.00mm d2=D2=d-0.5P=27.00mmH=58mm自锁验算自锁条件是 式中：为螺纹中径处升角；为当量摩当vvP=6mm d=30mm D

3、=31.00mmd1=23.00mm D1=24.00mmd2=27.00mm D2=27.00mm量摩擦角varctanfcos ，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当1。 varctanf arctan fcosv查教材表 得f = 0.10 (取启动时计算用的最大值) 4.05snP16 5.91varctand2 arctand2 arctan3.1427 4.05 arctanf arctan0.10 5.91vcoscos15故， 4.05 1 4.91v所以自锁性可以保证。构造如右图一:10 并7，因此需要加大直径。手柄孔径dk 的大小依据手柄直径dp dk dp 十0.5m为了

4、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d1 0.20.5mm1.5P。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(GB891-86)，挡圈用紧定螺钉固定在螺杆端部。其中：退刀槽宽度为 1.5P=9mm D13=(1.71.9)d=1.832=57.6mm(1.41.6)d=1.5d=48mm图示H1+H”=125+72=197mmH”由后面计算得0.25*32=8mm此处设计所用数据为后面校核后的数据螺杆强度计算对受力较大的螺杆应依据第四强度理论校核螺杆1.5P=9mm D13=57.6mm1.5d=48mmH1+H”=197mm

5、螺栓外径为：0.25*32=8mm的强度。得0.2d 4F0.2d 2ca 1 其中扭矩T=Ftan(+)d2/2=45*1000N*tan(4.05+5.91)*27mm/2=106.68N.mv式中：为螺纹中径处升角，为当量摩擦角。vs查手册GB/T69202245钢的 =355MP5-1sT=104.55m3=s3355=3=128.33MA由上得，d1=23.00mm，故， =355Mpas4 45103s2106.682 =128.33MPa3130.55MPa 33 128.33MPa3.14 25103 2 0.2 2510所以，应当取大一型号的螺纹，由GB/T5796.3-20

6、22 得P=6mmd=32mm；D=33.00mm d1=25.00mm；D1=26.00mmd2=29.00mm；D2=29.00mm校核后，得P=6mm d=32mm D=33.00mmd1=25.00mm D1=26.00mmd2=29.00mm4451032106.682 D2=29.00mm109.13MPa 128.33MPa3.14 25103满足要求。稳定性计算2 0.2 25103 3 瘦长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳件验算螺杆的稳定性。Fcr /F2.54crs螺杆的临界载荷F与柔度 有关， = l/i，为螺杆的长度系数，与螺杆的端部构造有关，l crs近似取 l

7、 H L(1.41.6)d ，i 为螺杆危急截面的惯性半径，危急2A d 21，则4i d1 (I 为螺杆危急截面的轴惯性矩)A4当螺杆的柔度s40 时，可以不必进展稳定性校核。计算时应留意正确确定。计算柔度I iI=1643.14 25103=641.92108 m410104i 1=4A4I=1.9210-8m4i=6.2510-3m求起重物后托杯底面到螺母中部的高度lh1=1.82d=2*32=64mmD=1.61.8d=1.7*32=54.4mm大杆1lH/2+L+h = 29+190+64=283mm1(3) 计算柔度 2(一端固定，一端自由)1-6，E 200GPa = l 228

8、3103 90.56 40si6.25103l=283mm =2E=200GPas=90.5640s所以需要校核。稳定性计算1FcrFcr=231.97KNF2Fcrl2 3.142 200109 1.921082283103118.18KN(2) 稳定性计算crF 118.18103 2.63 ncr 2.5 4Fcr=5.262.5 4F45103stF稳定性满足要求。挡圈参数选择1底端挡圈：依据GB-T 892,由d=32得D 40H512d” 6.6d”3.2222212D 402c1A31222顶端挡圈：依据GB-T 892,由D =22.4得11D 32H35L310d” 6.63

9、d”133.2c31A312螺母设计与计算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承受钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。此题选青铜ZCuSn10Pl。确定螺母高度H及螺纹工作圈数u2螺母高度H= d =2*29mm=58.00mm，2螺母材料选青铜ZCuSn10PlH螺纹工作圈数u 58 9.67 ，考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数P6u = u+1.5(u应圆整)。考虑到螺纹圈数u 越多，载荷分布越不均，故u 不10。求螺母高度H2H=d =2*29mm=58.00mm2螺纹工作圈数uHu 9.67P6u = u+1.5 =11.17u应圆整, u12。螺母实际高度HH=

10、 uP=126=72mm校核螺纹牙强度其它尺寸见图。必要时还应对螺母外径D3 进展强度验算。螺纹牙的剪切强度和弯曲强度计算螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为：u=12H=72mm螺纹牙危急截面的剪切强度条件为 螺纹牙危急截面的弯曲强度条件为 FDbu6Fl Db2ubb螺纹牙根的厚度，且b=0.65P；D螺母的螺纹大径；l 弯曲力, l DD2 2b=0.65梯形螺纹，h=0.5pb b故， F4510311.14MPa Dbu3.14330.656103329645103 =11.14 6Fl234.26MPa Db2u3.1433(0.656)2 10b30-40Mpa皆满足要求。安装要

11、求 =34.2640-60Mpa螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面间的协作常承受H8rH8n等协作。皆满足要求77为了安装简便，需在螺母下端13和底座孔上端17做出倒角。为了更牢靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉1螺钉直径常依据举重量选取，一般为612mm。螺母的相关尺寸已得：D=d+1=33mm 内螺纹小径D1= 26mmD3= 1.5d =1.532=48mmD4= 1.4D3 =1.448=67.2mmH=72mm;；a=0.20.3H=0.25*72=18mm托杯的设计与计算托杯的尺寸计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235 钢模锻制成，取材料为 Q235。其构造尺寸见图。为了

12、使其与重物接触良好和防止与重物之部脱落，在螺杆上端应装有挡板。D3=48mm D4=67.2mmH=72mma=18mm 部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避开过快磨损，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。p (D2FD2 )p12114式中：p许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。Q235:p = 225MPa； 45 钢：p =570MPa 取p 。杯杆杯10D=(2.42.5)d =2.4532=78.4mm101113D=(0.60.8d=0.7 32=22.4mmD=(1.71.9)d=1.832=57.6mm1113D10=78.4mmD12=D13 - (24

13、)=57.6-3=54.6mmh1=1.82d=2*32=64mm故D11=22.4mmD13=57.6mmD12=54.6mmp (D2FD2 )p 1211445103p 3.14(0.05462 0.02082 )4 22.49MPa pp=22.04MPa p合格托杯厚度：托杯厚度 =812mm，此处取 =10mm杯底厚度为 1.3 =13mm1.5 =15mm；沟纹深度为 /2=5mm1.8*d=1.8*32=57.6mm；为保证托杯可以转动，螺杆顶端的垫片与托杯底部留有间隙，间隙值为34mm3mm。手柄设计与计算手柄材料常用Q235 和Q215。选择Q235。 =10mm杯底厚度为

14、：1.3 =13mm沟纹宽度为：1.5 =15mm沟纹深度为： /2=5mm托杯高度为：57.6mm h1=64mmLpK L”P T T12Q235则L”则pTT12TK式中：K 200N。T1螺旋副间的摩擦阻力矩，T Ftan( 1)2d2dT =45103tan(4.05+5.91)129103 =114.58Nm2T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩，T2 = (D12+D11) f F/4。 (f 查手册取0.06)T=(54.6+20.8)0.0645/4=50.90Nm2则 L”TT1T50.90 827.39mmpK200L 是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺p寸及工人握手

15、距离，手柄实际长度还应加上D13 +50150mm。手柄2Lp=Lp+57.6/2+100=956.19mm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dp，其强度条件T1=112.29NmT2=49.88Nm为FKLppFL 939.65mmPKL故d33p0.1120106F式中：d 26mmp手柄材料许用弯曲应力，F当手柄材料为Q235 时， =120Mpa。F4.4加上挡圈，并用螺钉固定。26mmGB891-86 查得d=26mmpD” 35mmH” 5mmD” 35mmH” 5mmL” 10mmd” 6.6mmd ” 3.2mmD” 13mmc 1mmM616L” 10mmd” 6.6mm11底座设计底座材料常用铸铁HT150 HT200，选用HT150。铸件的壁厚 不812mm=15mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大110 的斜度。底座构造及尺寸如图S=1.52=1.5*15=22.5mmH1=L+1428mm =125+20=145mmH-a=72-18=54mmD3=48mmD5= D3+2=48+2*15+4=82mmD6=D3+4mm =48+4=52mm D7=D6+2* =52+ =111mmD8=1.4D7=1.4*111=1