机械设计课程设计---螺旋千斤顶计算说明书

1、螺旋千斤顶计算说明书 计算及说明 螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。 设计的原始数据：最大起重F=60KN、最大升起高度 H=230mm。 螺旋千斤顶的设计步骤如下： 1.螺杆的设计与计算： （1）螺纹的牙型 选用矩形螺纹，采用内径对 中， 配合选 H8/h8， 在计算强度时 不考虑螺纹的径向间隙。 （2）螺杆的材料 选用 Q255 现代工程材 料成型与机械制造基础 孙康宁 P80 （3）螺杆直径 螺杆工作时，同时受压力与 扭矩的作用，因此它的计算可近 似按紧螺纹栓联接的计算公式估 算出螺纹内径，即： 结果 原始数据 F=60KN H=230mm 配合选 H8/h8 螺杆的材料

2、选 Q255 螺杆直径取 30.5mm d 1 5.2F 查 式 中 螺 杆 的 屈 服 极 限 s =255MPa，由于 Q235 是塑性 材料，取安全因数 n=2，得许用 压应力 =127.5MPa，取整数 =130MPa。 材料力学王世斌 亢一澜P19、P28 将上述数据带入得螺杆的直径为d 1 0.02764m，取d 1 =30mm。 根据经验公式p d 1 4 ，得 P=7.5mm。 参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高h= d 圆整为整数后，取 p ，得 h=3.75mm。 2 d 1 d p=38-7.5=30.5mm。 （4）自锁验算 在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为： 螺旋千

3、斤顶计算说明书 1 由tan np/( d 2 ) n=1，p=7.5mm，d 2= 2d 1 h 2 =32.375mm 得 tan=0.07373机械原理与机械设计 张策P38 当量摩擦角 =arctan ，在有润滑油情况下=0.1，得1=4.574 验证结束，左边小于右边，达到自锁条件。 机械原理与机械设计 张策P71 （5）结构 手柄孔径d K 根据手柄直径dp决定，d k d p 0.5mm。 根据后面手柄部分的计算得到dp=26mm，所以d k=26.5mm。 退刀槽的直径比d1小，取值为 28mm。 退刀槽的宽度取为 1.5P=11.25mm。 （6）螺杆的强度校核 对 Q235

4、 进行压应力校核，Q235 许用弯曲应力错误 错误! !未找到引用源。未找到引用源。 =120MPa，从后面的计算中得到数值，如下公式： 4F T b 3 d2 0.2d3 102MPa，符合该压力下的强度要求。 1 2 2.螺母的设计与计算 （1）材料 螺母的材料选择 Q23556.25mm （2）螺纹圈数 Z 与高度 H ，螺母的圈数通常是根据螺纹牙间强度条件求 出，即： Z 22 F d 2h p 式中：螺纹中径d 2 =32.375mm，螺纹牙高度 h=3.75mm 螺纹牙的强度计算 螺纹牙危险截面的抗剪强度条件为： F =98MPa，得 Z1.7 d 1bZ 6Fl b =400MP

5、a，得 d 1b 2Z 螺纹牙危险截面的抗弯强度条件为： b Z 0.12机械原理与机械设计 张策P81 对于矩形螺纹 b=0.5P，在条件 Z10 的条件下，取 Z=6。 考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为：Z Z1.5=7.5 符合自锁条件 退 刀 槽 的 宽 度 取 11.25mm 螺杆的强度校核符合 要求 螺 母 的 材 料 选 择 Q235 螺旋千斤顶计算说明书 所以得到螺母的高度：H ZP=56.25mm。 （3）螺母其他尺寸（如图） ： （4）螺母与底座的配合 螺母压入底座上的孔内，圆柱面的配合采用H8/n7，为了方便安装，应在螺 母下端和底座孔上端制出倒角，紧固螺钉的直径取M8

6、。 3.螺杆稳定性验算 计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度l 可按将重物举到最大起升高度后，托 杯底面到螺母中部的高度计算，即： l H H/21.5d 式中 d 为大径，d=34mm，得 l=230+56.25/2+1.5X34=309mm 由稳定性验算公式F cr 248 查表得 Q255 的弹性模量 E=200GPa， 由惯性矩公式 I= 2EI l2 材料力学王世斌 亢一澜P117、 d 64 2d 1 ，得 I=1.192105m4 2 式中F cr 为满足条件的轴向压力 将上述数据带入公式得，F cr =2.45610 KN,满足条件，装置稳定。 4.托杯的设计与计算 杯用来承托重物

7、，此次计算选用碳钢Q235 模煅制成，尺寸如图所示，为了 使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯表面制出切口和沟纹。直径D 2的 配合取 H11/a11。 5 螺母的高度 56.25mm 螺杆在最大高度处稳 定 螺旋千斤顶计算说明书 托 杯 的 许 用 压 强 可 取 为 P18MPa ，由此可确定托杯 直径D4，即： D 4 取 4F 2 D 2 P D 2 =0.634.25=20.55mm， 得 D 4 68.1mm，取D 4 =70mm 5.手柄设计与计算 （1）材料 选用 Q235 （2）手柄长度Lp 扳动手柄的转矩KLP必须 克服螺纹副的螺纹力矩M1和螺杆与托杯间的摩擦力矩M 2

8、 ，即： KL p M 1 M 2 L P M 1 M 2 K 式中 K 为一个工人加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150250N，这里取 K=250N。 M 1 Ftg 在加润滑油的情况下，摩擦系数=0.06 将以上的数据带入公式得 d 2 1 M 2 D 4 D 2 F 24 L p 0.71014m 手柄计算Lp是螺杆中心到人 手施力点的距离。 考虑杆头尺寸及 人手握的长度， 手柄的实际长度还 应该加上 D2 100mm,最终得到 2 千 斤 顶 的 手 柄 需 要 的 长 度 为 820mm。 托杯尺寸如图 手柄长度 820mm 螺旋千斤顶计算说明书 （3）手柄直径dp 把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径dp，其强度条件为： d p 3 KL 0.1 b 式中 b 为材料的许用弯曲应力，对于Q235 手柄， b =120MPa。 代入数据计算得dp25.8mm，取dp=26mm。 （4）结构 手柄插入螺杆上端的孔中， 为防止手柄从孔中滑出， 在手柄两端应加上挡环 （如图） ，并用螺钉或铆钉固定。 6.底座设计 底座这里选用 HT150， 铸件壁 厚选用=10mm。 为了增加底座的 稳定性，底部尺寸应大些，因此， 可按照 1：5 的锥度设计。 图中： 手柄直径dp26mm 底座尺寸如图 千斤顶效率 0.36 D 7 4F p 2 D 6 式中 p 为底座下枕垫物的