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螺旋千斤頂設(shè)計計算說明書院 系 廣西工學(xué)院 專業(yè)年級 機(jī)自082 設(shè) 計 者 學(xué) 號指導(dǎo)教師 成 績 2010年11月1 9日螺旋千斤頂設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名韋韜專業(yè)年級機(jī)自0822設(shè)計題目： 設(shè)計螺旋千斤頂設(shè)計條件：1、最大起重量f = 40 kn；2、最大升距h =200 mm。設(shè)計工作量：繪制出總裝配圖一張，標(biāo)注有關(guān)尺寸，填寫標(biāo)題欄及零件明細(xì)表； 兩張零件圖；編寫設(shè)計計算說明書一份。目錄1 螺桿的設(shè)計與計算31.1 螺桿螺紋類型擇31.2 選取螺桿材料31.3 確定螺桿直徑41.4 自鎖驗(yàn)算41.5 千斤頂結(jié)構(gòu)41.6 螺桿強(qiáng)度計算51.7 穩(wěn)定性計算61.7.1 計算柔度61.7.2 穩(wěn)定性計算72 螺母設(shè)計與計算72.1 選取螺母材料72.2 確定螺母高度h及螺紋工作圈數(shù)u72.2.1 求螺母高度h72.2.2 螺紋工作圈數(shù)u72.2.3 螺母實(shí)際高度h82.3 校核螺紋牙強(qiáng)度82.3.1 螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計算82.4 安裝要求92.4.1 螺母的相關(guān)尺寸算93 托杯的設(shè)計與計算93.1 托杯的尺寸計算94 手柄設(shè)計與計算104.1 手柄材料104.2 手柄長度lp104.3 手柄直徑dp114.4 結(jié)構(gòu)125 底座設(shè)計126 參考文獻(xiàn)147 感 言.14千斤頂設(shè)計計算和說明 計 算 及 說 明結(jié) 果1螺桿的設(shè)計與計算1.1螺桿螺紋類型的選擇螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。矩形螺紋牙型為正方形，牙形角=0，矩形螺紋的內(nèi)螺紋一錐面貼緊不易松動且傳動效率較其他螺紋高，它的基本牙型按gb/t5796.12005的規(guī)定。1.2選取螺桿材料螺桿材料常用q235、q275、40、45、55等?？紤]到千斤頂轉(zhuǎn)速較低，單個作用面受力不大，此題選45鋼。1.3確定螺桿直徑按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)公稱直徑d、螺距p及其它尺寸。 d20.8（f/p）根據(jù)國家規(guī)定=1.23.5，取=2（矩形螺紋）； 查教材表 p取20mpa ； f=4010n故，d20.825.30m 查機(jī)械設(shè)計手冊取d =42.00mm，d=43.00m p=10.00mmd1=31.00mm, d1=32.00mmd2=37.00mm h=d2=74.00mm1.4自鎖驗(yàn)算自鎖條件是yrv，式中：y為螺紋中徑處升角；rv為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角rv=arctan(f/cos)，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1。查教材表6.7，f取0.10y =arctan(n p / p d2)=arctan=4.90rv=arctan(0.10/cos15)=5.91故，y=4.90401.7.2穩(wěn)定性計算（1）計算臨界載荷fcr fcr=227.95kn(2) 穩(wěn)定性計算=5.702.54 所以滿足要求2. 螺母設(shè)計與計算2.1選取螺母材料螺母材料一般可選用青銅，對于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。此題選青銅2.2確定螺母高度h及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度h=d2，螺紋工作圈數(shù)，考慮退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)u = u+1.5(u應(yīng)圓整)?？紤]到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，否則應(yīng)改選螺母材料或加大d。螺母高度由下式計算：h= up。2.2.1求螺母高度hh =d2=7410-32.2.2螺紋工作圈數(shù)u=7.4u = u+1.5 =7.4+1.5u應(yīng)圓整, u取92.2.3 螺母實(shí)際高度hh= up =910=90mm 2.3校核螺紋牙強(qiáng)度一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。螺母的其它尺寸見圖13。必要時還應(yīng)對螺母外徑d3進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。2.3.1螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計算螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別為：；查表，t1=0.634p， h=0.5p取30-40mpa, 取40-60mpa故，= = =5.31mpa=12.58mpa2.4安裝要求螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問的配合常采用或等配合。為了安裝簡便，需在螺母下端（圖13）和底座孔上端（圖17）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應(yīng)裝置緊定螺釘（圖11），緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為612mm。2.4.1 螺母的相關(guān)尺寸計算 查手冊d=d+1=43mm 內(nèi)螺紋小徑d1=d-7=35mmd3= (1.61.8)d =1.742=71.40mmd4= (1.31.4)d3=1.371.4=92.82mm h=90mm a=h/3=90/3=30mm 3. 托杯的設(shè)計與計算3.1托杯的尺寸計算托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用q235鋼模鍛制成，其結(jié)構(gòu)尺寸見圖14。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時，托杯和重物都不作相對轉(zhuǎn)動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。 p （式1-1）式中：p許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料p的小者。d10=(2.42.5)d=2.4542=102.9mmd11=(0.60.7）d=0.6542=27.3mmd13=(1.71.9)d=1.842=75.6mmd12=d13-(24)=75.6-3=72.6mm 故 (23mpa)= =8.41mpa 4. 手柄設(shè)計與計算4.1手柄材料常用q235和q215。4.2手柄長度lp板動手柄的力矩：klp=t1+t2 則 （式1-2）式中：k加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150250n，工作時間較長時為100150n。t1螺旋副間的摩擦阻力矩， =40103tan(4.90+3.5) =109.27 nmt2托杯與軸端支承面的摩擦力矩， t2 = (d12+d11) f f/4 (f查手冊取0.06) =(0.073+0.027) 0.0640103/4=60 nm 則 =846mm 手柄計算長度lp是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實(shí)際長度還應(yīng)加上+（50150）mm。手柄實(shí)際長度不應(yīng)超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。因此，手柄實(shí)際長度=+100=984mm4.3手柄直徑dp把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件為 sf （式1-3）故 dp=25.41mm dp取25mm 式中：sf手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為q215和q235時，sf=120mpa。4.4結(jié)構(gòu)手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應(yīng)加上擋環(huán)（圖16），并用螺釘或鉚合固定。圖中尺寸： dp =8.33mmdp+(68)= dp+8=33mm5. 底座設(shè)計底座材料常用鑄鐵（ht150及ht200），鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此將其外形制成110的斜度。底座結(jié)構(gòu)及尺寸如圖17圖中 h1=h+（1428）mm =74+21=95mm h-a=74-30=44mm(查手冊) d=d+1 =42+1=43mm d6=d3+（510）mm =70+6=76mmd7=d6+=76+=95mmd8= =177.97mm式中：sp底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對于木材，取sp=22.5mpa。參考文獻(xiàn)1邱宣懷.機(jī)械設(shè)計m.北京:高等教育出版社,1997.2王伯平.互換性與測量技術(shù)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.3孫維連,魏鳳蘭.工程材料m.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2006.4于惠力.機(jī)械設(shè)計m.科學(xué)出版社,2007.5大連理工大學(xué)工程畫教研室.機(jī)械制圖m.北京:高等教育出版社,20036吳宗澤.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊m.北京:高等教育出版社,20067 感言:感謝高老師的悉心教育和耐心指導(dǎo)選矩形螺紋選45鋼p=10.00mmd=42.00mmd=43.00mmd1=31.00mmd1=32.00mmd2=37.00mmh=74.00mmy=4.90rv=5.911.5t=9mmd13=75.6mm15d=63mmh+h=290mm螺紋外徑；0.2542=10.5mmt=141.30nm=355mpas=118.33mpam=2i=4.5310-8m4i8=7.7510-3ml =313mmb=2e=2105mpa s=80.7740fcr=227.95103n=5.70 2.5 4選青銅u=7.410u=95.31 mpa30-40mpa 12.58 mp