機械設(shè)計-千斤頂-設(shè)計計算說明書.doc

計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果 一、傳動方案的確定螺旋千斤頂由螺桿、底座、螺母、手柄和托杯等組成。通過轉(zhuǎn)動手柄使螺桿在固定的螺母中邊旋轉(zhuǎn)、邊相對底座上升或下降，從而能把托杯上的重物舉起或放落。裝在螺桿頭部的托杯應(yīng)能自由轉(zhuǎn)動，螺桿下端設(shè)置安全擋圈，以防止螺桿全部旋出。螺旋千斤頂應(yīng)具有可靠的自鎖性能。2、 主要設(shè)計參數(shù) 主要設(shè)計參數(shù)為A5，即最大起重重量F=26kN，最大起重高度L=160mm。 三、確定螺紋牙型及螺紋基本尺寸 3.1螺紋牙型的選擇 梯形螺紋的工藝性好，牙根強度高，對中性好。所以選擇梯形螺紋牙型。螺桿螺母材料選擇鋼青銅。 3.2螺紋基本尺寸 螺紋中徑按螺母螺紋牙面的耐磨性計算，對于梯形螺紋，則有 式中值一般取1.22.5，此處取1.2，許用壓力經(jīng)查表得MPa。則mmm。 取螺桿標(biāo)準(zhǔn)中徑mm。查表可得螺距P=6mm，牙頂間隙mm。螺桿大徑mm。螺桿小徑mm。螺母的標(biāo)準(zhǔn)中徑mm。螺母大徑mm。螺母小徑mm。選用梯形螺紋牙型mmmmmmmmmmmm計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果 四、螺桿的設(shè)計計算4.1材料螺桿的常用材料為Q235、Q275、35鋼和45鋼。此處考慮成本與耐磨性要求，選用經(jīng)正火或淬火處理的45鋼。4.2螺桿結(jié)構(gòu)螺桿上端需用于支承托杯和插裝手柄，故此處需要加大直徑。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中為最大起重高度，為螺母高度，手柄孔徑的大小應(yīng)根據(jù)手柄直徑?jīng)Q定，一般取mm。由3.2結(jié)論知螺桿小徑mm，中徑mm，螺距mm，為了便于切制螺紋，應(yīng)設(shè)退刀槽，退刀槽處的直徑要比螺紋小徑小0.20.5mm，這里取0.5mm。則mm。退刀槽的寬度mm。故此處取mm。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)制有倒角,如圖1(a)所示。或制成稍小于小徑的短圓柱體，如圖1(b)所示。 圖1螺桿選用45鋼mmmm計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果4.3自鎖性校核自鎖性條件為。螺紋升角 經(jīng)查表，摩擦因數(shù)取0.08，螺紋牙側(cè)角取，當(dāng)量摩擦角。由于影響摩擦因數(shù)的因素很多，其值并不穩(wěn)定，為保證螺旋起重器有可靠的自鎖能力，可取。由上述計算可得，所以自鎖性滿足要求。 4.4強度校核螺桿工作時，扭矩產(chǎn)生剪應(yīng)力，軸向力產(chǎn)生正應(yīng)力，升至最高位置時，載荷分布如圖2所示。圖2計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果 螺桿所受扭矩Nmm。 危險剖面的強度 MPa查表得45鋼的屈服強度可取MPa，故螺桿材料的需用許用應(yīng)力MPa。按照第四強度理論，危險剖面的強度按校核。這里45MPa71MPa。所以強度滿足。 4.5穩(wěn)定性校核螺桿危險界面慣性半徑mm。由3.2知mm，則螺桿頭部高度取mm，螺桿最大工作長度mm，長度系數(shù)，則柔度mm85mm，故 故，所以滿足穩(wěn)定性條件。 五、螺母的設(shè)計計算 5.1材料 螺母和螺桿旋合工作時，應(yīng)具有較高的耐磨性和較低的摩擦因數(shù)，通常選用螺母材料比螺桿材料硬度低。耐磨性較好的螺母材料有：鑄錫青銅ZCuSn10Pb1、鑄錫鋅鉛青銅ZCuSn5Pb5Zn5和鑄鋁鐵青銅ZCuAl10Fe3；當(dāng)?shù)退?、輕載或不經(jīng)常使用時，也可選用耐磨鑄鐵或鑄鐵。這里我們選用鑄鋁鐵青銅，即ZCuAl10Fe3。NmmMPaMPammmmmmmmmmkN螺母選用鑄鋁鐵青銅ZCuAl10Fe3計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果5.2螺紋牙工作圈數(shù)z螺紋牙工作高度mm，螺紋牙工作圈數(shù)?？紤]到螺紋牙工作圈數(shù)越多，載荷分布越不均勻，故螺紋牙工作圈數(shù)不宜大于10，故。取?？紤]到螺紋桿退刀槽的影響，螺母螺紋牙實際圈數(shù)應(yīng)取。5.3螺母的結(jié)構(gòu)尺寸螺母的結(jié)構(gòu)如圖3所示，螺母的高度mm；螺母外徑mm；螺母的凸緣外徑mm；螺母的凸緣厚度mm。螺母裝入底座孔內(nèi)，配合選取。為防止螺母轉(zhuǎn)動，設(shè)置緊定螺釘，其直徑取M6。 圖3mmmmmmmmmm計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果5.4螺紋牙強度校核對于梯形螺紋，螺紋牙根部厚度mm；彎曲力臂mm。螺紋牙根部的彎曲應(yīng)力MPa，查表得螺母材料的許用彎曲應(yīng)力MPa。由于MPaMPa，故螺紋牙根部抗彎強度滿足條件。螺紋牙根部的剪切應(yīng)力MPa，查表得螺母的許用剪切應(yīng)力MPa。由于MPaMPa，故螺紋牙根部抗剪強度滿足條件。5.5螺母懸置部分強度和螺母凸緣強度校核螺母懸置部分橫截面上的拉應(yīng)力MPa，查表得螺母材料的許用拉應(yīng)力MPa。由于14MPa33.2MPa，故螺母懸置部分橫截面上的抗拉強度滿足條件。螺母凸緣支承面上的擠壓應(yīng)力MPa，查表得螺母材料的許用擠壓應(yīng)力MPa。由于7.77MPa60MPa，故螺母凸緣支承面上的擠壓強度滿足條件。螺母凸緣根部的彎曲應(yīng)力MPa，查表得螺母材料的需用彎曲應(yīng)力MPa。由于15.33MPa40MPa，故螺母凸緣根部彎曲強度滿足條件。螺母凸緣根部的剪切應(yīng)力mmmmMPaMPaMPaMPaMPa計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果MPa,查表得MPa。由于6.9MPa30MPa，故螺母凸緣根部的剪切強度滿足條件。6、 托杯的設(shè)計計算托杯用以承托重物的，可選用鑄鐵、鑄鋼或Q235，此處我們選用Q235。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。為防止托杯與重物相對滑動，托杯上表面應(yīng)制有切口和溝紋。為防止托杯從螺桿端部脫落，螺桿端部應(yīng)裝有擋圈。為防止接觸面過快磨損，應(yīng)校驗接觸面的壓力,首先托杯的尺寸mm；mm。接觸面的壓力MPa 圖4MPa托杯選用Q235AmmmmMPa計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果查表得許用壓力MPa。由于10.98MPa13MPa，所以接觸面間的壓力滿足條件。7、 手柄的設(shè)計計算7.1材料手柄材料選用Q235A。7.2手柄長度螺旋副的摩擦阻力距 kNmm。螺桿端面與托杯之間的摩擦阻力矩 手柄長度mm。手柄的計算長度是螺桿中心至人手施力點間的距離。考慮到螺桿頭部尺寸及手握的距離，手柄的實際長度應(yīng)為mm為減小千斤頂?shù)拇娣趴臻g，一般取實際手柄長度不大于千斤頂?shù)母叨?。?dāng)舉重量較大的時候，可在手柄上套一長套管，以增大力臂達到省力的目的。7.3手柄直徑把手柄看成一個懸臂梁，按抗彎強度設(shè)計，即mm7.4手柄結(jié)構(gòu)為防止手柄從螺桿中滑出，在手柄兩端應(yīng)設(shè)有擋圈，如圖5所示，并用螺釘固定或鉚合。手柄材料選用Q235AkNmmkNmmmmmm計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果 圖58、 底座的設(shè)計計算8.1材料底座材料常選用鑄鐵HT150、HT200，當(dāng)起重量大時可選用鑄鋼。此處我們選用HT150。8.2底座結(jié)構(gòu)底座鑄件的厚度不應(yīng)小于810mm；為增加底座的穩(wěn)定性，故需將外形制成1：10的斜度，如圖6所示，圖中 圖6底座選用HT150計 算 及 說 明主 要 結(jié) 果 mm；mm；mm；mm；mm;取mm。9、 螺旋起重器效率計算當(dāng)螺旋轉(zhuǎn)過一圈后，效率為符合千斤頂?shù)囊话阋蟆?0、 設(shè)計小結(jié) 經(jīng)過緊張而辛苦的幾周的課程設(shè)計結(jié)束了，看著自己的設(shè)計。即高興又擔(dān)憂，高興的是自己的設(shè)計終于完成了，擔(dān)憂的是自己的設(shè)計或許存在著一些不足之處。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一