設(shè)計(jì)計(jì)算書_劉攀_2013010558

1、螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說明書機(jī)械34班 劉攀 2013010558一、 設(shè)計(jì)需求設(shè)計(jì)一螺旋千斤頂，需滿足：起重量：50kN，最大升距：300mm。二、 具體設(shè)計(jì)過程1. 滑動(dòng)螺旋副設(shè)計(jì)1) 螺旋類型選擇螺旋起重器主要是傳力機(jī)構(gòu)，以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向力，并帶有自鎖性能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)重物的起重要求。常用于傳力或傳動(dòng)的螺紋類型有矩形螺紋和梯形螺紋，由于矩形螺紋的牙型精確制造困難，對(duì)中性差，壓根強(qiáng)度差，磨損后無法補(bǔ)償，牙型無標(biāo)準(zhǔn)等缺點(diǎn)，而梯形螺紋具有的牙型角，牙根強(qiáng)度高，加工工藝性好，對(duì)中性好，不易松動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因此選擇使用單頭梯形螺紋。2) 螺桿、螺母材料選擇所需設(shè)計(jì)千斤頂最大載荷為，最大升程為，由此可知，

2、螺旋副屬于高載、低轉(zhuǎn)速的類型，查教材表2-38，可選擇螺桿材料為45鋼，螺母材料為。3) 耐磨性計(jì)算以及尺寸選擇耐磨性校設(shè)計(jì)公式：為螺桿中徑，為最大載荷，為螺距，為高徑比，為許用壓力，為螺紋高度。查教科書表2-39，鋼-青銅組合，低速，選擇許用壓力，摩擦系數(shù)。初選高徑比為，且對(duì)于梯形螺紋，有。代入公式有：選擇公稱直徑：，螺距；對(duì)應(yīng)外螺紋中徑，外螺紋小徑，內(nèi)螺紋中徑，內(nèi)螺紋小徑。圖1 螺紋4) 自鎖性驗(yàn)核單頭螺紋，線數(shù)，梯形螺紋牙型角。則螺旋升角當(dāng)量摩擦角由于，所以滿足自鎖性能要求。5) 計(jì)算螺母高度和旋合圈數(shù)螺母高度，且，則有：旋合圈數(shù)，圓整取，螺母高度為，修正高徑比。6) 強(qiáng)度計(jì)算a) 螺桿

3、強(qiáng)度校核螺桿強(qiáng)度校核公式：梯形螺紋牙型角，當(dāng)量摩擦角，螺紋升角。螺桿所受轉(zhuǎn)矩：再代入校核公式有：因螺桿材料鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，屈服強(qiáng)度，許用應(yīng)力查教科書表得：，故，滿足強(qiáng)度條件。b) 螺母螺紋牙強(qiáng)度校核由上述計(jì)算得到，旋合圈數(shù)；對(duì)于梯形螺紋；大徑。查表2-40，得到螺母許用彎曲應(yīng)力，許用剪切應(yīng)力。則螺紋牙危險(xiǎn)截面（根部）的剪切強(qiáng)度：齒根的彎曲強(qiáng)度： 故螺母螺紋牙的剪切和彎曲強(qiáng)度條件都滿足。c) 螺桿穩(wěn)定性計(jì)算千斤頂結(jié)構(gòu)為一端固定，一段自由，所以長(zhǎng)度系數(shù)，有效長(zhǎng)度可取約，故可計(jì)算柔度，查表2-41得到臨界壓力的計(jì)算公式：計(jì)算安全系數(shù)，滿足穩(wěn)定性要求，即最大載荷下不會(huì)失穩(wěn)。d) 計(jì)算傳遞效率2.

4、螺母設(shè)計(jì)上述關(guān)于螺旋副的計(jì)算已經(jīng)得到：螺母公稱直徑，小徑，中徑，旋合長(zhǎng)度，旋合圈數(shù)。圖2 螺母1) 螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)失效形式：螺母懸置部分（非凸緣部分）截面積最小，為危險(xiǎn)界面，可能受拉應(yīng)力作用失效。故應(yīng)滿足的強(qiáng)度條件為：為懸置部分外徑。螺母的材料為青銅，查教科書表2-40得，螺母的許用彎曲應(yīng)力，帶入上述公式：故可取，凸緣部分外徑，凸緣部分長(zhǎng)度。2) 螺母強(qiáng)度校核螺母材料為青銅，查表2-40得，螺母許用彎曲應(yīng)力，許用擠壓應(yīng)力，許用剪切應(yīng)力a) 凸緣根部彎曲應(yīng)力及強(qiáng)度條件凸緣根部可近似看做懸臂梁，可能在彎矩作用下發(fā)生彎曲斷裂失效。故應(yīng)滿足：代入相關(guān)數(shù)據(jù)：滿足要求。b) 凸緣支承面上的擠壓應(yīng)力及強(qiáng)

5、度條件凸緣支撐面可能受底座作用發(fā)生壓潰失效，故應(yīng)滿足：代入相關(guān)數(shù)據(jù)：滿足要求。c) 凸緣根部剪切應(yīng)力及強(qiáng)度條件凸緣根部可能發(fā)生剪切失效，故應(yīng)滿足：代入相關(guān)數(shù)據(jù)：滿足要求。3. 托杯設(shè)計(jì)圖3 托杯托杯材料選擇H275。托杯可能的失效形式為擠壓破壞失效。托杯的危險(xiǎn)截面為杯底，根據(jù)軸承尺寸選擇杯底內(nèi)徑，外徑。灰鐵的許用拉伸應(yīng)力，而一般情況下許用擠壓應(yīng)力故校核擠壓強(qiáng)度：滿足要求。4. 底座設(shè)計(jì)1) 底座材料選擇底座材料選擇H275。2) 擠壓強(qiáng)度驗(yàn)核及尺寸選擇圖4 底座下端查教科書表2-40知灰鑄鐵的許用彎曲應(yīng)力,且一般情況下。底座上端為橫截面積最小處，即危險(xiǎn)截面，參考對(duì)螺母凸緣接觸面抗壓強(qiáng)度計(jì)算，故

6、不會(huì)發(fā)生擠壓失效。設(shè)計(jì)最小壁厚為9mm，鑄造斜度為1:6。根據(jù)螺母及螺桿尺寸設(shè)計(jì)，取底座與螺母下端接觸部分內(nèi)徑為，外徑為，從而可計(jì)算得到底座最低端內(nèi)徑，外徑。3) 底座下支撐面強(qiáng)度校核底座設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則是保證螺旋起重器在工作載荷下，對(duì)承載木材的壓應(yīng)力不超過木材所能承受的許用壓應(yīng)力，即滿足下式：代入數(shù)據(jù)得：滿足設(shè)計(jì)要求。5. 手柄設(shè)計(jì)手柄材料選擇鋼，查教科書表3-2，許用彎曲應(yīng)力。圖5 手柄1) 手柄長(zhǎng)度設(shè)計(jì)由以上計(jì)算知螺旋副所受轉(zhuǎn)矩，人手提供的彎矩應(yīng)有，其中為人手提供的力，大小約為，為千斤頂軸線至手柄一端球心的距離。故有：可取，桿總長(zhǎng)。2) 手柄截面直徑設(shè)計(jì)手柄受彎矩作用，可能發(fā)生彎曲斷裂失效，故應(yīng)滿足下式：手柄直徑應(yīng)滿足：故可取手柄直徑。6. 軸承設(shè)計(jì)1) 軸承選擇為避免旋轉(zhuǎn)手柄時(shí)對(duì)支撐物造成不必要的扭矩作用，可在托杯與手柄（螺桿）之間加一推力球軸承。該軸承需承受的最大靜載為。根據(jù)相關(guān)尺寸