螺旋千斤頂設(shè)計(jì)使用說明

1、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書工程技術(shù)學(xué)院專業(yè)年級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)者指導(dǎo)教師2013 年 12 月 6螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書作業(yè)目的螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)3.13.23.33.43.5螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算底座設(shè)計(jì)5 8 * 11、螺旋千斤頂設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)年級(jí)2011級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)題目:設(shè)計(jì)螺旋千斤頂53設(shè)計(jì)條件:1、最大起重量F = 30 kN ；2、最大升距H =170 mm。設(shè)計(jì)工作量:1、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;編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。指導(dǎo)教師簽名:、螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)千斤頂一般由底座1，螺桿4、螺母5、托杯

2、10，手柄7等零件所組成（見圖1 ）。螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)，并上下升降，把托杯上的重物舉起或放落。設(shè)計(jì)時(shí)某些零件的主要尺寸是通過理論計(jì)算確定的，其它結(jié)構(gòu)尺寸則是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或制造工藝決定的，必要時(shí)才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)是：最大起重量 F=30kN和最大提升高度H=170 mm 。螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)步驟如下:計(jì)算及說明LpDm510II 123OHIal±L.14亡1 一底睜2 - iW3-Wfr4一桿9-«母& 厳定ff幻7手特8掛殲9 tftr10 托杯-墊幡61.螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)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。梯形螺紋牙

3、型為等腰梯形，牙形角a =30 O，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)，工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好，所以選擇 梯形螺紋，基本牙形按 GB/T5796.1 2005的規(guī)定。1.2選取螺桿材料螺桿材料選擇45號(hào)鋼，查表可知e = 355MPa、別=600MPa。1.3確定螺桿直徑由耐磨性條件確定螺桿中徑d2。該螺紋為梯形螺紋，則可知d2 0.-Fpi計(jì)算得:因選用梯形螺紋且螺母兼作支承，取3.0。查表可知，滑動(dòng)螺d2 20.7mm旋副鋼一青銅的許用壓力p15M Pa代入數(shù)據(jù)，得d20.83000520.7mm根據(jù)螺桿中徑d220.7mm,按照GB/T 5796.2-2005 標(biāo)準(zhǔn)，選取查表得

4、:螺桿的公稱直徑d 28mm，螺距t5mm，線數(shù)n 1，螺旋副的摩擦系數(shù)f0.09，螺旋角2 12 °28mm1.4自鎖驗(yàn)算5mm自鎖條件是< v式中： 為螺紋中徑處升角；v為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角0.09計(jì)算及說明v=arctan v,為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1°。arctanarctan( 15)d23.1428丄f丄0.09L ,C,CC v arctan arctan 5 19'23cos3°5'18 3 1518"cos12v 5 19'23滿足自鎖條件1.5結(jié)構(gòu)(見圖1 )螺桿上端用于支承托

5、杯 10并在其中插裝手柄7,因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dk >dp十0.5mm。為了便于切制螺紋,螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑d1約小0.20.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5t。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出，IL£kjd*C(M0)b在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算對(duì)受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度。強(qiáng)度計(jì)T Ftan( v)蟲。算方法參閱教材公式

6、(5.28)，其中扭矩2式中： 為螺紋中徑處升角，v為當(dāng)量摩擦角。計(jì)算及說明代入數(shù)值得:v 5 19'23"T F tan(v)d2T 30000tan(3 15 18" 5 19 23") 0025557.70N m螺桿承受扭根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度:T 57.70N m 2 2八r A 3島1'f23 4TiF 3 Ad124/ 300003.14 22.5224 57.73 75.49MPa22.5由表5-13取安全系數(shù)S=4，則許用應(yīng)力扌 88MPaca 75.49M Pa該螺桿滿足強(qiáng)度要求1.7穩(wěn)定性計(jì)算細(xì)長的螺桿工作時(shí)受到較大的軸

7、向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性。Fcr / F 2.5 4螺桿的臨界載荷Fcr與柔度入S有關(guān)，入s= l/i螺桿的長度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)L 舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取 I =H+5t+(1.41.6)dI 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑當(dāng)螺桿的柔度入sV 40時(shí)，可以不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。計(jì)算時(shí)應(yīng)注 意正確確定。危險(xiǎn)截面面積A= di2/4，螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑i J d 7mm VA 4螺桿的長度系數(shù)2計(jì)算及說明237mm舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度l H 5t 1.5d仃0 5 5 1.5 28螺桿的柔度s -2i67.717l 237 mm螺桿

8、的臨界載荷F cr2eid4螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩64Fcr 272.6 kN聯(lián)立（1 ）、（ 2）兩式，并代入數(shù)值得:Fcr 272 .6 kNFc r272.6 9.12.5 4，螺桿滿足穩(wěn)定性要求F30綜上可得：所選螺桿材料為45鋼，公稱直徑d=28mm，中徑線數(shù)n=1。d2=25.5mm，小徑 d3=22.5mm，螺距 t=5mm ，2.螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1選取螺母材料螺母材料選用青銅：ZCuAI10Fe3，抗拉強(qiáng)度b 490MPa，由教螺桿材料為材表5-12可知，滑螺旋副鋼一青銅的許用壓力P15MPa。45鋼,2.2確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)ud=28mm ，d2=25.5mm螺母高

9、度 H ' d 23.025.5 mm 76.5 mmH76 5螺紋實(shí)際工作圈數(shù)u' T 1.5"T 1.5 16.810d3=22.5mm螺紋圈數(shù)需要調(diào)整。螺桿的耐磨性已相當(dāng)富裕，因此可以通過適當(dāng)降低螺母高度來調(diào)t=5mm ,n=1螺母材料為ZCuAI10Fe3u' 10，H '50 mm計(jì)算及說明整，故選 u' 10， H '50 mm2.3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:卩邑的其它尺寸見圖1 。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)螺母外徑粘'驗(yàn)算。螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切應(yīng)力:6.12 MPa30000根據(jù)教

10、材表5-13 ,對(duì)于青銅螺母3040MPa ,這里取 30MPa，根據(jù)教材式（5-48 ）得螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切應(yīng)力為DbU 3.14 28 0.65 5 10 10.50MPa 滿足要求2.4螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合常采用嚴(yán)或H丄等配合。為了安裝簡便，需在螺母下端（圖1 ）和底座孔上端（圖n71）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘（圖選取緊定螺釘規(guī)格：螺釘GB/T 71 M 5 161 ）。緊定螺釘:M 516計(jì)算及說明3.托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)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1-4。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間

11、出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，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。壓力強(qiáng)度校核公式:F2 2(D12 D11)4式中，Di23 1.8d3 1.8 28 347.4mmDii0.7d0.728 19.6mm代入數(shù)值得,2O.52M Pa選托杯材料:HT150由經(jīng)驗(yàn)公式得,p(0.4 0.5) b (0.4 0.5) 145(58 72.5)MPa p托杯滿足要求D10D11D12D1370mm19.6mm47.4mm50.4mm4.手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1手柄材料20.52 MPa手柄材料選用Q235鋼4.2手柄長度Lp板動(dòng)手柄的力矩：KLp =T1 + T2，則LpT1

12、T2K式中：K加于手柄上一個(gè)工人的臂力,間歇工作時(shí)，約為150250N，工作時(shí)間較長時(shí)為100150N，本題中選K 200NT1螺旋副間的摩擦阻力矩T F tan(v) d57.70NT2 托杯與軸端支承面的摩擦力矩計(jì)算及說明T2 (D12 D11)fF/447.4 19.6 0.09 30000/4 45.225N m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D13D13 (50 150)mm 取( 80)mm105.2mm2 2綜上可得，手柄長度Lp 3 匹 8057.70 45.2251000105.2620mm由于手柄長度不能超過千斤頂，因此可以減小手柄的尺寸。K 2200取Lp 280 mm，使用時(shí)可在手柄上另加套管。4.3手柄直徑dp把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件為：F0KLdp f0.1d p故dp3亦 16.71mmLp 280 mm可以取dp 18mm4.4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)dp 18mm加上擋環(huán)（圖1 ），并用螺釘或鉚合固定。5.底座設(shè)計(jì)底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200 ）（圖1 ）,鑄件的壁厚S 不應(yīng)小于812mm，為了增