千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書題目：設(shè)計(jì)螺旋起重器（千斤頂）系別：91號(hào)：姓名：日期:2014.10.12哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)任務(wù)書題目：設(shè)計(jì)螺旋起重器設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：起重量：Fq=30KN最大起重高度：H=180mm1 .選擇螺桿、螺母的材料32 .耐磨性計(jì)算33 .螺桿強(qiáng)度校核44 .螺母螺紋牙的強(qiáng)度校核45 .自鎖條件校核56 .螺桿的穩(wěn)定性校核57 .螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)68 .手柄設(shè)計(jì)69 .底座設(shè)計(jì)710 .其他零件設(shè)計(jì)811 .繪制螺旋起重器（千斤頂）裝配圖831 .選擇螺桿、螺母的材料考慮到螺桿承受重載，需要有足夠的強(qiáng)度，因此選用45鋼，需要調(diào)質(zhì)處理。由參考文獻(xiàn)3表

2、102查得45鋼的抗拉強(qiáng)度ob=600MPa,屈服強(qiáng)度os=355MPao螺母是在重載低速的工況下使用的，并且要求與螺桿材料配合時(shí)的摩擦系數(shù)小、耐磨，因此，螺母的材料選擇鑄造鋁青銅ZCuAI10Fe3o2 .耐磨性計(jì)算螺桿選用45鋼，螺母選用鑄造鋁青銅ZCuAI10Fe3,由參考文獻(xiàn)1表5.8查得，鋼對(duì)青銅的許用壓強(qiáng)p=1825Mpa,由表5.8注釋查得，人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，p值可提高約20%,即p=21.630MPa,取p=25MPa。由參考文獻(xiàn)1表5.8查得，對(duì)于整體式螺母，系數(shù)昨1.22.5，取2.5。按照耐磨性條件設(shè)計(jì)螺桿螺紋中徑CL,選用梯形螺紋，則螺紋的耐磨性條件為FqPudohH<

3、p計(jì)算螺紋中徑cb時(shí)，引入系數(shù)帽耳以消去H,得FqP對(duì)于梯形螺紋，h=0.5p,則匚cC30000d2A8fq=0.8=19.6mmp.225以上三式中，F(xiàn)q一螺旋的軸向載荷，N;p螺距，mm；d2螺紋中徑，mm；h一螺紋工作高度，mm；H一螺母旋合高度，mm；ps一螺紋工作面上的壓強(qiáng)，MPa；p一許用壓強(qiáng)，MPa。根據(jù)螺紋中徑d2的取值范圍，由文獻(xiàn)3表11.5查得，取螺桿的公稱直徑d=32mm,螺距p=6mm,中徑d2=29mm,小徑&=25mm,內(nèi)螺紋大徑D4=33mm。說(shuō)明：此處如果選擇螺桿的公稱直徑d=24mm,螺距p=3mm,中徑d2=22.5mm,小徑ch=20.5mm,內(nèi)

4、螺紋大徑D4=24.5mm,螺桿的強(qiáng)度校核不滿足要求。3 .螺桿強(qiáng)度校核螺桿的斷面承受軸向載荷Fq和螺紋副摩擦轉(zhuǎn)矩。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度理論為a+3黑<aJ匹式中：Fq軸向載荷，N;ch一螺紋小徑，mm；Ti一螺紋副摩擦力矩,N-mm,Ti=FQtanp)生a一螺桿材料強(qiáng)度的許用應(yīng)力，MPa, a=%3 512查參考文獻(xiàn)1表5.10,鋼對(duì)青銅的當(dāng)量摩擦系數(shù)f=0.080.1Q取f=0.09,則螺紋副當(dāng)量摩擦角p=arctanf=arctanQ.09=5.1427onp1X6書為螺紋升角，farctan=arctan=3.7679nd2兀7兄29把已知的數(shù)據(jù)帶入Ti的計(jì)算公

5、式中，則得29Ti=30000tan(3.7679+5.1427°)=68201Nmm16 682012=72.2MPa二 25代入強(qiáng)度計(jì)算公式，則0=牝一。2fI兀X25J由參考文獻(xiàn)1表5.9可以查得螺桿材料的許用應(yīng)力a=os=355MPa,q|=71-118MPa,取q|=95MPao顯然，a籽a(bǔ),螺桿滿足強(qiáng)度條件。4 ,螺母螺紋牙的強(qiáng)度校核由系數(shù)pH可求得螺母的旋合高度爪以d2=2>29=58mmd2螺母螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度條件為T=FQ<口T二ZD4b式中：Fq軸向載荷，N;D4一螺母螺紋大徑，mm；Z一螺紋旋合H 58 數(shù),Z=9.7,取 Z=10;P6b一螺紋

6、牙根部厚度，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65p=0.656=3.9mm代入數(shù)值計(jì)算得T30000=7.4MPaTTvChnwOOwOc查參考文獻(xiàn)1表5.9得螺母材料的許用剪切應(yīng)力T=30-40MPa,顯然，TTO螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為式中：|一彎曲力臂，1=3八=邑蘭=2口口；22Fq軸向載荷，N;D4一螺母螺紋大徑，mm；Z一螺紋旋合圈數(shù)，Z=h=58=9.7,取Z=10;P6'b一螺紋牙根部厚度，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65p=0.656=3.9mm代入數(shù)值計(jì)算得6=3 30000 22=11.4MPa查參考文獻(xiàn)1表5.9得螺母材料的許用彎曲應(yīng)力O=4060Mpa。顯然，。珥由上述計(jì)算

7、分析可知，螺母螺紋牙滿足強(qiáng)度條件。5 .自鎖條件校核，由滬3.7679°p=5.1427°得因此，滿足自鎖性條件。6 .螺桿的穩(wěn)定性校核迄54Fq式中：Fc一螺桿穩(wěn)定的臨界載荷，N；Fq一螺桿所受軸向載荷，N°螺桿的柔度值為di式中：I一螺桿的最大工作長(zhǎng)度，mmo當(dāng)螺桿升到最高位置時(shí)，取其頂端承受載荷的截面到螺母高度中點(diǎn)的距離作為最大工作高度，則80+h螺母+h手柄座+1退刀槽查參考文獻(xiàn)3表11.25得，I退刀槽=7.5mm。手柄直徑d手柄=24mm(將在手柄設(shè)計(jì)中給出這一尺寸的計(jì)算)，由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得h手柄座二(1.82)d手柄=43.248mm取h手柄座二

8、44mm。代入數(shù)值計(jì)算得1=180+29+44+7.5=260.5mmp一長(zhǎng)度系數(shù)，對(duì)于千斤頂，可看作一端固定，一端自由，故取P=2代入以上數(shù)值計(jì)算得_42260.5<啟=83.3625對(duì)于45鋼調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)，當(dāng)H85時(shí)，有22=100648.8 N490二dAi_490n252.1Q10.0002410.000283.364于是有Fc100648.830000=3.35 迄 5因此，螺桿滿足穩(wěn)定性條件。7 .螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)螺母外徑由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得D2勺.5d=1.5烏2=48mm螺母凸緣外徑由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得D3勺.4D2=1.448=67mm螺母凸緣厚度由結(jié)構(gòu)尺寸

9、經(jīng)驗(yàn)公式得b=(0.20.3)H=(0.20.3)58=11.6-17.4mm取b=14mmo8 .手柄設(shè)計(jì)加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩和托杯支撐面之間的摩擦力矩。設(shè)F為加在手柄上的力，取F=200N,L為手柄長(zhǎng)度，則FL=Ti+T2式中：一螺紋副之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩，N-mm；T2一托杯支撐面之間的阻力矩，Nmm。由前述計(jì)算可得Ti=68201N mmT2=1fFQA234FDi2,3D24D,22式中：D一手柄座直徑，mm,由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得D=(1.61.8)d=(1.61.8)32=51.257.6mm取D=52mm；Di一螺柱與托杯連接處直徑，mm,由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)

10、驗(yàn)公式得Di=(0.60.8)d=(0.60.8)32=19.225.6mm取Di=22mm。托杯選用鑄鐵，手柄選用Q215,摩擦因數(shù)f=0.12,則a52-4-222T2=0.1230000=67200Nmm3于是有TiT26820167200=P77mmF200取L=200mm,加套筒長(zhǎng)500mm。手柄直徑查教材可知任=s,查參考文獻(xiàn)3可知，（Ts=205MPa則1.5-2（5=102.5-136.7MPa,MZc5=110MPao代入數(shù)值計(jì)算得,苦20o677d手柄戶0=23.1mm0.V110取手柄直徑d手柄=24mmo9 .底座設(shè)計(jì)螺桿下落到最低點(diǎn)，再留1030mm空間，底座鑄造拔模

11、斜度度1:10,厚選擇8mm。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，則D5=128mmo由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得D4=1.4D5=1.4X28=179mm結(jié)構(gòu)確定后，校核底面的擠壓應(yīng)力/=2.4MPa（二D42.D52179曲底面材料選用400,查參考文獻(xiàn)3表10.3得，當(dāng)鑄件壁厚S=2.5-1052-4-222時(shí),Ob羽30MPa,op=(0.4-0.5)ob=(O.4-O,5)130=5265Mpa。顯然，Op珂O,滿足設(shè)計(jì)要求。10 .其他零件設(shè)計(jì)螺桿頂部和底部的擋圈及螺釘尺寸設(shè)計(jì)螺桿底部必須有一個(gè)擋圈，并用螺釘加以固定，以防止螺桿全部從螺母中旋出。托杯在相應(yīng)的位置也要設(shè)置擋圈，以防止托杯與螺桿脫離。擋圈的直

12、徑略大于螺桿外徑，所以，頂部擋圈直徑取為26mm,底部擋圈直徑取為36mm。根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得螺釘大徑為d3=(02503)Di=(02504)22=5.58.8mm取其直徑為M8,根據(jù)GB/T57832000確定其他尺寸。緊定螺釘尺寸設(shè)計(jì)對(duì)于螺母與底座分開的結(jié)構(gòu)，為了防止螺母隨螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，必須用緊定螺釘加以固定，緊定螺釘?shù)闹睆饺镸6,根據(jù)GB/T711985確定其他尺寸。托杯尺寸設(shè)計(jì)托杯直徑根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式得DT=(2.02.5)d=(2.02.5)32=6480mm取DT=70mmo托杯高度根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式得h=(0.8-1)D=(0.8-1)52=41.652mm取h=42mm。托杯頂部開槽的槽深和槽寬根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得a=68mmt=68mm取a=8mm,t=8m