螺旋千斤頂設(shè)計(jì)課程計(jì)算說(shuō)明書

機(jī)械設(shè)計(jì)課程大作業(yè)螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)書 22任務(wù)分析 33螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 33.1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 33.1.1螺桿材料 33.1.2螺桿螺紋類型 33.1.3螺桿的直徑 33.1.4校核自鎖條件 43.1.5螺桿的結(jié)構(gòu) 43.1.6螺桿強(qiáng)度校核 53.1.7螺桿穩(wěn)定性校核 53.2螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算 63.2.1螺母材料 63.2.2螺母高度及旋合圈數(shù) 63.2.3校核螺母螺紋牙強(qiáng)度 63.2.4螺母結(jié)構(gòu) 64支撐部件設(shè)計(jì) 74.1托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算 74.1.1托杯材料 74.1.2托杯結(jié)構(gòu) 74.1.3托杯強(qiáng)度校核 84.2底座設(shè)計(jì) 94.2.1底座材料 94.2.2底座結(jié)構(gòu) 95其他部件設(shè)計(jì) 105.1手柄設(shè)計(jì) 105.1.1手柄材料 105.1.2手柄長(zhǎng)度 105.1.3手柄直徑 116總結(jié) 117參考文獻(xiàn) 12附錄1螺旋千斤頂總裝配圖 圖紙1附錄2螺母零件工作圖 圖紙2附錄3螺桿零件工作圖 圖紙3附錄4托杯零件工作圖 圖紙41設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)名稱：螺旋千斤頂設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)：最大起重量F：30kN最大起升高度H：110mm螺旋千斤頂示意圖工作量：總裝配圖一張；螺母、螺桿、托杯零件工作圖各一張。計(jì)算說(shuō)明書一份。2任務(wù)分析螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的，它主要是用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。螺旋傳動(dòng)的常用運(yùn)動(dòng)形式，主要有以下兩種：螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母運(yùn)動(dòng)和螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)，多用于螺旋起重器。而千斤頂?shù)墓ぷ髟韯t是第二種螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)，其工作原理是：通過(guò)螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)將物體有低處向高處的傳送的，并使托杯中的物體做直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)我們的傳動(dòng)要求。其中，螺母固定，當(dāng)手柄旋動(dòng)的時(shí)候，螺桿通過(guò)與螺母的螺旋副的運(yùn)動(dòng)，螺紋之間產(chǎn)生自鎖，是裝有重物的托杯往上運(yùn)動(dòng)。從其工作原理中可以看出，這對(duì)螺桿與螺母螺紋的耐磨性、穩(wěn)定性等要求較高，同時(shí)對(duì)底座及其他相應(yīng)材料的強(qiáng)度也有一定的要求。3螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1.1螺桿材料螺桿材料選擇45鋼3.1.2螺桿螺紋類型由于螺紋起傳動(dòng)作用，選擇梯形螺紋，牙型角α=303.1.3螺桿的直徑通過(guò)耐磨性條件確定螺桿中徑，根據(jù)教材5.8節(jié)內(nèi)容，螺紋耐磨性條件為ps=FA=Fπd2h對(duì)于整體式螺母，ψ=1.2～2.5取ψ=1.8，當(dāng)ψ≤2.5或人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，[p]可提高約20%查教材表5.8[p]取20MPa,則[p]=24MPa因此d2≥根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-7，表3-8，并考慮安全性適當(dāng)增大直徑，公稱直徑d取28mm，則螺距p取5mm，小徑d1=22.5mm，中徑d3.1.4校核自鎖條件螺紋自鎖條件為ψ≤ρ，螺紋升角ψ=arctannpπd2=4.2850,當(dāng)量摩擦角ρ'=arctanf'顯然ψ<ρ3.1.5螺桿的結(jié)構(gòu)螺桿上端用于支承托杯，并且需要其中打孔用于插裝手柄，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，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-26，退刀槽規(guī)格為6.5xΦ21.4。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端設(shè)有倒角。為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出，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。具體參數(shù)為：增大螺桿直徑部分：長(zhǎng)度：1.5d=1.5×28mm=42mm直徑：D13=1.8d=1.8×28=50.4mm螺桿與托杯配合部分：直徑：20mm長(zhǎng)度：17mm螺桿總長(zhǎng)L=110+5p+1.5d+17=194mm根據(jù)，，根據(jù)×16，d=M6l螺桿的具體圖形與尺寸見(jiàn)附錄33.1.6螺桿強(qiáng)度校核根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為：σ=（螺桿所受軸向力F=30000N，螺桿所受轉(zhuǎn)矩T1=Ftan(ψ代入得，σ=根據(jù)材料力學(xué)教材表2.1可知45鋼σs=353MPa,σ=σs3~5=σs3=3.1.7螺桿穩(wěn)定性校核根據(jù)教材公式5.51，受壓螺桿的穩(wěn)定性條件式為FcF≥2.5~4,臨界載荷Fc與螺桿材料及長(zhǎng)徑比（柔度）λ=μli=4μld1有關(guān)，螺桿的最大工作長(zhǎng)度,即托杯底面到螺母中部的距離，近似取為l=H+5p+1.5d=110+25+42=177mm，根據(jù)教材表5.11螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)μ=2，螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑i=3.2螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.2.1螺母材料螺母材料選擇青銅3.2.2螺母高度及旋合圈數(shù)根據(jù)教材公式ψ=H/d2，ψ=1.8H=3.2.3校核螺母螺紋牙強(qiáng)度根據(jù)教材公式5.49和5.50，螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度校核計(jì)算公式為τ=F螺母螺紋大徑d'根據(jù)教材表5.9τ=30~40MPa螺紋牙工作高度h=0.5p=2.5mm螺紋牙根部厚b=0.65p=3.25mm代入數(shù)據(jù)τ=F故螺母螺紋牙強(qiáng)度滿足要求3.2.4螺母結(jié)構(gòu)螺母的形狀尺寸見(jiàn)附錄2，具體計(jì)算如下螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合采用H8nD=d+0.5=28.5mmD3=(1.6~1.8)D=1.7×28.5mm=48.45mmD4=(1.3~1.4)D3=1.4×48.45mm=67.83mmH=45mma=H/3=45/3=15mm取D3=49mm,D4=68mm4支撐部件設(shè)計(jì)4.1托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1.1托杯材料托杯的材料選擇為Q2354.1.2托杯結(jié)構(gòu)為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(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。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托杯和重物都不作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在起重時(shí)，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對(duì)滑動(dòng)，為了避免過(guò)快磨損，一方面需要潤(rùn)滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。D10=(2.4~2.5)d=2.428=67.2mmD11=(0.6~0.7）d=0.6528=18.2mmD13=(1.7~1.9)d=1.828=50.4mmD12=D13-(2~4)=50.4-3=47.4mm托杯厚度，取杯底厚度為溝紋寬度溝紋深度托杯高度，取托杯高度為70mm擋圈選用GB/T892B32，其公稱直徑D=32mm，H=5mm；擋圈用GB/T67M6×16的開槽盤頭螺釘固定。4.1.3托杯強(qiáng)度校核式中：[p]為許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料[p]的小者。查表得，Q235鋼的許用壓強(qiáng)[p]為225MPa，45鋼的許用壓強(qiáng)[p]為570MPa，故用托杯材料來(lái)進(jìn)行壓力強(qiáng)度校核，即取[p]=225MPa。所以滿足接觸面的壓力強(qiáng)度要求。4.2底座設(shè)計(jì)4.2.1底座材料底座材料選擇為HT2004.2.2底座結(jié)構(gòu)此將其外形制成1∶10的斜鑄件的壁厚δ不應(yīng)小于8～12mm，δ選取15mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因度H1=H+（14～28）mm=110+21=131mmH-a=45-15=30mm(此處H表示螺母旋合高度)D6=D3+（5～10）mm=49+7=56mmD7=D6+H110D8=D7+60=129mm千斤頂使用時(shí)底座下面應(yīng)墊木板或鋼板，以防地面強(qiáng)度不足5其他部件設(shè)計(jì)5.1手柄設(shè)計(jì)5.1.1手柄材料手柄材料選擇Q235鋼。5.1.2手柄長(zhǎng)度板動(dòng)手柄的力矩：K·Lp=T1+T2則式中：K為加于手柄上一個(gè)工人的臂力，間歇工作時(shí)，約為150～250N，工作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)為100～150N。T1為螺旋副間的摩擦阻力矩，T2為托杯與軸端支承面的摩擦力矩，T因一般情況下為間歇工作，工作時(shí)間較長(zhǎng)的情況不多，故取K=200N。根據(jù)教材表5.6，有油的機(jī)加工鋼表面的摩擦因數(shù)f=0.06~0.10,取值0.1T則手柄計(jì)算長(zhǎng)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(zhǎng)度還應(yīng)加上+（50～150）mm。故手柄長(zhǎng)度。5.1.3手柄直徑把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件為故式中：[]F為手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q235時(shí)，[]F=120Mpa?？紤]安全因素略增大直徑，取。6總結(jié)通過(guò)本次大作業(yè)，系統(tǒng)地設(shè)計(jì)一個(gè)螺旋千斤頂，更有助于我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的理解與掌握。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我充分理解到機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)有的嚴(yán)謹(jǐn)，每一個(gè)尺寸都需要通過(guò)嚴(yán)格的公式計(jì)算而得出，并且計(jì)算得出的結(jié)果需要經(jīng)過(guò)強(qiáng)度校核，以便我們?cè)O(shè)計(jì)的零件能夠安全的工作。由于本次設(shè)計(jì)是我第一次設(shè)計(jì)，并不懂得設(shè)計(jì)的步驟與方法，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中參考了一些資料，而且完成本次大作業(yè)也花費(fèi)了不少時(shí)間。雖然本次任務(wù)完成了，但我知道肯定有許多不足與錯(cuò)誤，想必這些問(wèn)題將會(huì)通過(guò)以后的學(xué)習(xí)而得到改善，總之，通過(guò)本次大作業(yè)收獲頗多！參考文獻(xiàn)[1]王黎欽，陳鐵鳴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2014[2]吳宗澤，高志，羅圣國(guó)，李威.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：高等教育出版社，2014基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放功能的嵌入式電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的氨分解率檢測(cè)系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機(jī)控制系統(tǒng)HYPERLINK"/detail.htm?38459