机械设计大作业(螺旋千斤顶设计说明书).doc

机械设计大作业(螺旋千斤顶设计说明书) 螺旋千斤顶 设计计算说明书院 系 专业年级 设 计 者 指导教师 成 绩 年 月 日目录螺旋千斤顶设计计算说明书 1螺杆的设计与计算 311螺杆螺纹类型的选择 312选取螺杆材料 313确定螺杆直径 314自锁验算 315结构 416螺杆强度计算 517稳定性计算 6螺母设计与计算 721选用螺母材料 822确定螺母高度及螺纹工作圈数 823校核螺纹牙强度 824安装要求 9杯托的设计与计算 931杯托的尺寸与计算 9手柄设计与计算 1141手柄材料 1042手柄长度 1043手柄直径 1144挡圈 12 底座设计 参考文献 13说明书一份任务书一份图纸一份千斤顶计算及说明计算及说明 结果 螺杆的设计与计算11螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形梯形与锯齿形常用的是梯形螺纹梯形螺纹牙型为等腰梯形牙形角α 30o梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动它的基本牙形按GBT579612005的规定12选取螺杆材料螺杆材料常用Q235Q275404555等考虑到千斤顶转速较低单个作用面受力不大选用45钢13确定螺杆直径 按耐磨性条件确定螺杆中径d2求出d2后按标准选取相应公称直径d螺距t及其它尺寸根据 注 由于在此处为整体螺母此处选由于条件为刚-青铜和低速 滑动速度为低速取 根据GBT57962-2005查表取得D 3100mm由得P 634mm取标准值P 600mmd1 d-7 2300mmD1 d-P 30mm-6mm 2400mmd2 D2 d-05P 2700mm14自锁验算自锁条件是 ≤式中 为螺纹中径处升角为当量摩擦角当量摩擦角为保证自锁螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1° ≤ 由机械设计第八版教材表5-12得取取启动时计算用最大值 故 405所以自锁性得以保证15结构如右图一螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7因此需要加大直径手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定dk≥dp十05mm为了便于切制螺纹螺纹上端应设有退刀槽退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1约小0205mm退刀槽的宽度可取为15P为了便于螺杆旋入螺母螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体为了防止工作时螺杆从螺母中脱出在螺杆下端必须安置钢制挡圈 GBT891-1986 挡圈用紧定螺钉 GBT68-2000 固定在螺杆端部其中退刀槽宽度为15P 9mmD13 图示H1H 220mm72mm 292mm H由后面计算得 螺栓外径为02532mm 8mm此处设计所用数据为后面的校核数据16螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度强度计算方法参阅教材公式 5-47 其中扭矩式中 为螺纹中径处升角为当量摩擦角查手册GBT699-1999得45钢的教材表5-13安全系数为35在此取3得如下由上得故 13232MPa 所以应该取大一型号的螺纹由GBT57963-2005得P 6mmd 3200mmD 3300mmd1 2500mm D1 2600mmd2 2900mm D2 2900mm H 58mm校核后得 10913Mpa 满足要求17稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性Fcr F 25 4螺杆的临界载荷Fcr与柔度λs有关λs li 为螺杆的长度系数与螺杆的端部结构有关l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度可近似取l＝H2L 1416 di为螺杆危险截面的惯性半径若危险截面面积A d124则 I为螺杆危险截面的轴惯性矩 当螺杆的柔度λs＜40时可以不必进行稳定性校核计算时应注意正确确定171计算柔度 1计算螺杆危险截面的轴惯性矩和i m 2求起重物后杯托底面到螺母中部的高度 l＝H2L 2920064mm 293mm 3计算柔度 根据机械设计八版教材表5-14得取2一端固定一端自由 根据机械设计八版教材99页 所以需要校核172稳定性计算 1计算临界载荷2稳定性计算所以满足要求173挡圈参数选择①低端挡圈 根据GB-T 892由d 32得②顶端挡圈根据GB-T 892由 得螺母设计与计算21选用螺母材料螺母材料一般可选用青铜对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造其内孔浇注青铜或巴氏合金此题选青铜22确定螺母高度及螺纹工作圈数螺母高度螺纹工作圈数虑推刀槽的影响设计螺母圈数考虑到螺纹圈数u越多载荷分布越不均匀故u不宜大于10221求螺母高度222螺纹工作圈数u 应圆整取12223螺母实际高度23校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆故只校核螺母螺纹牙的强度螺母的其它尺寸见图必要时还应该对螺母外径进行强度验算231螺纹牙的剪切强度和弯曲计算螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别螺纹牙危险截面的剪切强度条件为螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为b--纹牙根的厚度且b 065pD螺母的螺纹大径弯曲力查表b 065p梯形螺纹h 05p故皆满足要求24安装要求螺母压入底座上的孔内圆柱接触面的配合常采用或等配合为了安装简便需在螺母下端图1-3和底座孔上端图1-7做出倒角为了更可靠地防止螺母转动还应装置紧定螺钉图1-1紧定螺钉直径常根据举重量选取一般612mm241螺母的相关尺寸以得D d1 33mm内螺纹小径a 0203 025 18mm杯托的设计与计算31杯托的尺寸与计算杯托用来承托重物也可用Q235钢模锻制成取材料为Q235其结构尺寸见图为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动在杯托上表面制有切口的沟纹为了防止杯托从螺杆端部脱落在螺杆上端装有挡板当螺杆转动时杯托和重物都不作相对转动因此在起重时杯托底部与螺杆和接触面有相对滑动为了避免过快磨损一方面需要润滑另一方面还需要验算接触面间的压力强度 式中Q23545钢取[p]故杯托厚度此处取杯底厚度为沟纹宽度为沟纹深度为杯托高度为18d 1832mm 576mm为保证杯托可以转动螺杆预警端的垫片与杯托底部留有间隙间隙值为34mm应为承受力不大故值取为3mm手柄设计与计算41手柄材料常用Q235和Q215选择Q23542手柄长度扳动手柄的力矩 则式中K加于手柄上一个工人的臂力间歇工作时约为150250N工作时间较长时间为100150N考虑一般为间歇工作工作的时间较长机会不多故取为200N 螺旋副间的摩擦阻力矩 杯托与轴端支承面的摩擦力矩 则手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离手柄实际长度还应加上50～150mm手柄实际长度不应超过千斤顶使用时可在手柄上另加套管因此手柄实际长度43手柄直径把手柄看成一个悬臂梁按弯曲强度确定手柄直径dp其强度条件为≤[ ]F故 dp≥ dp取26mm式中[ ]F手柄材料许用弯曲应力当手柄材料为Q235时[ F] 120Mpa44挡圈手柄插入螺杆上端的孔中为防止手柄从孔中滑出在手柄两端面应加上挡环图1―6并用螺钉或铆合固定手柄直径为26mm根据GB891-86查得5 底座设计底座材料常用铸铁HT150及HT200图1―7铸件的壁厚δ不应小于8～12mm为了增加底座的稳定性底部尺寸应大些因此将其外形制成1∶10的斜度图中S 152δ 1515 225mmH1 H14～28mm 20020 220mmD6 D35～10mm 485 53mmD7 D6 532204 108mmD8 式中[ ]p底座下枕垫物的许用挤压应力对于木材取[ ]p 225MPa参考文献濮良贵纪名刚机械设计八坂北京高等教育出版社2009成大先机械设计手册单行本北京化学工业出版社2004机械工程师手册编委员会机械工程师3版北京机械工业出版社2007朱辉槽桄画法几何及工程制图六版上海上海科学技术出版社2007王佰平互换性与测试技术测量二版北京机械工业出版社2008吴综泽罗圣国机械设计课程设计手册三版北京高等教育出版社2009 选梯形螺纹选45钢P 600mmd 30mmD 3100mmd1 2300mmD1 2400mmd2 2700mmD2 2700mm 405° 591°H1H 292mm螺栓外径为02532 8mmT 10668NmP 6mmd 32mmD 3300mmd1 2500mmD1 2600mmd2 2900mmD2 2900mmH 5800mmm螺母材料选青铜皆满足要求a 18mm合格杯托厚度杯底厚度为沟纹宽度为沟纹深度为杯托高度为576mm手柄材料选择Q235dp 26mmHT150底座材料外形110斜度S 225mmH1 220mmH-a 54mmD6 53mmD7 108mmD8 2008mm2 。