螺旋千斤顶设计.docx

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螺旋千斤顶设计

螺旋千斤顶设计

任务书

题目：

螺旋千斤顶设计

专业：

机械设计制造及其自动化

学号：

XXXXXX

姓名：

XX

指导老师：

XXX

完成日期：

2010-10-03

一、目的…………………………………………3

二、题目及方案………………………………3

1.题目………………………………………………………3

2.设计条件及方案…………………………………………3

三、受力简图…………………………………………3

四、计算内容…………………………………………4

1.选择螺杆及螺母的材料…………………………………5

2.螺杆的设计计算……………………………………………5

3.螺母的设计计算……………………………………………6

4.手柄的设计计算……………………………………………7

5.底座的设计…………………………………………………8

6.托杯的设计…………………………………………………9

7.其他标准件的选择…………………………………………9

8.计算传动效率………………………………………………10

五、参考文献…………………………………………10

六、附表…………………………………………………10

一、目的

1.熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计方法；

2.初步学会结合、运用所学过的知识，解决实际问题，培养独立工作能力；

3.熟悉有关设计资料，学会查手册。

二、题目及方案

1.题目——千斤顶设计

2.设计条件及方案

项目

设计方案

最大起重量F（KN）

62

最大起重高度H’（mm）

250

手柄施加力Fp（N）

200

三、受力简图（见下页图1）

其中有关说明：

Lp：

手柄有效长度；

T：

施于手柄的力矩；

T1：

克服螺纹副中的摩擦力矩；

T2：

克服托杯与支承面间的摩擦力矩。

图1

四、计算内容

计算及说明

结论

1.选择螺杆和螺母的材料：

螺杆材料常用Q235，40钢，45钢，55钢等，螺母材料常用青铜。

根据螺旋千斤顶的工作条件及特点：

受力不大，转速较低等特点，此处选取螺杆材料为45钢，

螺母材料为铸铝青铜

2.螺杆的设计计算：

（1）选择螺杆的牙型

螺纹牙型有三角形、矩形、锯齿形、梯形等，梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙型角，牙侧角为，梯形螺纹的内外螺纹以锥面紧贴不易松动，故选梯形螺纹。

（2）按强度计算螺杆的中径d2

对于梯形螺纹，螺纹传动的设计计算式为：

d2≥0.8，

其中根据螺母材料（青铜）和螺杆材料（钢）由《机械设计》表5-12，取=20Mpa，

取，[p]=20Mpa，

F=62KN代入上式

d2≥=m=37.6mm

（3）定螺距P，查出标准螺距P及螺杆螺纹小径d1，

中径d2，大径d，螺母大径D

由

（2）中d≥37.6mm及附表梯形螺纹参数数组可选择P=7mm，

螺杆螺纹小径d1=34mm，中径d2=38.5mm，

大经d=42mm，螺母螺纹大径D=43mm

（4）验算自锁性

螺纹升角arctg，

要求自锁性的螺纹多数用单线螺纹，故令n=1，

∴arctg=

当量摩擦角=arctg，

其中，由《机械设计》表5-12，取f=0.08

牙侧角

∴=arctg=

∴满足自锁性条件

（5）验算螺杆的稳定性

此验算需用到下面的有关结果，故应先计算下面的内容，再验算稳定性。

螺杆工作长度l=h1+H’+H/2

由下面4（3）知h1=1.8dp=1.8×28mm=50.4mm，

圆整为50mm

最大起重高度为H’=250mm

由3

（1）知H=54mm

∴l=h1+H’+H/2

=50+250+27（mm）

=327mm

∴杆的柔度===77

对于45钢，E=206Gpa，

σp=280Mpa

∴==85.2

∴＜

故应用经验公式求临界应力：

σcr=a-b

由《材料力学I》表9.2查得a=461Mpa，

b=2.568Mpa

∴σcr=461Mpa-77×2.568Mpa

=263.3Mpa

∴临界压力为Fcr=σcr*

=263.3

=239KN

∴S=Fcr*/F=3.85

∴螺杆的稳定性满足要求。

3.螺母的设计计算：

（1）螺母的高度

由2知，d2=38.5mm

∴H≥1.4×38.5mm

=53.9mm取整为H=54mm

旋合圈数u=H/P=7.7

（2）校核螺纹牙的剪切强度和弯曲强度

剪切强度τ=

其中b=0.65P

∴τ=Mpa

=13.1Mpa

由《机械设计》表5-13知青铜材料螺母的许用应力[τ]

在30~40Mpa之间，

故有τ＜[τ]

故螺纹牙剪切强度符合要求。

弯曲强度σb=，

其中弯曲力臂l=，D2=38.5mm

∴l=2.25mm

∴σb=

=38.8Mpa

由《机械设计》表5-13知青铜螺母材料的许用弯曲强度[σb]在40~60Mpa之间，

故σb＜[σb]

∴螺纹牙弯曲强度满足要求。

4.手柄的设计计算

（1）选择材料

手柄材料一般选用Q235、35钢，此处选用35钢。

（2）计算手柄的总长度L

L=Lp+D/2，

其中Lp=

克服螺纹副中的摩擦力矩

=168KNmm

克服托杯与支承面间的摩擦力矩

当托杯的材料为铸铁时f=0.12～0.15，此处取f=0.12，D0=D-（1～2）mm,d0=D1+（1～2）mm，

D、D1见《图册》

D0=D-2mm=1.6D-2mm=1.6×42mm-2mm=65.2mm

d0=D1+1mm=0.8d+1mm=0.8×42mm+1mm=34.6mm

∴

=191.4KNmm

∴手柄总长度L=Lp+D/2

=1818.5mm，取整为1819mm

手柄总长度超过千斤顶总高度，所以手柄应分段

（3）计算手柄的直径dp

dp=

其中手柄施加力Fp=200N，Lp=1797mm

手柄材料为35钢时[σb]=170Mpa

∴dp=m

=27.7mm取整为28mm。

5.底座的设计

底座的材料常用铸铁；

铸件的壁厚不应小于8~12mm，为了减轻总重，取=8mm；

为了增大底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将外形制成有1:

10的斜度。

如下图：

6.托杯的设计

托杯材料选择铸铁HT200

外形如下图

7.其他标准件选择

为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆上下两端必须安装钢制挡圈，挡圈用紧固螺栓固定在上下两端，选择如下：

两螺栓：

螺栓GB/T5782—2000M6×16

上挡圈：

挡圈GB/T892—198645

下挡圈：

挡圈GB/T892—189650

在螺母与底座之间用开槽锥端紧固螺钉，选择如下：

螺钉GB/T71—1985M6×20

8.计算传动总效率：

传动总效率=

=

=19.2%

五、参考文献

[1]濮良贵，季名刚.机械设计第八版.高等教育出版社；

[2]刘鸿文.材料力学I第4版.高等教育出版社;

[3]何铭新,钱可强.机械制图（第五版）.高等教育出版社;

[4]吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册（第3版）.高等教育出版社;

[5]龚溎义.机械设计课程设计图册第三版，高等教育出版社。

六、附表

附表梯形螺纹参数数组（mm）

外螺纹小径d1

外螺纹大径d

内螺纹大径D

螺纹中径d2（D2）

螺距P

15.5

20

20.5

18

4

16.5

（22）

22.5

19.5

5

18.5

24

24.5

21.5

5

20.5

（26）

26.5

23.5

5

22.5

28

28.5

25.5

5

23

（30）

31

27

6

25

32

33

29

6

27

（34）

35

31

6

29

36

37

33

6

30

（38）

39

34.5

7

32

40

41

36.5

7

34

（42）

43

38.5

7

36

44

45

40.5

7

39

48

49

44

8

41

（50）

51

46

8

43

52

53

48

8

45

（55）

56

50.5

9

螺杆：

45钢

螺母：

铸铝青铜

梯形螺纹

d2≥37.6mm

P=7mm

d1=34mm

d2=38.5mm

d=42mm

D=43mm

l=327mm

S=3.85

τ＜[τ]

＜

35钢

dp=28mm

铸铁

铸铁HT200

=19.2%

（注：

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