螺旋千斤顶设计Word文档格式.docx
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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
20.5
18
4
16.5
(22)
22.5
19.5
5
18.5
24
24.5
21.5
(26)
26.5
23.5
28
28.5
25.5
23
(30)
31
27
6
25
32
33
29
(34)
35
36
37
30
(38)
39
34.5
7
40
41
36.5
34
(42)
43
38.5
44
45
40.5
48
49
8
(50)
51
46
52
53
(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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