螺旋千斤顶设计说明书-浙江工业大学机械设计大作业.doc

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浙江工业大学

机械设计

螺旋千斤顶设计说明书

班级：

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学号：

目录

1.设计要求……………………………………………………………………………1

2.螺杆设计与计算…………………………………………………………………1

2.1螺杆材料的选择…………………………………………………………………1

2.2螺杆螺纹类型的选择……………………………………………………………1

2.3确定螺杆直径……………………………………………………………………1

2.4自锁验算…………………………………………………………………………2

2.5螺杆强度计算……………………………………………………………………2

2.6稳定性计算………………………………………………………………………3

2.7螺杆结构………………………………………………………………………4

2.8轴端挡圈………………………………………………………………………5

3.螺母设计与计算……………………………………………………………………5

3.1螺母材料的选择…………………………………………………………………5

3.2确定螺母实际高度及螺纹实际工作圈数………………………………………5

3.3校核螺纹牙强度…………………………………………………………………5

3.4螺母凸缘根部弯曲强度计算……………………………………………………6

3.5螺母与底座孔配合………………………………………………………………7

4.托杯设计与计算……………………………………………………………………7

5.手柄设计与计算……………………………………………………………………8

5.1手柄材料…………………………………………………………………………8

5.2手柄长度………………………………………………………………………8

5.3手柄直径………………………………………………………………………9

6.底座设计与计算…………………………………………………………………9

设计内容

计算及说明

结果

1.设计要求

2.螺杆的设计与计算

2.1螺杆材料的选择

2.2螺杆螺纹类型的选择

2.3确定螺杆直径

2.4自锁性校核

2.5螺杆强度计算

2.6稳定性计算

2.7螺杆结构

2.8轴端挡圈

3.螺母设计与计算

3.1选取螺母材料

3.2确定螺母实际高度及螺纹实际工作圈数

3.3校核螺纹牙强度

①剪切强度

②弯曲强度

3.4螺母凸缘根部弯曲强度计算

3.5螺母与底座孔配合

4.托杯的设计

5.手柄设计与计算

5.1手柄材料

5.2手柄长度LP

5.3手柄直径

6.底座设计

最大起重量F=33kN

最大起重高度S=180mm

由于千斤顶的的最大载荷F=33kN,低速运行，按表5-11【1】螺杆材料选45钢，并采用调质处理。

按表5-1【1】，选梯形螺纹，牙型为等腰梯形，牙形角=30º。

梯形螺纹的内、外螺纹以锥面贴紧，不易松动；工艺性好，牙根强度高，对中性好，所以选择梯形螺纹。

千斤顶要求能自锁，因此采用单线螺纹。

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P及其它尺寸。

螺纹工作面上的耐磨性条件为

F（N）:

作用于螺杆的轴向力（mm）:

螺纹中径h（mm）:

螺纹工作高度P（mm）:

螺纹的螺距

H（mm）:

螺母的高度[p]（MPa）:

材料许用压强

令=H/d2，且螺纹工作圈数：

u=H/P，

对梯形螺纹，h=0.5P；

值选取：

对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取=1.2～2.5；这里取=1.2。

查表5-12【1】得滑动螺旋副材料的许用压力[p]为：

18～25Mpa。

当<2.5时，[p]可提高20%，所以[p]为：

21.6～30MPa；这里取[p]=22MPa。

螺杆螺纹中径：

查表A2【2】（GB/T5796.2—1986、GB/T5796.3—1986）

取：

螺纹中径d2=29.00mm

螺纹公称直径d=32.00mm

螺纹小径d1=25.00mm

螺纹螺距P=6mm

自锁条件为:

式中：

螺纹升角=

当量摩擦角=arctg（f/cosβ）；

摩擦系数f：

0.08～0.10，取f=0.08；

牙侧角

==

根据第四强度理论求出危险截面的计算应力，其强度条件为：

螺杆所受扭矩

查表8-17【3】的45钢=355MPa，由表按表5-13【1】得

（载荷稳定时，许用应力取大值）

<，螺杆强度满足要求。

对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力F大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。

因此，螺杆承受的轴向力F（单位为N）必须小于临界载荷（单位为N）。

则螺杆的稳定性条件为

所以满足稳定性条件。

螺杆上端用于支承托杯并在其中插装手柄，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+4mm。

由后面的计算可知手柄的直径dp=25mm，所以dk=25+4=29mm

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0.2～0.5mm。

d4=d1-0.4=24.6mm

退刀槽的宽度可取为1.5P=9mm

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。

为防止螺杆从螺母中滑出，在螺杆下端面应加上轴端挡圈：

查表GB/T892-1986得螺杆底部轴端挡圈内径6.6mm，外径50mm，厚5mm；螺栓M6×20

螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦系数小和耐磨。

根据表5-11【1】，螺母材料选青铜。

由螺杆的计算可知：

螺母内螺纹中径D2=d2=29.00mm

螺母内螺纹小径D1=26.00mm

螺母内螺纹大径D=33.00mm

螺母高度H=d2=34.8mm，

螺纹工作圈数u=H/P=5.8，u应圆整，螺纹实际工作圈数=6。

螺母实际高度=P=66=36mm

螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。

螺纹牙危险截面剪切强度条件为：

b（mm）：

螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，b=0.65P

（MPa）:

螺母材料的许用切应力，查表5-13【1】为30～40Mpa，为40～60MPa

螺母满足剪切强度要求。

螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为：

螺母满足弯曲强度要求。

螺母凸缘根部弯曲强度计算式：

D5=（1.6～1.8）D，D6=（1.3～1.4）D5，a=H/3

D=33mm，取D5=1.7D=56mm，D6=1.3D5=73mm

代入数据计算：

螺母凸缘根部弯曲强度满足要求。

螺母压入底座上的孔内，属于过盈配合，为了安装简便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。

为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6～12mm。

紧定螺钉选：

M6×20（GB/T71-1985）

托杯材料选HT200。

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，在托杯上表面制有切口的沟纹。

为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。

当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。

因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需验算接触面间的压强。

[p]为许用压强，取托杯和螺杆材料[p]中较小的一个，取[p]=22MPa

代入数据计算：

托杯厚度为，在此取10mm

轴端挡圈外径D=28mm，内径d=5.5mm，高度h=4mm，螺栓M5×20

托杯高度：

手柄常用材料为Q215或Q235，该千斤顶选用Q215。

扳动手柄的力矩：

式中K为人垂直扳手柄的力取K=250N

T1:

螺旋副间的摩擦阻力矩：

T2:

托杯与轴端支承面的摩擦力矩：

代入数据计算：

所以

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

手柄的实际长度是：

式中：

为手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215Q235时，=120MPa。

手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄端面应加上轴端挡圈，并用螺钉固定。

因为手柄的精度要求不高，可选用：

外径D=35mm，内径d=6.6mm，厚度h=5mm的轴端挡圈，螺栓M6×20

底座材料常用HT200，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的拔模斜度，厚度在此取10mm，圆形倒角γ=5mm，R=8mm。

螺杆材料为45钢

单线梯形螺纹

牙型角=30º

d=32.00mm

d1=25.00mm

d2=29.