机械设计课程作业 千斤顶.docx
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机械设计课程作业千斤顶
机械设计课程作业
----螺旋千斤顶
机械05-3班
050514305
侯思雷
目录
一．任务要求
二．结构设计
三．材料选择
四．计算过程
五．公差配合
六．总结体会
七．参考文献
一．任务要求
1）任务：
1.千斤顶最大起重量为25KN。
2.最大工作行程L=200mm，单臂操作。
3.操纵力按250N考虑，千斤顶间歇工作。
2）要求：
1.对千斤顶的主要零件进行强度和耐磨性计算。
2.计算千斤顶效率和自锁性。
3.完成千斤顶装配图一张（标注尺寸，列出零件明细表，填写标题栏）。
二．结构设计
1）螺杆设计
1.螺旋传动选择：
螺旋传动按其螺旋副的摩擦性质不同，分为滑动螺旋副，滚动螺旋副和静压螺旋副。
滑动螺旋副结构简单，便于制造，易于自锁，所以螺旋千斤顶选择滑动螺旋副。
2.螺纹类型选择：
螺纹类型有矩形，梯形和锯齿形。
千斤顶选择梯形螺纹、右旋，以便于制造，为单线螺纹以达到自锁要求。
2）螺母设计
1.螺母螺纹应少于10圈
2.根据公式设计螺母高度、外径等
3）手柄和托杯设计
1.根据公式设计手柄长度，直径等并校核。
2.根据公式设计托杯尺寸。
4）底座设计
底座厚度应大于6mm，斜度在1/10~1/12范围内。
5）附件设计
附件设计参考其它书籍。
6）结构图示
三．材料选择
1）螺杆材料选择：
螺杆选择50号钢；
2）螺母材料选择：
螺母选择ZCuSnPbZn5；
3）底座材料选择：
底座选择铸铁（HT200）；
4）托杯材料选择：
托杯选择铸铁（HT200）；
5）手柄材料选择：
手柄选择Q235。
四．计算过程
（一）螺纹传动设计：
1）计算螺纹中径d2值：
1.计算参数：
ξ的值：
梯形螺纹ξ=0.8
φ的值：
整体式螺母取φ=1.2~2.5
许用压强[P]的值：
18~25MPa
2.计算公式：
d2=ξ（F/ρ[p]）^1/2
2）根据所得d2值选择梯形螺纹：
公称直径d=28mm螺距P=5
中径d2=25.50mm外螺纹小径d3=22.50mm
内螺纹大径D1=28.50mm
3）根据公式计算其它参数：
螺母高度H=ρd2旋合圈数Z=H/P
工作压强P=
<=[P]
φ=1.6
P=18MPa
d2=23.57mm
H=40.80mm
Z=8.16
P=15.297MPa
4）计算螺纹升角ψ的值：
1.计算参数：
螺旋副摩擦系数μs为：
0.090.08~0.10
牙型角α=
2.计算公式：
<=
=
5）计算所得驱动转矩T：
T=T1+T2+T3T1=F
6）计算螺杆所得当量应力σ：
1.计算参数：
螺杆材料的许用应力[σ]=71~118.333MPa
2.计算公式：
σ=
≤[σ]
7）计算螺纹牙强度：
1.计算参数：
材料的许用切应力[τ]：
30~40MPa
材料的许用弯曲应力[σ]b：
40~60MPa
2.计算公式：
螺纹牙底宽度b=0.65P;
螺杆抗剪强度τ=
<=[τ];
螺杆抗弯强度
=
<=[
;
螺母抗剪强度τ=
<=[τ]；
螺母抗弯强度
=
<=[
]。
8）校核螺杆稳定性：
1.计算参数：
螺杆最大工作长度l=280mm；
长度系数μ=2；E=207000MPa
2.计算公式：
λ=μl/I;
=
；
Ia=
；
>=2.5~4;
9）校核螺杆刚度：
1.计算参数：
切变模量G=83000MPa；
2.计算公式：
δ
=FL/EA;δ
=16T
/πG
；
δ
=δ
-δ
;
10）校核螺母台肩强度:
1.计算参数:
=45mm;[]=75~85MPa;[]=50MPa;
[τ]=30~40MPa;
2.计算公式:
台肩外径:
=（1.3~1.4）;
台肩高度:
a=H/3;强度校核:
=≤[;
弯曲强度校核:
=≤[];
剪切强度校核:
τ=≤[τ];
11）计算工作效率：
1.计算参数：
轴承效率：
0.96
2.计算公式：
η=（0.95~0.99）/；
（二）手柄的设计计算：
T=Ftan（）++=92379N·m已知千斤顶间歇工作，作用在手柄上的力=250N，手柄长度，取手柄长度为370mm
手柄选用圆截面，直径按弯曲强度计算：
取手柄材料为Q235，，，得≥19.87mm
取=20mm
（三）托杯、底座等结构的设计计算：
1.托杯材料选用HT200，尺寸如图所示
托杯孔D5=（0.6~0.7）d，得
=16.8~19.6mm，
取=18mm
托杯大端D2=（2.4~2.5）d，
得D2=67.2~70mm
取D2=69mm
托杯小端D1=（1.7~1.9）d，
得D1=47.6~53.2mm
取D1=50mm
凸台高度B=（1.4~1.6）d，
得B=39.2~44.8mm
取B=42mm
托杯高度H=1.2B=50.4mm
托杯厚度取6mm
2.底座选用HT200铸成，厚度应大于6~8mm，现取8mm，斜度取，设计底座下底面的内径D4=110mm，通常下底面放置在木板上，故限制其压强p≤2MPa，则外径
D5≥=167.38mm，取D5=170mm
五.公差配合
1.外螺纹小径d3IT8级；
2.外螺纹中经d2IT8级；
3.外螺纹大径d1IT4级；
4.内螺纹小径D1IT4级；
六.总结体会
千斤顶的设计最主要的收获就是螺纹传动的设计方法，从说明书的布局、步骤到螺纹螺杆的设计，考虑各方面的因素从而设计出这个千斤顶，让我体会到了机械人员所要求的严谨，同时也加强了自己电脑作图的能力，
机械设计手册及其相应软件的综合应用也是我的一大收获，当然在这过程中还有许多不完善的东西，在以后的作业设计过程中要改正。
七．参考文献
机械设计：
濮良贵，纪名刚主编.高等教育出版社，2001
机械原理（第七版）：
孙恒陈作模葛文杰主编.高等教育出版社，2006
机械设计实用手册（第二版）：
吴宗泽主编.化学工业出版社，2003
ψ=
ρ’=
T=-17736.7
（N*mm）
σ=64.306
MPa
b=3.25mm
τ=13.336MPa
=30.77MPa
τ=9.838MPa
=22.70MPa
λ=99.566
Fc=81958.50N
Fc/F=3.2783
=0.00155mm
=61mm;τa=14mm;
18.78MPa
=21.66MPa
τ=12.64MPa
η=0.329
手柄的长度l为370mm，截面直径为20mm
托杯孔=18mm
托杯大端
D2=69mm
托杯小端
D1=50mm
凸台高度
B=42mm
托杯高度
H=50.4mm
托杯厚度取6mm
下底面的内径D4=110mm
外径D5=170mm
厚度8mm
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