江苏大学机械原理与设计之螺旋千斤顶设计说明书.docx
题目：螺旋千斤顶起重量O=30KN起重高度H=290mm手柄操作力P=250N作业任务：1,设计计算说明书一份2,设计计算装配图一张（1:1）班级流体1201学号3120707021姓名俞彬彬完成日期2014/12/1指导教师陈修祥评分一.作业目的1 .学习设计过程，了解简单机械装配体的设计方法。如：初步学会对零件和部件进行结构设计的技能，包括尺寸协调，分析结构中的薄弱环节，考虑经济性，工艺性以及满足使用要求等；2 .学习材料的选择，熟悉并运用国家标准和设计手册；3 .稳固并加深对简单机械零件设计计算理论和方法的领会，并加以实践运用。二.螺旋千斤顶简介1 .结构形式和工作原理如图1为一螺旋千斤顶的结构形式，各零件的名称如下图。螺母与螺杆为主要零件，螺母5与底座8可用H8k7配合并用紧定螺钉6与底座8作相对固定，转动手柄时，螺杆7在作回转运动的同时作上下运动，以举起或放下重物，托杯1坐落在螺杆的凸台上直接顶住重物，它的作用是使重物不随螺杆转动，为防止螺杆旋出螺母，在螺杆下端装有一个挡环9o图1为了防止螺杆因重物的重压而自行下落，起重螺旋必须具有足够的自锁能力为了减少螺杆与螺母的螺纹牙工作面间的摩擦与磨损，以及减少托杯底面与螺杆支承面间的摩擦与磨损，工作时应在这些滑动面间加润滑剂。2 .受载情况图2图2表示螺旋千斤顶中螺杆所受轴向力和转矩示意图。根据使用习惯，手柄操作力P和摩擦力矩Tl和T2的方向应与图中标示的方向相反。目录1螺杆和螺母的设计计算11.1 螺旋副的计算1螺杆螺纹类型的选择1选取螺杆材料1计算1自锁验算21.2 螺才干的计算2螺杆强度2稳定性计算31.3 螺母的计算3螺母的根本参数3螺纹牙强度4螺母体强度42托杯设计53底座设计64手柄设计与计算64.1 手柄材料64.2 手柄长度475螺旋千斤顶的效率76参考文献87附A4装配图1螺杆和螺母的设计计算(F=30KN,H=290mm)1.1 螺旋副的计算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=30°,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。应选梯形螺纹。1.1.2 选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。选45钢。1.1.3 计算根据国家规定0=1.22.5,取0=1.4(梯形螺纹)；螺纹牙的工作高度h=0.5P;查教材表2-4-9,网取21MPaM1、/FP_IFP_30×103.小故，d2Jf=j-Jr=i-25.49mmVh(pVO"wpV0.5x3.14xl.4x21xl06查机械制图附表2-3,d取30mm,4取2711n,P=6mm螺母高度H=(Pd2=1.4×25.49=35.686制，”'取36mm螺母的螺纹工作圈数z=6,所以Z取6圈P6螺纹牙的工作高度根据教材(2-4-36)的校核式p=fpd2hzp-=3°°-=19.66MPapl，满足条件d2hz3.14×27×103×3x10-3×6lj1.1.4 自锁验算自锁条件是4,式中：4为螺纹升角；。为螺旋副当量摩擦角，A=arctanv,当螺旋副材料为钢对青铜时取=009(为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小1。1.5。)=arctan(nPd2)=arctan(1×6/3.14×36.5)4.0opv=arctan0.095.14o故，2=4o-1o所以满足自锁条件1.2 螺杆的计算螺杆强度螺旋千斤顶工作时，螺杆受轴向压力F和转矩T的作用，应根据第四强度理论对其强度进行校核。强度计算方法参阅教材公式Q-439）,式中同为螺杆材料的许用应力（MPa）,cr=q35其中扭矩式中：/1为螺纹升角，0为当量摩擦角。查手册，45钢，=355MPa要求查机械制图附表23,d=23mm,故+3×16.5.16=86.33MP=88.75MPa满足强度(3.14x(23x10%)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。起重高度H=290mm,H1=H+20=290+20=310/mz螺杆危险剖面的惯性半径螺杆的工作长度查教材，取2(一端固定，一端自由)螺杆的柔度因为4=M>100,所以I临界载荷0=(304-1.124)乩=(304-1.12X122.78)X2101=69.14XK)3N44D3-(1.6-1.8)DD4(1.3*1.4)D3 a=H73稳定性计算1.3螺母的计算螺母的根本参数D3=(1.61.8)0=1.7×31=52.7mm,O3取53mm£>4=(131.4)O3=1.4×53=742mm,取75mm螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材牙的强度螺母材料选用青铜螺纹牙强度F=3GKN,内螺纹大径D=31mm,z=6梯形螺纹的螺纹牙根部宽度b=0.65P=0.65×6=39/加青铜螺母的H=3040M¼剪切强度r=-=理理L13.17MPq同，所以满足条件Dbz3.14×31×103×3.9×103×6lj螺纹牙受力弯曲力臂/=23=止0=2加22青铜螺母口=4060MR/,选取口二50MRz弯曲强度6Fl6×30×103×2×1054八一八人g川$田e心：jo11-Bb=Z2=CUCls-3CCs2740.5MPt/,符合强度条件螺母体强度TrDb2z3.14×31×103×(3.9×103)2×6螺母材料的许用拉伸应力口,可取口=0.83J=33.249.8MP4,选取41.5MPa螺母外径(校核)D.J(4.8;5：)/rT=k4.85.2)X3+x0寸=29.48mm,所以2取30mm3VV3.14×41.5×106'7螺母材料的许用挤压应力j=(1.5-1.7)<J=1.6x50=80MPa螺母凸缘与底座接触外表的挤压强度=-=-V3°xl°.=44.2MPa,所以满足条件(D42-D32)(42x10-7-(30x10-7螺母凸缘根部的弯曲强度.”=变四二型=L5x30xl0M42xl"r3"02)=3%MPa瓦所以满W冠W3.14x3OXlOTX(12x10-31足条件2托杯设计托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。为了使托杯与重物良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托盘表现制有切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应安有挡圈。由于托杯在起重时不转动，因此，托杯底部与螺杆接触面有相对滑动，为了防止过快磨损，一方面要加注润滑剂，另一方面还需限制接触面间比压Pp,许用压力可取30 x IO?3.14().()512 -().()195 2)=17 21 MPa满足条件3底座设计底座常用铸铁铸造，壁厚一般不应小于812mm,为稳定起见，可以制成l10l12的斜度,所以壁厚(三)选择12mmHi=H+(1428)mm=290+20=3IOmmD6=D3+(510)mm=53+6=59mmHa1nD7=D6+-=59+2=121mm55Sl Y取 184mm4×30×10311n-3y100.1+I121×10)183.7mm3.14×2×10617式中：p联接结合面材料的许用挤压应力。当联接结合面材料为木头时,取op=2MPa.4手柄设计与计算4.1手柄材料1常用碳素结构钢制造，如Q235和Q275。4.2手柄长度LP螺旋副间的摩擦阻力矩断面摩擦力矩式中力为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取=0.1-0.12螺旋驱动力矩驱动力作用半径(即手柄的计算长度)手柄的实际长度=Lp+÷(50-150)=493.28+100=606.78/ww,因为L过长，可以用段手柄外p22加套筒。所以L取50Ommj、I T I123.32(I 3 p = I -V1kJ V0.1×120×106手柄的直径21.74三,式中%为手柄材料的许用弯曲应力，可取J=120MPa,所以以取22mm5螺旋千斤顶的效率FP =2叫,30x103 ×6×103- 2x3.14x250x0.5。22.9%式中：分子上P为螺距，分母上P为人手作用力6参考文献1马履中.机械原理与设计下册.北京:机械工业出版社,2009.22清华大学工程图学及计算机辅助设计教研室.机械制图.北京:高等教育出版社,20063吴宗泽.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社,20064江苏大学机械设计课程组.机械设计课程大作业指导书,2001.7
