哈工大机械设计千斤顶大作业.docx

哈京薄工业大季机裁锦程强计计算说明零题目：设计螺旋起重器院系：机电工程学院班号：姓名：日期：2023年10月5日机械设计课程设计说明书设计题目：设计螺纹起重机设计者：班号：设计数据及要求：起重量：F=30kN;起重高度：H=180mm,手动驱动;工作环境：自然环境简图如下:题目：设计螺旋起重器（千斤顶）较计要求：起重量F=30kN,最大起重高度H=I80mm,手动驱动。貌珊螺旋起重器的结构见图,其组成零件有F托杯，螺钉，手柄，挡圈，螺母，紧定螺钉，螺杆，底座。螺母用紧定螺钉固定在底座上。转动手柄时，螺杆即转动并上下运动；托杯直接顶住重物，不随螺杆转动；挡圈防止螺杆由螺母中全部脱出。对这一装置主要的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。对于螺钉，挡环等零件，属于标准件，可以根据要求，选取适当的型号。其他尺寸可以由经验数据、结构需要和工艺要求来确定，必要时还需要经过相关验算。目录一、选择螺杆、螺母的材料5二、螺杆强度计算及螺纹参数确定5三、耐磨性校核5四、螺纹牙的强度校核6五、自锁条件校核7六、手柄设计8七、螺杆的稳定性校核9八、螺母外径及凸缘设计10九、底座设计11十、各局部尺寸及参数11十一、参考资料12一.选择螺杆、螺母的材料螺杆：滑动螺旋传动中的摩擦较严重，要求螺旋传动材料要有较好的的耐磨性能和抗弯性能。一般情况下可用45、50钢。本设计中，螺杆材料选45钢，调质处理。螺纹类型：梯形螺纹。螺母：千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCUAIloFe3。二.螺杆强度计算及螺纹参数确定螺杆采用45号调制钢，杳找材料力学表4-1,杳得抗拉强度:。b=600MPa,。s=360MPaQ梯形螺纹校核条件：式中：d1螺杆螺纹的小径，mm。螺杆材料的需用应力,MPaF螺杆材料所受的轴向载荷，30KN据机械设计教材表8.12,b =3 - 5取 = 90MPa 4杳参考文献表11-5,选择公称直径d=32mm,中径d2=d-3=29mm,外螺纹小径d1=d-7=25mm,螺距P=6mm三.耐磨性校核螺母选用铸造铝青铜ZCUAIloFe3,传动螺纹选用梯形螺纹，滑动螺旋副为钢-铝青铜，杳找文献表8-11,得P=1825MPa,由于人力驱动，p可提高约20%,那么p=21.630MPa°取p=25MPa。耐磨性条件为：式中：F轴向载荷，30KNd2螺纹中径，29mmpl-许用压强，25MPaP螺距,6mmh螺纹的工作高度，梯形螺纹，那么此时h=0.5P=3mmH螺母旋合高度，mm代入数据得：z=10由于P,所以Z=6,那么H=48mm,满足耐磨性要求。四.螺纹牙的强度校核螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为式中：与一轴向载荷，30KN；d-螺母螺纹大径，32mm；Z一螺纹旋合圈数，Z=8:b一螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b=°65P=065X6mm=3.90mm：一螺母材料的许用切应力。查表8-12,许用切应力"=304°MPa代入数据计算得显然,满足剪切强度条件。螺纹牙根部的弯曲强度条件为式中：%一轴向载荷，30KN；人一螺纹牙工作高度，h=0.5P=3mmd-螺母螺纹大径，32mm；Z-螺纹旋合圈数，2=8：%-螺纹牙根部厚度，b=0.65p=0.65×6mm-3.90mmIbb一螺母材料的许用弯曲应力。查表8/2Jblb=4060MPa代入数据计算得显然小2h,满足螺纹牙强度要求。五.自锁条件校核螺纹自锁条件为:p式中：为螺纹升角P当量摩擦角P螺纹导程,6mm4螺纹中径,29mmf'当量摩擦系数,查表8.13,取f'=0.09代入数据计算得显然p,满足自锁性条件。六.手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩和托杯支承面间的摩擦力矩设F为加在手柄上的力，L为手柄长度。取F=200N,那么式中：(一螺纹副摩擦力矩，Nmm："一托杯支承面间的摩擦力矩，N.mm。其中螺纹副摩擦力矩式中：Fe-轴向载荷，30KN；=arctan-=arctan"、=3.7682见一螺纹升角，研"29；0'一螺纹副当量摩擦角，P=arctanf,=5.1428"2-螺纹中径，29mm。代入数据计算得：另外，托杯支承面间的摩擦力矩D=(1.61.8)d=51.257.6,取D=55mmDl=(0.60.8)d=l9.2-25.6,取D1=24mm托杯选铸铁，手柄选Q215,由表8.13得托杯支承面间摩擦系数f=0.12,那么：所以，取L=250mm,套筒加长500mm。对于手柄直径:h=手柄材料的许用弯曲应力152其中5=205MPa那么取j=1IOMPa。代入数据，计算得所以，取手柄直径"手柄=25mm。七.螺杆的稳定性校核螺杆的柔度值式中："一长度系数，对千斤顶，可看作一端固定、一端自由，取"=2：4-螺纹小径，25mm；一螺杆的最大工作长度，取螺母中部到另一端支点间的距离，那么GTJ槽指螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，Q刀槽=9mm。由结构尺寸经验公式：=(1.82)&户辆=4550mm取九=48mm那么代入数据计算得：对于45钢，当290时：显然，满足稳定性要求。八.螺母外径及凸缘设计由经验公式，螺纹外径N5s1.5d=1.5×32mm=48mm螺纹凸幺象外径&X14D?=1.4X48mm=61.2mm,取Dq=68mm螺纹凸缘厚b=(0+20,3)H二(020.3)x48mm=9614.4um耳乂b=12m九.底座设计螺杆下落到底面，再留20mm空间，底座铸造起模斜度1:10,厚度为b=10mm。&由结构设计确定，Q=I2mm。D4=1.4D5=1.4×112mm=156.8mm,取158mm校核底面的挤压应力：底面材料选择铸铁HTIo0,查表得铸件壁厚S=(1.52)b=1520mml,hlMPa,故p=(0.40.5)h=(0.40.5)×100MPa=(4050)MPa。显然，p<p,满足设计要求。十.各局部尺寸及参数由经验公式可得数据如下：D=(1.61.8)J=(1.61.8)×32mm=(51.257.6)mm,¾55mm°Ql=(0.60.8)d=(0.60.8)×32mm=(19.225.6)mm»取24mm。h=(0.8-)D=(0.81)×55mm=(4455)mm,取50mm。也=(0.60.8)D1=(0.6-0.8)×24mm=(14.419.2)mm,取17mm。D=(2.02.5)4=(2.02.5)×32mm=(64-80)mm,取72mm.S=(1.52)b=1520mm,取20mmJ1=10mm,«=7mm.r=7mm固定挡圈用的螺栓GB“5783-2OOOM6X20螺杆顶部固定螺栓GB“5783-2000M6×20紧定螺钉GB"7l-1985M6X20十一.参考文献：1陈铁鸣.机械设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社2王连明，宋宝玉.机械设计课程设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.3金铃,刘玉光,李利群.画法几何及机械制图.哈尔滨：黑龙江人民出版社，2005.4宋宝玉，吴宗泽.机械设计课程设计指导书.高等教育出版社，20065王知行，邓宗全.机械原理.高等教育出版社,2006