机械设计大作业——千斤顶.docx

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1、目录三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三2二、螺母、螺杆选材2三、螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算23.2 螺杆强度校核33.3 螺纹牙强度校核33.4 螺纹副自锁条件校核43.5 螺杆稳定性校核4四、螺母外径及凸缘设计5五、手柄设计5六、底座设计6八、参考资料8一、设计题目螺旋起重器（千斤顶）条件：起重量Fq=40KN,最大起重高度H=200mm0二、螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，应选用45#钢，调质处理。查参考文献得。s=355MPa,查机械设计表5.9得5=上,取35o=11OMPa;Ob=60

2、0MPa。由于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ZCuAl10Fe3,查表5.9得螺母材料的许用切应力=3O4OMP,Wr=35MPa;许用弯曲应力。J=4060MPa,b=50MPao托盘和底座均采用铸铁材料。三、螺杆、螺母设计计算3.1耐磨性计算由耐磨性条件公式：对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：式中J2螺纹中径，mm;F螺旋的轴向载荷，N；H螺母旋合高度，mm;引入系数，=H/d2;p材料的许用压强，MPa;查机械设计表5.8,得M=I825MPa,Zp=2OMPa,对于整体式螺母,-=1.22.5,K=

3、2.0,那么有小0.8、S=25.3mmo查参考文献表H.5,试取公称直径V2.0亭20MPad=32mm,螺距p=6mm,中径d2=29mm,小径d=25mm,内螺纹大径D4=33mm0那么螺母高度HCQ=2.0*29=58，螺纹圈数Z=Z=3=9.7,=2=30。P63.2 螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力F和扭转力矩R的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为对于梯形螺纹该式可化为式中&螺杆螺纹的小径(mm)；螺杆材料的许用应力(MPa);F螺杆所受的轴向载荷(N)；Ti螺杆所受转矩(Nmm)z7,1=Ftan(y+p)-0代入数据，dx,4

4、*1.25*4007 V ITOMPa而选择d=25mm,满足螺杆强度要求。3.3 螺纹牙强度校核因为螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：式中F轴向载荷(N)；D4螺母螺纹大径(mm);Z螺纹旋合圈数；b螺纹牙根部厚度(mm),对于梯形螺纹b=0.65p0代入数据计算即螺母满足剪切强度要求。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：式中I弯曲力臂，/=吐=史二=2如人22其它参数同上。代入数据计算即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。3.4 螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件：式中螺纹螺旋升角(),=arctanP当量摩擦角(

5、)；一一螺纹线数，n=l;P螺纹导程(mm);d2螺纹中径(mm);f当量摩擦系数,查机械设计表5.10,得/=0.080.10,取/=0.09;1*6代入数据=arctan=3.77乃*29因为/Wp,所以满足螺纹副自锁条件要求。3.5 螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度H=200mm.那么螺杆的最大工作长度式中Hm螺母高度(mm)，H媒母=58mm;%符号参见参考文献图3.1；/退刀槽一螺杆与手柄座相接处额尺寸，查手册知，/退刀槽=105mm假设手柄直径为d=26mm,由尺寸经验公式h=(L82)d=46.854mm取M=50mm,那1.=200+29+50+10.5=289.5mm那么

6、螺杆的柔度”匹=当id式中长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，那么可取=2；di螺纹小径，d=25mmoi一一螺杆危险截面的惯性半径(mm),i=J=g,其中A为危险截面的面积(mm2)o代入数据计算对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为：式中E螺杆材料的弹性模量，对于钢E=2.0710MPa;I螺杆危险截面的轴惯性矩(mm),/=空64代入数据计算那么，由压杆稳定条件故螺杆满足稳定性要求。四、螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径D2l.5d=l.532=48mm;螺母凸缘外径D3l.4D2=1.448=67.2mm;螺母凸缘厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)58

7、=11.617.4un,取b=15mmo五、手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩和托杯支撑面间的摩擦力矩T2O设加在手柄上的力F尸300N,手柄长度为L,那么有FL=Tl+丁2。对于和T2,有T=Ftan(/+=40000*tan(3.77+5.14)*=90929.3Nmm公式中的符号见参考书1图3.2和图3.3o根据经验公式,O=(L6L8)d=(1.61.8)X32=51.257.6mm,取D=55mm;DI=(0.60.8)d=(0.60.8)32=19.226.6mm,取D=25mmo托杯材料选择铸铁，手柄选择Q235,摩擦因数40.12,那么fF D-(2-4)3-

8、(D,+2)3V D-(2-4)2-(Di +2)20.12 * 400003533 -273半532 -272=99380 N mm那么手柄长度Ll =Tx +7； 90929.3 + 99380= 634 Airun3(X)取L =200mm,加套筒长500mm。设手柄所受最大弯曲应力为。，查参考文献表IOLq=225MPa,查参考文献3,得j=-,那么4=112515OMPa,取J=125MPao1.52那么手柄直径di应满足b=Z=325),转化为：W.加；L”取手柄直径d=26mm0六、底座设计螺杆下落至底面，再留2030mm的空间，底座铸造起模斜度1:10,壁厚b=10m机。由经验

9、公式，S=(L52)S=1216mm,取S=16mm0各符号见参考书1图3.2和图3.3。Ds由结构设计确定，Ds=128mmoD4=1.4D5=1.4*128=179.2mmo结构确定后校核下底面的挤压应力：F400000一Cp=3.24MPa(D42-D52)(179.22-1282)有结果可知，千斤顶在最大载荷下，可以在木材上使用。底面材料选择铸铁HTlOO,查表得铸铁件壁厚为1020mm时，咻100MPa,p=(0.40.5)b=(0.40.5)*100=(40-50)MPa。显然，pp,下外表强度满足设计要求。上外表校核：hi=-=-=4*叱OQo=23.03M查参考文献A2八2、*

10、(67.22-482)-2)表B.4,得。b=195MPaQR。小故上外表满足强度要求。七、其余各局部尺寸及参数(符号见参考书图3.2和图3.3)D1=(2.02.5)4=(2.02.5)*32=64-80幡，取D1=76mm；O=(1.61.8)d=(1.61.8)*32=51.257.6mm,取D=55mm;Dl=(0.60.8)d=(0.60.8)*32=19.225.6m,取。产24mm;h=(0.8I)Z)=(0.81)*55=44-55mn,取=55mm；1=(L82)4=(1.82)*26=46.852/咖,取用二5Omm；h2=(0.60.8)D1=(0.60.8)*24=14

11、.419.2wn,取2=18mm;4=(0.250.3)0=(0.250.3)*24=6l.hnm,取J3=6mm；68/nm,取a=6mm；,68加，取f=6mm固定托盘用的挡圈内径8mm,外径26mm,厚5mm；螺钉GWT5783-2000AM8x10。螺杆底部挡圈内径8mm,外径34mm,厚5mm；螺钉GBnr5783-2000AM8x16。紧定螺钉GBT71-1985M820o其余铸造圆角，取R=2mn底座高度为284mm,装配后千斤顶的升降范围为414614mm.螺旋起重器（千斤顶）装配图见A3图纸。八、参考资料张丰，宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京：高等教育出版社，2009.10宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2006王黎钦，陈铁鸣.机械设计.5版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.1于慈力，张春宜.机械设计课程设计.北京：科学出版社，2007刘莹，吴宗泽.机械设计教程.2版.北京：机械工业出版社，2007.9金铃，刘玉光，李立群.画法几何及机械制图.哈尔滨：黑龙江人民出版社，2003.7