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1、各专业全套优秀毕业设计图纸螺旋千斤顶设计计算说明书院 系 工程技术学院 专业年级 2009级机制2班 设 计 者 肖 先 华 学 号 222009322210154 指导教师 杨 玲 成 绩 2011年12月 1日螺旋千斤顶设计任务书学生姓名肖先华专业年级2009级机械设计制造及其自动化设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F =35kN；2、最大升距H =180 mm。设计工作量：绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；编写设计计算说明书一份。指导教师签名： 年 月 日目录1螺杆的设计与计算3 1.1螺杆螺纹类型的选择3 1.2选取螺杆材料3 1.3确定螺杆直径3
2、 1.4自锁验算4 1.6螺杆强度计算5 1.7稳定性计算51.7.1计算柔度61.7.2计算稳定性62螺母设计与计算7 2.1选取螺母材料7 2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数U72.2.1求螺母高度H72.2.2螺纹工作圈数u72.2.3螺母实际高度H8 2.3校核螺纹牙强度8 2.4 结构要求83托杯的设计与计算94手柄设计与计算10 4.1手柄材料10 4.3手柄直径DP11 4.4 结构125底座设计12螺旋千斤顶设计计算及说明结果1螺杆的设计与计算1.1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
3、易松动。故选梯形螺纹，它的基本牙形按GB/T5796.12005的规定。1.2选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。1.3确定螺杆直径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。d2根据国家规定=1.22.5，取=1.5（梯形螺纹）；h=0.5p；查教材表5-12，p取20Mpa，又由于=1.52.5,则P可提高20%，所以P=(1+20%)20=24MPa。故，d2 =24.5查机械设计手册，d取28mm则p=5mm， d1=22.5mmd2=25.5mm1.4自锁验算自锁条件是yrv，式中：y为螺纹中径处升角；rv为当量摩
4、擦角（当量摩擦角rv=arctanmv，但为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1。查教材表5-12，f取0.09y =arctan(n p /p d2)=arctan 16/(3.1425.5) =4.285rv=arctan（f/cos）=arctan 0.09/cos(30/2)=5.323故，y40，所以需要进行稳定性校核。1.7.2计算稳定性（1）计算临界载荷Fcr查教材公式5-51，E=2.06105MPaFcr=104652.5N(2) 稳定性计算=3 2.5 4满足稳定性条件2螺母设计与计算2.1选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，
5、其内孔浇注青铜或巴氏合金。2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数u螺母高度H=d2，螺纹工作圈数，考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u = u+1.5(u应圆整)。考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d。螺母高度由下式计算：H= up。2.2.1求螺母高度HH =d2 =1.525.5=38.25mm2.2.2螺纹工作圈数u=7.6510，符合要求u = u+1.5 =7.65+1.5=9.15u应圆整, u取92.2.3螺母实际高度HH= up=95=45mm2.3校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图13。
6、必要时还应对螺母外径D3进行强度验算。查教材公式5-48,5-49，螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为：；式中：b为螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，b=0.65p=3.25mm;为弯曲力臂，=（D-D2）/2=1.5;查手册表3-8，D=d+0.5=28.5mm, D2=25.5mm查表5-13，取35Mpa, 取50Mpa故，= =13.37MPa35 Mpa=37.02Mpa50Mpa满足强度条件2.4 结构要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用或等配合。为了安装简便，需在螺母下端（图13）和底座孔上端（图17）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图11），
7、紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为612mm。螺母的相关尺寸计算 查手册表3-8，D=d+0.5=28.5mmD3= (1.61.8)D =1.728.5mm=48.45mmD4= (1.31.4)D3=1.448.45mm=67.83mmH=45mm a=H/3=45/3=15mm3托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图14。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
8、，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。 p（式1-1）式中：p许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。p取23.6MpaD10=(2.42.5)d=2.428=67.2mmD11=(0.60.7）d=0.6528=18.2mmD13=(1.71.9)d=1.828=50.4mmD12= D13-(24)=50.4-3=47.4mm故 =23.27Mpa23.6Mpa4 手柄设计与计算4.1手柄材料常用Q235和Q215。4.2手柄长度Lp板动手柄的力矩：KLp=T1+T2则（式1-2）式中：K加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150250N，工作时间较
9、长时为100150N。T1螺旋副间的摩擦阻力矩，T1=35103tan(4.285+5.323) 25.5/2 Nmm =75541NmmT2托杯与轴端支承面的摩擦力矩，T2 = (D12+D11) fF/4。 (查教材表5-5摩擦因数f=0.09) =(47.4+18.2)0.0935/4=51660Nmm则 (K取200) =636 mm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+（50150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。因此，手柄实际长度=+100=636+25.2+100=761.2mm4.3手柄直
10、径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为 sF（式1-3）故dp=23.32mm 式中：sF手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，sF=120Mpa。4.4 结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图16），并用螺钉或铆合固定。图中尺寸：dp =5.83mmdp+(610)= dp+8=23.32+8=31.32mm 取整为325 底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200），铸件的壁厚不应小于812mm，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110的斜度。底座结构及尺寸如图17图中取10mm
11、，r取5mm，R取8mm；H1=H+（1428）mm =180+20=200mm H-a=39.5mm D6=D3+（510）mm =56.1+7=63.1mmD7=D6+=63.1+=103.1mmD8= =190mm式中：sp底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取sp=22.5MPa。参考资料：1蒲良贵 纪明刚.机械设计M.8版.北京:高等教育出版社,2006.2吴宗泽.机械设计课程设计手册M.3版.北京:高等教育出版社,20063孙维连.工程材料M.中国农业大学出版社，20054孙恒等.机械原理M.7版.北京：高等教育出版社，2006选梯形螺纹选45钢d=28mmp=5mmd1=22.
12、5mmd2=25.5mmy=4.285rv=5.323yrv-1满足自锁条件1.5t=7.5mmd4=22mmD13=50.4(1.41.6)d=42mm0.25d=7mmd+(610)=36mmT=75541Nmm=355Mpas=101.42MPasca=87.12MPascas满足强度条件I=12574.1i=5.625mml=247mm=2E=2.06105MPas=87.82Fcr=104652.5N =3 2.5 4满足稳定性条件选青铜u=7.65u=9H=45mm13.37Mpa 37.02Mpa满足强度条件倒角C2D=28.5mmD3=48.45mmD4=67.83mma=15mmD10=67.2mmD11=18.2mmD13=50.4mmD12=47.4mm=23.27MPa满足压力强度条件选Q235T1=75541NmmT2=51660Nmm=636mm=761.2mmdp=23.32mmdp =5.83mmdp+(610)=32mmH1=200mmH-a=39.5mmD6=63.1mmD7=103.5mmD8=190mm
