《设计螺旋千斤顶机械原理与设计作业说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《设计螺旋千斤顶机械原理与设计作业说明书.doc（15页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、江苏大学机械原理与设计作业说明书 题目： 设计螺旋千斤顶 姓名： 陆 胜 凯 系别： 机械电子工程 班号： J 机电1002 学号： 3101102037 日期： 2012年10月8日 千斤顶设计与计算一.目的：1.了解简单机械的设计方法和本课程特点2.掌握综合应用知识和查阅资料的能力二.题目： 设计螺旋千斤顶已知条件: 起重量Q=25KN，起重高度H=180mm，人手作用力P=250N三.任务：装配图1张(1：1)、说明书1份 四.设计过程(一)、结构分析1.组成2.工作原理3.结构特点采用螺母固定，螺杆转动并作上下直线运动设置托杯，并开设沟槽选用滑动螺旋、梯形螺螺杆头部粗大，螺杆下部设挡圈
2、(二)、材料选用材料要求：螺杆螺母应具有足够强度、良好耐磨性及工艺性螺杆：钢螺母：青铜或铸铁目录一、 螺杆的设计与计算1.1 螺杆螺纹类型的选择1.2 选取螺杆材料1.3 确定螺杆直径1.4 自锁验算1.5螺杆强度校核1.6稳定性计算二、螺母设计与计算2.1选取螺母材料2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数u2.3校核螺纹牙强度2.4螺母悬置段强度计算 2.5螺母凸缘的强度计算三、托杯的设计与计算四、手柄设计与计算4.1 手柄长度4.2手柄直径4.3 结构五、底座设计六、传动总效率的计算一. 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
3、形，牙形角=30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺性好，牙根强度高，对中性好，故选择梯形螺纹，千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。因此选用的螺杆螺纹是牙形角=30的单线梯形螺纹。1.2 选取螺杆材料螺杆材料选择45号钢，s = 355MPa,则=/(35) ， 取=95MPa1.3 确定螺杆直径耐磨性条件为: 式中 p工作压强(MPa)； Q轴向工作载荷(N)； d2螺纹中径(mm)；h螺纹工作高度(mm)，对矩形、梯形螺纹：h=0.5P(P为螺距)；对锯齿形螺纹：h=0.75P； u旋合螺纹圈数,u = h/P；p 螺旋副许用压应力令=H/d2(H为螺母高度，且H=uP)所以，梯
4、形螺纹h=0.5P ，f值选取：对整体式螺母，f=1.21.5;对剖分式螺母，f=2.53.5.故取=1.4.螺旋副的许用压强（MPa），由（机械原理与设计下P74表2-4-9）钢对青铜，人力驱动，取代入数据，得 ，故取螺纹中径为31mm。根据螺杆中径,对照（机械原理与设计下P49表2-4-1），取螺杆的公称直径，螺杆小径d1=28mm，螺距，线数，螺旋副的摩擦系数。螺母高度，故取H=48mm，旋合圈数。1.4 自锁验算自锁条件是 ，=0.080.10.式中：v螺纹副当量摩擦角， v = arctgfv =arctg(f/cos)。 牙恻角 3.535.32 满足自锁条件1.5螺杆强度校核对受
5、力较大的螺杆应根据第四强度理论校核的螺杆强度。根据第四强度理论校核螺杆的强度： =1.3=1.3425000/(3.14282)=52.8MPa=95MPa该螺杆满足强度要求。1.6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。螺杆危险截面的惯性半径 ，(I为螺杆危险截面的轴惯性矩) , 螺杆的长度系数（千斤顶中螺杆为一端固定一端自由）举起重物后托杯底面到螺母中部的高度 . 初选 dp=26mm，因为h= ，取=49.4mm H1=48mm，=9mm , L=180+24+49.4+9=262.4mm 螺杆的柔度对于螺杆淬火钢，螺杆满足稳定性要求综上
6、可得：所选螺杆材料为45淬火钢，公称直径d=34mm，中径d2=31mm，小径d1=28mm，螺距P=6mm，线数n=1。二. 螺母设计与计算2.1选取螺母材料螺母材料选用铝青铜：ZCuAl9Fe4Ni4Mn2 ，许用压强2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数u根据耐磨性定出螺母的高度H1 (H1,取整), 求旋合圈数u (u10)，由螺杆的设计中已经得到螺母高度取H1=48mm，旋合圈数。2.3校核螺纹牙强度剪切强度条件为：弯曲强度条件为： 对于青铜螺母，=4060Mpa，这里取， ，梯形螺纹 b=0.65P，取D=35mm。螺纹牙危险截面的剪切应力为： 取h=2 ，所以弯曲应力为：=b可见，螺
7、母螺纹牙强度合格。满足要求.2.4螺母悬置段强度计算 求螺母外径D3强度条件为:近似为：代入数据，所以取=46mm，=64mm，a= H1/3 =16mm.2.5螺母凸缘的强度计算 挤压强度条件: 取= ,其中=22.5，所以取=50/2=25MPa弯曲强度计算:挤压强度为：所以挤压强度满足；弯曲强度为：所以弯曲强度满足。三. 托杯的设计与计算待添加的隐藏文字内容3托杯用来承托重物，材料选用铸铁HT200，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。压力强度校核公式： =（1.71.9）d=57.664.6m
8、m，取=61mm，取 =24mm , =（2.42.5）=（81.685）MPa.代入数值得 P =12 MPa 由经验公式得： 托杯满足要求四手柄设计与计算4.1 手柄长度手柄材料选用Q215钢板动手柄的力矩：pLp=T1+T2 ，则 p人手作用力 T1螺旋副间的摩擦阻力矩T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩T2= 当托杯的材料为铸铁取=0.12 ，=24mm，58mm，若超过千斤顶总高度时，手柄应分段。 初选 L=Lp+/2=495+30.5=525.5mm，取=526mm，大于千斤顶总高度，帮手柄应分段。4.2手柄直径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 ：，把手柄看
9、成是悬臂梁，然后按弯曲强度计算直径dp （ dp 取整，当手柄材料为Q215时，b=160MPa ）故 所以初选的 符合要求。 4.3 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，并用螺钉固定，紧定螺钉直径为0.1d+5mm(d为螺杆外径)。 五底座设计底座材料常用铸铁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。，Ha = 4816 =32mm, 取=104mm。底座下垫物为木材，许用挤压应力 =2MPa.。六计算传动总效率 =设计总结：（1） 本设计在理论上完全满足任务要求，但在一部分设计上需要实
10、践的验证，即螺纹小径的选择上。本设计的主要功能是螺纹传动部分承受较大的纵向载荷，所以在设计中保守的放大了螺纹小径的尺寸，选用d1=28mm，p=6mm，此时H1=48mm，螺杆的稳定性也较好。（2）主要部件尺寸1.主要螺纹标准：GB/T5769.319862.螺杆：45号钢淬火，梯形螺纹，全螺纹d1=28mm，d2=31mm，d=34mm，p=6mm，=3.53，n=1 3.螺母：铸造铝青铜ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，梯形螺纹，u=8 H1=48mm，D=35mm，D3=46mm，D4=62mm，a=16mm。4.手柄： Q215dp=26mm，Lp=526mm 5.托杯：铸铁HT200D13=61mm，D10=84mm，D11=24mm,D12=58mm, =10mm5.底座：灰铸铁HT200H2=248mm,H-a=32mm,D6=54mm,D7=94mm,D8=164mm , =10mm（3）参考文献马履中主编 机械原理与设计（上册）机械工业出版社马履中主编 机械原理与设计（下册）机械工业出版社
