.螺旋千斤頂設計計算說明書院 系專業年級設計者指導教師成 績2010年11月1日.目錄螺旋千斤頂-----------------------------------------------------------------------------------1-目錄------------------------------------------------------------------------------------------2-設計任務書-----------------------------------------------------------------------------------3-一、千斤頂材料的選擇------------------------------------------------------------------------5-1.1、托杯、底座和手柄材料的選擇------------------------------------------------------5-1.2、螺母和螺桿材料的選擇-------------------------------------------------------------5-二、螺紋類型的確定--------------------------------------------------------------------------6-2.1、螺紋的選擇-------------------------------------------------------------------------6-三、零件尺寸的計算--------------------------------------------------------------------------7-3.1、螺桿--------------------------------------------------------------------------------7-3.1.1、螺桿直徑及螺紋的計算-------------------------------------------------------7-.3.1.2、自鎖性的驗證----------------------------------------------------------------8-3.1.3、螺桿強度的驗證--------------------------------------------------------------8-3.1.4、螺桿穩定性的驗證-----------------------------------------------------------9-3.1.5、螺桿柔度--------------------------------------------------------------------10-3.2、螺母-------------------------------------------------------------------------------10-3.2.1、螺母設計與計算-------------------------------------------------------------10-3.2.2、螺母螺紋牙的強度計算------------------------------------------------------10-3.2.3、安裝要求--------------------------------------------------------------------11-3.3、托杯的尺寸計算-------------------------------------------------------------------12-3.4、手柄-------------------------------------------------------------------------------13-3.4.1、手柄的設計與計算----------------------------------------------------------13-3.4.2、結構------------------------------------------------------------------------13-3.5、底座設計--------------------------------------------------------------------------14-參考文獻：----------------------------------------------------------------------------------15-設計任務書設計題目：螺旋千斤頂.千斤頂結構簡圖：設計條件：1、最大起重量F=40kN；2、最大升距H=200mm；3、低速。設計工作量：繪制出總裝配圖一張，標注有關尺寸，填寫標題欄及零件明細表；感謝閱讀編寫設計計算說明書一份。.一、千斤頂材料的選擇千斤頂屬于傳力螺旋傳動，這種螺旋傳動類型主要是承受很大的軸向力，為間歇性工作方式，精品文檔放心下載每次的工作時間較短，工作的速度也不高，而且要求有自鎖能力。感謝閱讀千斤頂的組成零件有托杯，螺釘，手柄，擋環，螺母，緊定螺釘，螺桿，底座，擋環。對于螺精品文檔放心下載釘，擋環等零件，屬于標準件，可以根據要求，選取適當的型號。而對于托杯，手柄，螺母，螺桿，精品文檔放心下載底座，需要進行具體的設計。1.1、托杯、底座和手柄材料的選擇對于托杯和底座，我們可以看出，在工作的時候，需要承受較大的壓應力，所以，在材料選擇感謝閱讀時，我們應該選取強度較高的材料。根據材料的一般性質，強度隨著含碳量的增加而提高。所以，謝謝閱讀底座材料我們可以選擇HT150。該零件可以經過鍛造正火處理，已達到強度要求。而托杯材料，我精品文檔放心下載們選擇Q235。手柄材料的選擇，常用材料Q235。1.2、螺母和螺桿材料的選擇表1-2上表即是螺母和螺桿常用的幾種材料。.根據實驗的要求可知，該千斤頂受力不大，轉速較低，而且主要承受的是壓應力。所以由表1-2，精品文檔放心下載我們選擇45#鋼作為螺桿的材料。而對于螺母，需要較高的強度和耐磨性。所以由表1-2，我們選擇ZCuSn5Pb5Zn5（鑄錫青銅）謝謝閱讀作為螺母的材料。二、螺紋類型的確定2.1、螺紋的選擇螺紋的種類有很多，見表2-1表2-1而作為傳動類螺紋的主要有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。感謝閱讀.梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角α=30o，梯形螺紋的內外螺紋以錐面貼緊不易松精品文檔放心下載動。故本實驗選梯形螺紋，它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的規定。謝謝閱讀三、零件尺寸的計算3.1、螺桿3.1.1、螺桿直徑及螺紋的計算按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準查表選取相應公稱直徑d、螺距p精品文檔放心下載及其它尺寸。螺桿直徑：dFP2h[p]對于矩形和梯形螺紋，h=0.5P,則：d0.8F[p]2[p]為材料的許用壓力，單位為MPa，具體數據見書中表5-12。對于本體，進過查表，我們選擇感謝閱讀[p]=20MPa.的取值一般在1.2~3.5，根據傳動精度，載荷大小和使用壽命的不同而選取不同的值。對于本題，謝謝閱讀我們選擇=1.4。將數據代入上式，得：d0.8F40103m30.2mm0.81.4201062[p]查表得公稱直徑：d=34mm，則螺距p=6mm，中徑d2=31.00mm，小徑d3=27.00mm。謝謝閱讀由配合關系可以得到螺母的基本尺寸：.小徑D=28.00mm，中徑D=d=31.00mm，大徑D=35.00mm。謝謝閱讀1 2 2 43.1.2、自鎖性的驗證螺紋的幾何參數確定后，對于像千斤頂這種有自鎖性要求的螺旋副，還應該校核螺旋副是否滿足自感謝閱讀鎖性條件，即：fvarctancosarctanfv謝謝閱讀其中arctanpd，查表得f0.09感謝閱讀代入公式后，即是驗證：tan0.9cos其中tan=P60.062，3.547，0.90.90.902，d31cos0.998顯然，滿足自鎖性要求。3.1.3、螺桿強度的驗證對受力較大的螺桿應根據第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材公式(5-47)，4F2T2≤[]d20.2d333其中T=Fd0.09361Nfv240103cos3.5472查手冊，45鋼，s=355MPa.[]=s=s=355MPa，F=40KN，d=27.00mm，代入上式，得：3~433344010323.601032355=118.7MPa=106.3MPa（27.00103）20.2(27.00103)33圖中，D=（1.7~1.9）×d=61.00mm謝謝閱讀13（1.4~1.6）×d=45.00mm3.1.4、螺桿穩定性的驗證對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向壓力F大于某一臨界值時，螺桿就會突然發生側向彎曲而喪失其謝謝閱讀穩定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力F（單位為N）必須小于臨界載荷F（單位為N）。感謝閱讀cr則螺桿的穩定性條件為：ScrFSscr上式中S為螺桿穩定性安全系數，對于傳力螺旋如千斤頂，S=3.5~5.0；本實驗中我們取S=4.0。精品文檔放心下載s s s稱為螺桿穩定性的計算安全系數。F為螺桿的臨界載荷：謝謝閱讀cr crF 2EIcr (l)2螺桿的臨界載荷與柔度有關，=l，為螺桿的長度系數，與螺桿的crsssi端部結構有關，l為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l＝謝謝閱讀H+5t+(1.4~1.6)d，i為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A=d12/4，則謝謝閱讀iId1A4I為螺桿危險截面的軸慣性矩：Id4,mm4精品文檔放心下載164當螺桿的柔度＜40時，可以不必進行穩定性校核。計算時應注意正確確定。謝謝閱讀s.3.1.5、螺桿柔度（1）計算螺桿危險截面的軸慣性矩I和iI=d34=3.14271034=2.64mm4646410iId3=27103=6.75mmA44（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度ll＝H+5p+(1.4~1.6)d=200+5×6+1.5×34=281mm查表得=2.00（一端固定，一端自由），E=200GPa。感謝閱讀將以上數據代入臨界載荷條件，得：2EI22001092.6108162103N謝謝閱讀cr(l)2(2281103)2所以，SF162=4.0cr=4.6ScrF40s3.2、螺母3.2.1、螺母設計與計算根據課本中的說明，螺紋的高度Hd。上文中已經說明，=1.4，d=31mm，所以H=44mm。22而螺紋工作圈數n=H7.2，取8圈。需要說明的是，螺紋的工作圈數不宜超過10圈，8圈顯然謝謝閱讀P是符合這一要求的。3.2.2、螺母螺紋牙的強度計算螺紋牙多發生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強度。謝謝閱讀如圖所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑D處展開，則可看作寬度為πD的懸臂梁。假設螺母謝謝閱讀.每圈螺紋所承受的平均壓力為F，并作用在以螺紋u中徑D2為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面a-a的感謝閱讀剪切強度條件為DFbu[]螺紋危險截面a-a的彎曲強度條件為6Fl[]Db2ub經計算，4010311.95MPa351030.63461038401031.510335103(0.656103)2826.9MPa精品文檔放心下載又經查表得[]=35MPa，[]=50MPa，對比可知均滿足強度要求。精品文檔放心下載3.2.3、安裝要求螺母壓入底座上的孔內，圓柱接觸面問的配合常采用H8或H8等配合。為了安裝簡便，精品文檔放心下載r n7 7需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉動，還應裝置緊定螺釘，精品文檔放心下載緊定螺釘直徑常根據舉重量選取，一般為6～12mm。謝謝閱讀2.4.1螺母的相關尺寸計算查手冊D=d+1=35mm內螺紋小徑D1=d-7=28mmD3=(1.6~1.8)D=1.7×35=59.5mmD4=(1.3~1.4)D3=1.3×59.5=77.35mm.H=44mma=H/3=44/3=14.5mm3.3、托杯的尺寸計算托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結構尺寸見圖1―謝謝閱讀4。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現相對滑動，在托杯上表面制有切口謝謝閱讀的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。感謝閱讀當螺桿轉動時，托杯和重物都不作相對轉動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接謝謝閱讀觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，謝謝閱讀另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。pF≤[p]（式1-1）(D2D2)12 114式中：[p]——許用壓強，應取托杯與螺桿材料[p]的小感謝閱讀者。D10=(2.6~3.0)d=3.034=100.00mmD11=(0.6~0.7）d=0.6534=22.1mm謝謝閱讀D13=(1.7~1.9)d=1.834=61mm感謝閱讀D12=D13-3=58mm（1.5~1.8）d=40.00mm故pF≤[p]([p]>23Mpa)(D2D2)12 114.= 40103 ，滿足要求。3.14(0.06420.0242)43.4、手柄3.4.1、手柄的設計與計算千斤頂在工作時，需要在手柄上作用一定的外力，以使螺紋旋轉，以推動托杯上重物的升高。謝謝閱讀手柄在受力時，相當于懸臂梁收單一徑向軸端的外力的情況，需要同時校核手柄的剪切應力與軸向精品文檔放心下載應力，即FLfFd外v24F[]d23LdpW[],其中，W32，為手柄的抗扭截面系數。前文已經