課程設計--螺旋千斤頂設計

1、<p><b>　　螺旋千斤頂設計</b></p><p>　　專業(yè)：機械工程及其自動化</p><p>　　班級：機自1007班</p><p><b>　　學號： </b></p><p><b>　　姓名： </b></p><p>&l

2、t;b>　　起重量：10KN</b></p><p>　　起重高度：350mm</p><p>　　2012.10.31</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設計題目及材料選擇2</p><p><b>　　1.1設計要求2<

3、/b></p><p>　　1.2主要零件的常用材料2</p><p>　　1.3千斤頂示意圖2</p><p>　　第二章 螺桿的設計計算3</p><p>　　2.1螺桿材料及牙型選擇3</p><p>　　2.2耐磨度的計算3</p><p>　　2.3驗證螺紋的自鎖條件

4、4</p><p>　　2.4螺桿強度的校核4</p><p>　　2.5穩(wěn)定性計算5</p><p>　　2.6螺桿其他結(jié)構(gòu)設計6</p><p>　　第三章 螺母的設計計算7</p><p>　　3.1確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u7</p><p>　　3.2校核螺紋牙強度7&

5、lt;/p><p>　　3.3螺母的其他設計要求8</p><p>　　第四章 托杯的設計與計算9</p><p>　　第五章 手柄的設計和計算10</p><p>　　5.1手柄的材料10</p><p>　　5.2手柄的長度10</p><p>　　5.3手柄直徑d手柄10</

6、p><p>　　5.4手柄結(jié)構(gòu)11</p><p>　　第六章 底座的設計12</p><p>　　6.1底座的材料12</p><p>　　6.2底座數(shù)據(jù)計算12</p><p><b>　　參考文獻：13</b></p><p>　　第一章 設計題目及材料選擇&l

7、t;/p><p><b>　　1.1設計要求</b></p><p>　　設計簡單千斤頂?shù)穆輻U和螺母級其他結(jié)構(gòu)的主要尺寸。起重量為10000N，起重高度為350mm，材料自選.。</p><p>　　1.2主要零件的常用材料</p><p>　　（1）螺桿材料選擇：45號鋼，采用帶有外螺紋的桿件</p><

8、;p>　　（2） 螺母材料選擇：青銅，帶有內(nèi)螺紋的構(gòu)件</p><p>　?。?）底座材料選擇：灰鑄鐵 HT100，帶1：10斜度</p><p>　?。?）托杯材料選擇：Q235</p><p>　?。?）手柄材料選擇：Q215</p><p><b>　　1.3千斤頂示意圖</b></p><

9、;p>　　第二章 螺桿的設計計算</p><p>　　2.1螺桿材料及牙型選擇</p><p>　　選用45號鋼，螺桿螺紋類型選擇梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角α=300，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的基本牙形按GB5796.1—86的規(guī)定。</p><p><b>　　2.2耐磨度的計算</b></p>

10、<p>　　滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力[p]。假設作用于螺桿的軸向力為Ｆ（N），螺紋的承壓面積（指螺紋工作表面投影到垂直于軸向力的平面上的面積）為A（），螺紋中徑為?。ǎ菁y工作高度為H（），螺紋螺距為 P（），螺

11、母高度為 D（），螺紋工件圈數(shù)為 u＝H/P 。則螺紋工作面上的耐磨性條件為：</p><p><b>　?。〞?-41）</b></p><p>　　令，則代入上式得： （書本5-42）</p><p>　　對于梯形螺紋，，則： （書本5-43）</p><p>　　取，對鋼-青

12、銅螺旋副，,</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：， </p><p>　　根據(jù)梯形螺紋國家標準摘自（B/T 5796.3-1986）選取螺紋其基本參數(shù)為：</p><p>　　計算螺母的螺紋圈數(shù)，并求出高度</p><p>　　螺紋工作圈數(shù)，考慮到退刀槽影響，取=7<10, 滿足設計要求</p><p>　　2

13、.3驗證螺紋的自鎖條件</p><p>　　千斤頂有自鎖要求，自鎖條件為：　　其中 </p><p>　　式中：為螺紋升角；為摩擦系數(shù)；為牙側(cè)角</p><p><b>　　取，代入計算得: </b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　因為，故

14、滿足自鎖條件</p><p>　　2.4螺桿強度的校核</p><p>　　螺桿工作時承受軸向壓力Ｆ和扭矩T的作用。螺桿危險截面上既有壓縮應力；又有切應力。根據(jù)第四強度理論求出危險截面的計算應力，其強度條件為：</p><p><b>　　或（書本5-47）</b></p><p>　　其中螺桿所受的扭矩，</p&

15、gt;<p>　　式中：A — 螺桿螺紋段的危險截面面積； ； —   螺桿螺紋小徑，</p><p>　　—螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)， ，</p><p>　　－螺桿材料的許用應力，</p><p><b>　　強度校核：</b></p><p>　　，因此滿足強度要求。</p

16、><p><b>　　2.5穩(wěn)定性計算</b></p><p>　　細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。</p><p>　　螺桿的臨界載荷Fcr與柔度λs有關，λs= l/i，為螺桿的長度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)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＝H+5t+(1.4~1.6)d，i為

17、螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A=d12/4，則(I為螺桿危險截面的軸慣性矩)</p><p>　　當螺桿的柔度λs＜40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時應注意正確確定。</p><p><b>　　2.5.1計算柔度</b></p><p>　　（1）計算螺桿危險截面的軸慣性矩I和i</p><p>　?。?

18、）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度l</p><p><b>　　(3) 計算柔度</b></p><p>　　查教材，μ=0.6(一端固定，一端不完全固定) </p><p>　　λs= l/i=61.935</p><p>　　2.5.2穩(wěn)定性計算</p><p>　?。?）計算臨界載荷Fc

19、r</p><p>　　所以：，滿足穩(wěn)定性要求。</p><p>　　2.6螺桿其他結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dk≥dp十0.5mm。為了便于切制螺紋，螺紋上端設有退刀槽。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時螺桿從螺母中脫出

20、，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈，擋圈用螺釘固定在螺桿端部。</p><p>　　退刀槽選擇2P=8mm。</p><p>　　第三章 螺母的設計計算</p><p>　　螺母材料一般可選用青銅，耐磨性較好。</p><p>　　3.1確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u</p><p>　　螺母高度H=φd2（H應圓整為整數(shù)）

21、螺紋工作圈數(shù)，考慮到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，否則應改選螺母材料或加大d。</p><p>　　3.2校核螺紋牙強度</p><p>　　螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。</p><p>　　如圖5-44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。假設螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為，并作用在以螺

22、紋中徑為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面a－a的剪切強度條件為 </p><p>　　螺紋牙危險截面a－a的彎曲強度條件為：</p><p>　　式中：b——螺紋牙根部的厚度， mm，對于梯形螺紋，b＝0.65P, P為螺紋螺距； </p><p>　　——彎曲力臂；mm參看圖5-44 , </p><p>　　——螺母材料的許用切應

23、力，MPa</p><p>　　——螺母材料的許用彎曲應力，MPa，其余符號意義同前。代入數(shù)據(jù)計算得：</p><p><b>　　（）</b></p><p><b>　　， （）</b></p><p><b>　　滿足設計要求:</b></p><p

24、>　　螺母的其它尺寸根據(jù)圖中經(jīng)驗設計尺寸確定，具體尺寸數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　3.3螺母的其他設計要求</p><p>　　螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合常采用配合。為了安裝簡便，需在螺母下端（圖4）和底座孔上端（圖6）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，底座與螺母用緊釘螺釘固定，根據(jù)舉重量選取緊定螺釘直徑常為Ｍ10。</p><p>　　第

25、四章 托杯的設計與計算</p><p>　　托杯用來承托重物，選用用Q235鋼模鍛制成，為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。其經(jīng)驗設計結(jié)構(gòu)尺寸見圖5，具體設計計算尺寸如下：</p><p><b>　　托杯高度，</b></p><p>　　當螺桿轉(zhuǎn)動

26、時，托杯和重物都不作相對轉(zhuǎn)動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。</p><p><b>　　≤[p]</b></p><p>　　式中：[p]——許用壓強，應取托杯與螺桿材料[p]的小者。</p><p><b>　　校核：</b>&

27、lt;/p><p>　　鑄鐵的許用壓強[p]＝55ＭＰa；</p><p>　　故p<[p],滿足壓力強度要求。</p><p><b>　　壁寬取10mm。</b></p><p>　　第五章 手柄的設計和計算</p><p><b>　　5.1手柄的材料</b><

28、/p><p><b>　　選用Q215為材料</b></p><p><b>　　5.2手柄的長度</b></p><p>　　板動手柄的力矩 則 </p><p>　　式中：——加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150～250N，工作時間較長時為100～150N。

29、</p><p>　　T1——螺旋副間的摩擦阻力矩</p><p>　　T2——托杯與軸端支承面的摩擦力矩</p><p>　　由前面計算知T1 =13.90N.m</p><p><b>　　?。?20Ｎ， </b></p><p>　　實際長度應考慮手握寬度50mm以及D/2的未提供轉(zhuǎn)矩長度D

30、/2=18mm，則LP取200mm。</p><p>　　5.3手柄直徑d手柄</p><p>　　把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑d手柄，其強度條件為</p><p>　　式中：——手柄材料許用彎曲應力，當手柄材料為Q215時，</p><p><b>　　，故</b></p><p&g

31、t;<b>　　5.4手柄結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應加上擋環(huán)，并用螺釘或鉚合固定。</p><p><b>　　第六章 底座的設計</b></p><p><b>　　6.1底座的材料</b></p><p>

32、　　底座材料常用灰鑄鐵（HT100）</p><p>　　鑄件的壁厚δ不應小于12～15mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應大些，因此將其外形制成1∶10的斜度，取厚度為。</p><p><b>　　6.2底座數(shù)據(jù)計算</b></p><p>　　式中：[σ]p——底座下枕墊物的許用擠壓應力，取2Mpa。</p><p&

33、gt;<b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 機械設計手冊(新編軟件版).</p><p>　　[2] 馬蘭。機械制圖。機械工業(yè)出版社。2006.05</p><p>　　[3] 龔桂義。機械設計課程設計圖冊。2009.02</p><p>　　[4] 濮良貴 紀名剛。機械設計。第八版</p&g