螺旋千斤頂設(shè)計參考.(DOC)

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螺旋千斤頂設(shè)計任務(wù)書 學(xué)生姓名 陳嵩 專業(yè)年級 10級車輛工程 設(shè)計題目：設(shè)計螺旋千斤頂 設(shè)計條件： 1、最大起重量F = 40 kN； 2、最大升距H =190 mm。 設(shè)計工作量： 1、 繪制出總裝配圖一張，標(biāo)注有關(guān)尺寸，填寫標(biāo)題欄及零件明細表； 2、 編寫設(shè)計計算說明書一份。 指導(dǎo)教師簽名： 2012年 月 螺旋千斤頂 設(shè)計計算說明書 院 系 工程技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級 2010級車輛工程 設(shè) 計 者 陳 嵩 指導(dǎo)教師 李華英 成 績 2012年 12月 13日 螺旋千斤頂設(shè)計計算說明書 目錄 1．螺桿的設(shè)計與計算………………………………………………………………2 1.1螺桿螺紋類型的選擇 ………………………………………………………2 1.2選取螺桿材料 ………………………………………………………………2 1.3確定螺桿直徑 ………………………………………………………………2 1.4自鎖驗算 ……………………………………………………………………3 1.5結(jié)構(gòu) …………………………………………………………………………3 1.6螺桿強度校核 ………………………………………………………………5 1.7螺桿的穩(wěn)定性計算 …………………………………………………………6 2. 螺母設(shè)計與計算…………………………………………………………………7 2.1選取螺母材料 ………………………………………………………………7 2.2確定螺母高度 H及螺紋工作圈數(shù)u ………………………………………7 2.3校核螺紋牙強度 ……………………………………………………………8 2.4結(jié)構(gòu)要求 ……………………………………………………………………9 3. 托杯的設(shè)計與計算………………………………………………………………9 4. 手柄設(shè)計與計算 ………………………………………………………………11 4.1手柄材料……………………………………………………………………11 4.2手柄長度 Lp ………………………………………………………………11 4.3手柄直徑 dp ………………………………………………………………12 4.4結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………12 5. 底座設(shè)計 ………………………………………………………………………13  設(shè)計與說明 結(jié)果 1 螺桿的設(shè)計與計算 1.1 螺桿螺紋類型的選擇 螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。 螺紋選用梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角α=30，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GB/T5796.1—2005的規(guī)定。 1.2 選取螺桿材料 螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。 選擇45鋼。 1.3 確定螺桿直徑 根據(jù)教材式（5-42)得 對于梯形螺紋，h=0.5P，則 對于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，故取，此處取。 因為千斤頂?shù)穆輻U和螺母的相對滑動速度為低速，查表5-12，取[p]=18MPa。 故 由課程設(shè)計手冊，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5796.2-2005與GB/T 5796.3-2005，得 公稱直徑d=40mm 螺距P=7mm 內(nèi)螺紋大徑D=41mm 外螺紋小徑d1=32mm 內(nèi)螺紋小徑D1=33mm 內(nèi)外螺紋中徑d2=D2=36.5mm 1.4 自鎖驗算 對傳力螺旋傳動來說，一般應(yīng)確保自鎖性要求，以避免事故。螺旋副的自鎖條件為 式中：為螺紋升角；為當(dāng)量摩擦角；為螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)，為摩擦系數(shù)，為牙側(cè)角。 根據(jù)材料和滑動速度查表5-12，取 ，對于牙型角的等腰梯形螺紋，其牙側(cè)角，則 因為，所以自鎖性可以保證。 1.5 結(jié)構(gòu) 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dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dk≥dp十0.5mm，由后計算可知dp=27mm，所以取dk=28mm。 為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑d1約小0.2~0.5mm，取d4=d1-0.5=31.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5p。 為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)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，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。 如圖1-2，則有 退刀槽寬度1.5P=10.5mm D13=(1.7~1.9)d=68~76mm，取D13=70mm (1.4~1.6)d=56~64mm，取1.5d即60mm H+H=190+56=246mm(H為后面計算得） 螺釘外徑0.25d=10mm 擋圈外徑d+(6~10)=46~50mm 根據(jù)GB/T891-1986，選取擋圈GB/T891 B50， 公稱直徑D=50mm，H=5mm 根據(jù)GB/T68-2000，選取螺釘GB/T68 M616， 螺紋規(guī)格d=M6，公稱長度l=16mm 1.6 螺桿強度校核 對受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強度理論校核螺桿的強度。其強度條件為 其中扭矩 式中：y為螺紋中徑處升角，rv為當(dāng)量摩擦角。 因為45鋼的屈服強度，取安全系數(shù)S=4，故： 則 滿足強度條件。 1.7 穩(wěn)定性計算 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(yīng)按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。 式中：為螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù)；為螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，對于傳導(dǎo)螺旋；為螺桿的臨界載荷，N。 螺桿的臨界載荷與柔度s有關(guān) 式中：為螺桿的長度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)；為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似??；為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積，則 （I為螺桿危險截面的軸慣性矩） 當(dāng)螺桿的柔度時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。 螺桿一端固定，一端自由，則長度系數(shù) ，取 則， 所以需要進行穩(wěn)定性校核。 臨界載荷可按歐拉公式計算，即 式中：E為螺桿材料的拉壓彈性模量，。 所以有 所以，滿足穩(wěn)定性條件。 2 螺母的設(shè)計與計算 2.1 選取螺母材料 螺母材料一般可選用青銅，對于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。 這里選用螺母材料為ZCuSn10Pl。 2.2 確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u 螺母高度 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(yīng)改選螺母材料或加大d。螺紋工作圈數(shù) 考慮退刀槽的影響，實際螺紋圈數(shù)u = u+1.5(u應(yīng)圓整)。 所以，u=u+1.5=6.26+1.5=7.76 圓整得，u=8 螺母高度H= uP=87mm=56mm 2.3 校核螺紋牙強度 一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其它尺寸見圖1―3。 螺紋牙危險截面的剪切強度條件為 螺紋牙危險截面的彎曲強度條件為 式中：b為螺紋壓根部的厚度，mm，對于矩形螺紋，對于梯形螺紋，b=0.65P，P為螺紋螺距； 為彎曲力臂，mm，； 為螺母材料的許用切應(yīng)力，MPa； 為螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，MPa。 因為螺母材料為青銅，查表知其=30~40MPa，=40~60MPa，取=35MPa，=50MPa。 帶入校核公式： 滿足強度條件。 2.4 結(jié)構(gòu) 螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問的配合常采用或等配合，這里選擇配合。 為了安裝簡便，需在螺母下端（圖1―3）和底座孔上端（圖1―7）做出倒角。 為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應(yīng)裝置緊定螺釘（圖1―1），緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為6～12mm。選用緊定螺釘GB/T 71 M625。 3 托杯的設(shè)計與計算 托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，此處選用Q235鋼。托杯的結(jié)構(gòu)尺寸見圖1―4。 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(yīng)裝有擋板。 由圖1—4可得： 托杯厚度，取 杯底厚度為 溝紋寬度 溝紋深度 托杯高度，取托杯高度為70mm 擋圈選用GB/T892 B32，其公稱直徑D=32mm，H=5mm；擋圈用GB/T67 M616的開槽盤頭螺釘固定。 當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時，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。 式中：[p]為許用壓強，應(yīng)取托杯與螺桿材料[p]的小者。 查表得，Q235鋼的許用壓強[p]為225MPa，45鋼的許用壓強[p]為570MPa，故用托杯材料來進行壓力強度校核，即取[p]=225MPa。 根據(jù)圖1-4，相關(guān)尺寸為 所以 滿足接觸面的壓力強度要求。 為保證托杯可以轉(zhuǎn)動，螺桿頂端的擋圈與托杯底部留有間隙，間隙值為3~4mm，因承受力不大，故取值為3mm。 4 手柄的設(shè)計與計算 4.1 手柄材料 常用Q235和Q215。這里選用Q235鋼。 4.2 手柄長度Lp 板動手柄的力矩：KLp=T1+T2 則 式中：K為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。 T1為螺旋副間的摩擦阻力矩， T2為托杯與軸端支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4。 因一般情況下為間歇工作，工作時間較長的情況不多，故取K=200N。 查設(shè)計手冊得，鋼—鋼的摩擦因數(shù)，所以 則 手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長度還應(yīng)加上+（50～150）mm。 故 取手柄長度。 由于手柄實際長度不應(yīng)超過千斤頂，因此取，使用時可在手柄上另加套管。 4.3 手柄長度dp 把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑dp，其強度條件為 故 式中：[s]F為手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q235時，[s]F=120Mpa。 取。 4.4 結(jié)構(gòu) 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(yīng)加上擋環(huán)（圖1―6），并用螺釘或鉚合固定。 因手柄直徑，所以由GB/T891-1986，選取擋圈GB/T891 B35，其公稱直徑D=35mm，H=5mm；螺釘選用GB/T68 M616的開槽沉頭螺釘。 5 底座設(shè)計 底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200）（圖1―7），此處選用HT200，鑄件的壁厚δ不應(yīng)小于8～12mm，δ選取15mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此將其外形制成1∶10的斜度。 圖中 式中：[s]p為底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對于木材，取[s]p=2~2.5MPa。這里取2MPa。 所以有 同時取 螺紋：梯形螺紋 螺桿材料：45鋼 d=40mm P=7mm D=41mm d1=32mm D1=33mm d2=36.5mm D2=36.5mm dk=28mm d4=31.5mm 1.5P=10.5mm D13=70mm 1.5d=60mm H+H=246mm 擋圈：GB/T891 B50 螺釘：GB/T68 M616 T=113140.4 Nmm 螺母材料：ZCuSn10Pl u=8 H=56mm 配合： 緊定螺釘： GB/T 71 M625 托杯材料： Q235鋼 杯底厚度： 溝紋寬度： 溝紋深度： 托杯高度：70mm 擋圈：GB/T892 B32 螺釘：GB/T67 M616 擋圈與托杯間隙：3mm 手柄材料：Q235鋼 擋圈： GB/T891 B35 螺釘： GB/T68 M616 底座材料： HT200 14