浙江工业大学机械设计大作业.pdf

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1、WORD 格式.整理版优质.参考.资料浙江工业大学浙江工业大学机械设计机械设计螺旋千斤顶设计说明书螺旋千斤顶设计说明书班级：班级：姓名：姓名：学号：学号：WORD 格式.整理版目录1.1.设计要求设计要求 12.2.螺杆设计与计算螺杆设计与计算 12.1 螺杆材料的选择12.2 螺杆螺纹类型的选择12.3 确定螺杆直径12.4 自锁验算22.5 螺杆强度计算22.6 稳定性计算32.7 螺杆结构 42.8 轴端挡圈 53.3.螺母设计与计算螺母设计与计算 53.1 螺母材料的选择53.2 确定螺母实际高度及螺纹实际工作圈数53.3 校核螺纹牙强度53.4 螺母凸缘根部弯曲强度计算63.5 螺母

2、与底座孔配合74.4.托杯设计与计算托杯设计与计算 75.5.手柄设计与计算手柄设计与计算 85.1 手柄材料85.2 手柄长度85.3 手柄直径96.6.底座设计与计算底座设计与计算 9优质.参考.资料WORD 格式.整理版设计内容设计内容1.1.设计要求设计要求2.2.螺杆螺杆 的设的设计与计算计与计算计算及说明计算及说明结果结果最大起重量 F=33 kN最大起重高度 S=180 mm由于千斤顶的的最大载荷F=33kN,低速运行，按表螺 杆 材 料 为【1】2.1 螺杆材料5-11螺杆材料选 45 钢，并采用调质处理。45 钢的选择【1】按表 5-1，选梯形螺纹，牙型为等腰梯形，牙形角单线

3、梯形螺纹2.2 螺杆螺纹=30。梯形螺纹的内、外螺纹以锥面贴紧，不易松动；牙型角=30类型的选择工艺性好，牙根强度高，对中性好，所以选择梯形螺纹。千斤顶要求能自锁，因此采用单线螺纹。按耐磨性条件确定螺杆中径 d2。求出 d2后，按标准选2.3 确定螺杆取相应公称直径 d、螺距 P 及其它尺寸。直径螺纹工作面上的耐磨性条件为F FFPFPp ppdd2 2huhudd2 2hHhHF(N):作用于螺杆的轴向力d2(mm):螺纹中径h(mm):螺纹工作高度 P(mm):螺纹的螺距H(mm):螺母的高度 p(MPa):材料许用压强令=H/d2，且螺纹工作圈数：u=H/P，FPFPd d2 2hh p

4、p对梯形螺纹，h=0.5P；优质.参考.资料WORD 格式.整理版2.4 自锁性校核2.5 螺杆强度计算优质.参考.资料d2 0.8Fp值选取：对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取=1.22.5；这里取=1.2。查表 5-12【1】得滑动螺旋副材料的许用压力 p为：1825Mpa。当2.5 时，p可提高 20%，所以p为：21.630MPa；这里取p=22MPa。螺杆螺纹中径：d2 0.833000 28.3mm1.222查表 A2【2】（GB/T5796.21986、GB/T5796.31986）取：螺纹中径 d2=29.00mm螺纹公称直径

5、 d=32.00mm螺纹小径 d1=25.00mm螺纹螺距 P=6mm自锁条件为:v式中：P6arctan arctan 3.77螺纹升角=d229d=32.00mmd1=25.00mmd2=29.00mmP=6mm=3.77当量摩擦角=arctg(f/cos)；摩擦系数 f：0.080.10，取 f=0.08；牙侧角=4.73215满足自锁性条件根据第四强度理论求出危险截面的计算应力ca，其强度条件为：0.08f4.73=arctan=arctancos15cosWORD 格式.整理版2.6 稳定性计算优质.参考.资料c c a a2 2332 21A4T2F 3()d12d螺杆所受扭矩T

6、F tanv2229 33000tan(3.774.73)2 71512.3N mmcaca4471512.3233000 3 78.4MPa252252查表 8-17【3】的 45 钢s=355MPa，由表按表 5-13【1】得355118.3MPa33 5s（载荷稳定时，许用应力取大值）c ca a，螺杆强度满足要求。对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力 F 大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。因此，螺杆承受的轴向力 F（单位为 N）必须小于临界载荷（单位为 N）。则螺杆的稳定性条件为s ss sc cF Fc cr rs ss sF F螺杆的长度系数：2(一端固定，一

7、端自由)螺杆材料的拉压弹性模量：E 2.06 105MPa螺杆危险截面的惯性矩：I d1464 19174.8mm4H 2螺杆的工作长度：l S 1.5P (1.4 1.6)d 36 255mm2l4l4 2 255螺杆柔度s 81.6id125 180 1.5 6 1.5 32 s 40，临界载荷 Fcr按欧拉公式计算：螺杆强度满足要求WORD 格式.整理版2.7 螺杆结构优质.参考.资料F Fc cr r2EI2 2.06 10519174.8 149884.8N22l2 255s sscscF Fcrcr149884.8 4.5F F33000螺杆稳定性安全系数 Ss，对于传力螺旋:3.

8、5 5.0所以满足稳定性条件。螺杆上端用于支承托杯并在其中插装手柄，因此需要加大直径。手柄孔径 dk的大小根据手柄直径 dp决定，dkdp+4mm。由后面的计算可知手柄的直径 dp=25mm，所以dk=25+4=29mmD131.71.9d 1.832 57.6 58m mp 4F433000 16.7MPa p2D13 dk2 582 292为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的 直 径 d4应 比 螺 杆 小 径 d1约 小 0.2 0.5mm。d4=d1-0.4=24.6mm退刀槽的宽度可取为 1.5P=9mm螺杆满足稳定性条件dk=29mmd4=24.6mmWORD 格式.整

9、理版2.8 轴端挡圈3.3.螺母螺母 设计设计与计算与计算3.1 选取螺母材料3.2 确定螺母实 际 高 度H及螺纹实际工作圈数u3.3 校核螺纹牙强度 剪切强度优质.参考.资料为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于 d1的圆柱体。为防止螺杆从螺母中滑出，在螺杆下端面应加上轴端挡圈：查表GB/T892-1986 得螺杆底部轴端挡圈内径6.6mm，外径 50mm，厚 5mm；螺栓 M620螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦系数小和耐磨。根据表 5-11【1】，螺母材料选螺母材料为青青铜。铜由螺杆的计算可知：螺母内螺纹中径 D2=d2=29.00mm螺母内螺纹小径

10、 D1=26.00mm螺母内螺纹大径 D=33.00mm螺母高度 H=d2=34.8mm，H=36mm螺纹工作圈数 u=H/P=5.8，u 应圆整，螺纹实际工作圈数u=6u=6。螺母实际高度H=Pu=66=36mm螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。螺纹牙危险截面剪切强度条件为：FD bub（mm）：螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，b=0.65P【1】（MPa）:螺母材料的许用切应力，查表 5-13为3040Mpa，b为 4060MPa3300013.6MPa 330.6566螺母满足剪切螺母满足剪切强度要求。WORD 格式.整理版 弯曲强度3.

11、4 螺母凸缘根部弯曲强度计算优质.参考.资料螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为：6 Flb2D b u弯曲力臂l D D23329 222b6330002 41.9MPa2330.6566螺母满足弯曲强度要求。螺母凸缘根部弯曲强度计算式：1F(D6D5)1.5F(D6D5)Mb4b22D5aWD5a6D5=(1.61.8)D，D6=（1.31.4）D5，a=H/3D=33mm，取 D5=1.7D=56mm，D6=1.3D5=73mm代入数据计算：b1.533000735636563233.2MPab螺母凸缘根部弯曲强度满足要求。强度要求螺母满足弯曲强度要求WORD格式.整理版螺母压入底座上的孔内，

12、属于过盈配合，为了安装简便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为 612mm。紧定螺钉选：M620（GB/T71-1985）4.4.托杯托杯 的设的设计计托杯材料选 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。当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此在托 杯 材 料 为起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避HT200免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需验算接触面间的压强。Fpp22D12D114p为许

13、用压强，取托杯和螺杆材料p中较小的一个，取p=22MPaD11=(0.6 0.7)d=0.6 32 19.219mmD12D13458 454mm代入数据计算：3.5 螺母与底座孔配合优质.参考.资料WORD 格式.整理版5.5.手手柄柄设设计计与计算与计算托杯厚度为812mm，在此取 10mm轴端挡圈外径 D=28mm，内径 d=5.5mm，高度 h=4mm，螺栓M520（0.81）D511.73356.156mm托杯高度：H托手柄常用材料为Q215或Q235，该千斤顶选用Q215。手 柄 材 料 为5.1 手柄材料Q215扳动手柄的力矩：5.2 手柄长度T1T2LPK L T T L P1

14、2PK式中 K 为人垂直扳手柄的力取 K=250NT1:螺旋副间的摩擦阻力矩：dT1 F tanv2229 33000tan(3.774.73)2 71512.3N mmT2:托杯与轴端支承面的摩擦力矩：D11 D12FfT24钢与铸铁之间的摩擦系数为0.12 0.15，在此取f 0.12代入数据计算：19 54 330000.12T2 72270N mm4所以71512.372270LP575mm25033000 4p 16.4MPa p22 54 19优质.参考.资料WORD格式.整理版5.3 手柄直径手柄计算长度 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

15、长度还应加上D1350 1502手柄的实际长度是：LPLD1358100575100704700mmLP=700mm22dp=25mm取圆整dpMKLpk3kWdp326.6.底座设计底座设计优质.参考.资料dp332KLpk33225070024.625mm120式中：K为手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为 Q215Q235时，K=120MPa。手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄端面应加上轴端挡圈，并用螺钉固定。因为手柄的精度要求不高，可选用：外径 D=35mm，内径 d=6.6mm，厚度 h=5mm的轴端挡圈，螺栓 M6 20底座材料常用 HT200，铸件的壁厚不应小于8

16、12mm，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 的拔模斜度，厚度在此取 10mm，圆形倒角=5mm，R=8mm。螺栓 M6 20轴 端 挡 圈D=35mmd=6.6mmh=5mm底 座 材 料 为HT200拔 模 斜 度1:10底座厚度=10mmWORD 格式.整理版H1 S 1428180 20 200mmH a 36 12 24mmD7 D5510H1 56 9 40 105mm54F2D9 D8PD8 D74330001052166.8mm，2.5D9170mmH1 200mmD7 65mmD8105mmD9170mmp为底座下枕垫物的许用挤压应力，对于木材p为22.5MPa，在此取p=2.5MPa优质.参考.资料WORD 格式.整理版参考文献：【1】濮良贵，机械设计第九版，高等教育出版社【2】孙毅，图学原理与工程制图教程，清华大学出版社【3】陈秀宁，机械设计课程设计第四版，浙江大学出版社优质.参考.资料