螺旋千斤顶设计参考.(DOC)
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机械设计螺旋千斤顶设计结构草图:载重:2t 行程:230 最大起重量F=20000N 最大起升高度 H=230mm工作原理图:1.螺杆的设计与计算1.1螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形,千斤顶常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角α=30o,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动;它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。
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α=30o的单线梯形螺纹1.2螺杆的材料的选择螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
在此选用的是45钢。
1.3确定螺杆的直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。
求出d2后,按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。
计算过程:滑动螺旋的耐磨性计算,主要是限制螺纹工作面上的压力p,使其小于材料的许用压力[p]。
令φ=H /d2(H为螺母高度,且H=uP),代入得式中p──工作压强(MPa);Q──轴向工作载荷(N);d2──螺纹中径(mm);P ──螺距h──螺纹工作高度(mm),对矩形、梯形螺纹,h=0.5P;对锯齿形螺纹,h=0.75P;u──旋合螺纹圈数;[p] ──螺旋副许用压强(MPa)。
?值选取:对整体式螺母,?=1.2~2.5,对剖分式和兼做支承螺母,?=2.5~3.5.此处 取1.5。
因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动,所以两者的材料均选为钢-青铜需用应力取[p]=20MP。
螺杆螺纹的中径:根据求得的此螺纹中径,查表GB/T5796.2—2005和表GB/T5796.3—2005有:公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00,螺母大径D4=28.50,螺母高度H=Φd2=25.5*1.5=38.25, 螺旋圈数μ= ==7.65≈8圈1.4自锁验算自锁条件:ψψv式中:ψv──螺纹副当量摩擦角,ψv = arctgf v =arctg(f/cosβ)ψ为螺纹升角摩擦系数f由查表可知,f= .11~0.17,由于千斤顶的运动速度是很低的,所以摩擦系数按起动时区最大值0.17。
机械设计螺旋千斤顶设计结构草图:载重:2t 行程:230 最大起重量F=20000N 最大起升高度 H=230mm工作原理图:1.螺杆的设计与计算1.1螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形,千斤顶常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角α=30º,梯形螺纹的外螺纹以锥面贴紧不易松动;它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。
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α=30º的单线梯形螺纹1.2螺杆的材料的选择螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
在此选用的是45钢。
1.3确定螺杆的直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。
求出d2后,按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。
计算过程:滑动螺旋的耐磨性计算,主要是限制螺纹工作面上的压力p,使其小于材料的许用压力[p]。
p=QPπd2ℎH<[p]令φ=H /d2(H为螺母高度,且H=uP),代入得d2>=√QPπℎ∅[p]式中p──工作压强(MPa);Q──轴向工作载荷(N);d2──螺纹中径(mm);P ──螺距h──螺纹工作高度(mm),对矩形、梯形螺纹,h=0.5P;对锯齿形螺纹,h=0.75P;u──旋合螺纹圈数;[p] ──螺旋副许用压强(MPa)。
值选取:对整体式螺母,=1.2~2.5,对剖分式和兼做支承螺母,=2.5~3.5. 此处取1.5。
因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动,所以两者的材料均选为钢-青铜需用应力取[p]=20MP。
螺杆螺纹的中径:d2≥0.8√Q[]=0.8∗√20000=20.65根据求得的此螺纹中径,查表GB/T5796.2—2005和表GB/T5796.3—2005有:公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00,螺母大径D4=28.50,螺母高度H=Φd2=25.5*1.5=38.25,螺旋圈数μ=HP =365=7.65≈8≤10(圈)1.4自锁验算自锁条件:ψ≤ψv式中:ψv──螺纹副当量摩擦角,ψv = arctgf v =arctg(f/cosβ)ψ为螺纹升角摩擦系数f由查表可知,f= .11~0.17,由于千斤顶的运动速度是很低的,所以摩擦系数按起动时区最大值0.17。
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.机械设计课程《螺旋千斤顶》设计说明书学生姓名学院名称专业机械设计制造及其自动化学号2011年11月8日螺旋千斤顶作业任务书姓名专业年级09 班级一班设计完成日期2011年11 月18 日指导教师一、题目:螺旋千斤顶原始数据:最大起重量F(KN):35最大起升高度H(mm):180二、机构简图三、工作量1、总装配图一张;2、计算说明书一份。
四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书目录一、设计目的1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计与计算的方法;2、运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题,培养学生独立工作能力,以及初步学会综合运用所学知识解决材料的选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺等方面的问题;3、熟悉有关设计资料,学会查阅手册和运用国家标准。
二、设计要求一、螺杆的设计与计算……………………………………………………………4-61. 螺杆的牙型 (4)2. 螺杆的材料 (4)3. 螺纹的直径 (4)4. 自锁验算 (4)5. 螺杆的结构 (5)6. 螺杆的强度校核 (6)二、螺母的设计与计算 (6)1. 螺母的材料 (6)2. 螺纹圈数Z和螺母高度H’ (6)3. 螺母其它尺寸 (6)4. 螺母与底座的配合 (6)三、螺杆稳定性验算 (7)四、托杯的设计与计算 (7)五、手柄的设计于计算 (8)1. 手柄的材料 (8)2. 手柄长度L (8)p3. 手柄直径d (8)p4. 结构 (8)六、底座设计 (9)七、千斤顶的效率 (9)得tan ψ=0.07357。
ψ=4.20767︒——《机械原理与机械设计》 张策 P389由当量摩擦角arctan ρμ'=,在有润滑油情况下μ=0.1,得1-'ρ=4.7106。
得'ρψ≤——《机械原理与机械设计》 张策 P389验证结束,达到自锁条件。
5、螺杆的结构螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄,因此需加大直径,根据后续托杯计算可确定加大后的直径为24mm 。
螺旋千斤顶大作业院系机械工程专业年级车辆工程141 设计者周六圆指导教师陈丰2016 年 10 月 6 日..要求1、总体设计结构合理,操作方便(可自己设计结构如用侧面手柄上下往复式或脚踏式等);2、设计要求:绘制千斤顶装配图,主要零件图两张(计算机绘图,二维图必须,三维图随便),完整的设计说明书;3、网上有类似内容(哈工大机械设计大作业),不得抄袭;4、大胆创新,发动脑筋,奇思妙想,功能和结构上创新;5、螺杆和螺母材料自定,原始数据不同,具体分配如下:根据学号1608140134尾数可得:起重量为35KN起重高度为200mm第一部分千斤顶的概述千斤顶又叫举重器、顶重机、顶升机等,是一种用比较小的力就能把重物顶升、下降或移位的简单起重机具,也可用来校正设备安装的偏差和构件的变形等。
千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。
其结构轻巧坚固、灵活可靠,一人即可携带和操作。
千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置,通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备,千斤顶的顶升高度一般为400mm,顶升速度一般为10-35mm/min,起重能力最大可达500t。
第二部分螺旋传动的设计与计算2.1螺旋传动的应用和类型螺旋传动是利用螺杆(丝杠)和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。
它主要用于将回转运动转变为直线运动,同时传递运动和动力。
它具有结构紧凑、转动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点,在工业中获得了广泛应用。
(1)按螺杆与螺母的相对运动方式,螺旋传动可以有以下四种运动方式:①螺母固定不动,如图(a)螺杆转动并往复移动,这种结构以固定螺母为主要支承,结构简单,但占据空间大。
常用于螺旋压力机、螺旋千斤顶等。
②螺母转动,如图(b)螺杆做直线移动,螺杆应设防转机构,螺母转动要设置轴承均使结构复杂,且螺杆行程占据尺寸故应用较少。
③螺母旋转并沿直线移动,如图(c)由于螺杆固定不动,因而二端支承结构较简单,但精度不高。
毕业设计说明书千斤顶的设计引言1、目的千斤顶对于人们来说并不陌生,日常生产实践中经常会遇到这样一些情况,例如:需要将重物如车辆、大型设备、井下轨道等在没有起吊设备的情况下移动或抬起它们,而仅靠人工操作是非常困难甚至根本无法实现的,这就需要用到千斤顶。
由此可见,千斤顶与人们的生活密切相关。
此次毕业设计的课题——千斤顶设计。
是对最普通的螺旋千斤顶进行改造和设计,提高其使用性能,降低生成成本。
又称机械式千斤顶,是由人力通过螺旋副传动,螺杆或螺母套筒作为顶举件。
普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物,构造简单,但传动效率低,返程慢。
自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用,装有制动器。
放松制动器,重物即可自行快速下降,缩短返程时间,但这种千斤顶构造较复杂。
螺旋千斤顶能长期支持重物,最大起重量已达100吨,应用较广。
下部装上水平螺杆后,还能使重物作小距离横移按分类来看,所设计的螺旋千斤顶属立式、手动、机械传动型。
其意义在于:1、要求熟悉螺旋传动的工作原理,掌握螺旋传动的设计过程和方法,培养结构设计能力,初步了解机械设计的一般程序;2、要求学会综合运用所学知识,培养独立解决工程的问题的能力;3、培养查阅机械设计零件手册及有关技术资料,能正确使用国家标准规范能力。
2、中国千斤顶行业的发展趋势我国千斤顶产业发展进步较晚,建国以来到改革开放前,我国千斤顶的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。
改革开放后,国民经济的快速发展,人民生活水平的显著提高,拉动了千斤顶的需求。
进入上世纪九十年代后,我国千斤顶产业进入快速发展期,千斤顶需求的增速远高于全球水平。
1990年以来,全球千斤顶表观消费量以年均6%的速度增长,而九十年代的十年间,我国千斤顶表观消费量年均增长率达到17.73%,是世界年均增长率的2.9倍。
进入二十一世纪,我国千斤顶产业高速增长。
2000年—2019年,我国千斤顶消费量从188万吨增长到447万吨,增加了2.3倍,年平均增长率在27%以上。
机械设计教程大作业——螺旋千斤顶设计一、要求条件根据最大起升重量选择材料和螺纹尺寸,要求满足耐磨性条件、强度条件、稳定性条件和自锁条件。
确定全部结构形式和尺寸,绘制装配图和螺母零件图。
设计计算部分包括螺旋传动的材料选择,螺纹牙型的选择,工作能力计算和自锁性计算,其它结构的工作能力计算(螺母许用挤压应力[σp ]≈1.5 [σb ]);地面承压能力计算,确定下支承面尺寸(木材许用挤压应力[σp ]=3MPa);人手的操作能力计算,确定手柄的直径和长度(人手最大操作力≈200N )。
根据学号尾数为3,对应的最大起升重量为F max =50kN ,最大升距为h max =300mm 。
二、设计及计算1、 螺杆的设计及计算1.1、螺杆螺纹类型选择螺纹根据牙形,分为普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。
其中,本题选择梯形螺纹,右旋单线,截面为等腰梯形,牙型角α=30º,内外螺纹以锥面贴紧不易松动,基本牙型按照GB/T5796.2-2005规定。
1.2、选材由于螺旋千斤顶受力较大,转速较低且为传力螺旋,由教材P98表2-38,选择45或50钢正火。
本设计采用45钢。
1.3、确定螺杆直径 由耐磨性及设计公式 d 2≥[]p h F πφP依国家规定,∅=1.2~2.5,考虑到螺母为整体结构,取∅=1.2。
又由于梯形螺纹,h =0.5P 。
由于为重载低速场合,螺母取ZCuAl10Fe3材料,则螺杆螺母为钢-青铜材料,[p]=18~25Mpa 。
由于∅<2.5,提高20%,故[p ]=21.6~30Mpa ,则取[p]=28Mpa ,取f=0.09。
代入数据,如下计算得到d 2≥[]p h F πφP = 0.8][p F φ=0.8√500001.2×22×106=34.82mm 。
查询GB/T5796.2-2005,取d 2=36.5mm ,d=40mm ,P=7mm ,D 4=41mm ,d 3=32mm (即以下计算中的d1),D1=33mm。
机械设计螺旋千斤顶设计结构草图:载重:2t 行程:230 最大起重量F=20000N 最大起升高度 H=230mm工作原理图:1.螺杆的设计与计算1.1螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形,千斤顶常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角α=30º,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动;它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。
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α=30º的单线梯形螺纹1.2螺杆的材料的选择螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
在此选用的是45钢。
1.3确定螺杆的直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。
求出d2后,按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。
计算过程:滑动螺旋的耐磨性计算,主要是限制螺纹工作面上的压力p,使其小于材料的许用压力[p]。
ℎ令φ=H /d2(H为螺母高度,且H=uP),代入得ℎ∅式中p──工作压强(MPa);Q──轴向工作载荷(N);d2──螺纹中径(mm);P ──螺距h──螺纹工作高度(mm),对矩形、梯形螺纹,h=0.5P;对锯齿形螺纹,h=0.75P;u──旋合螺纹圈数;[p] ──螺旋副许用压强(MPa)。
φ值选取:对整体式螺母,φ=1.2~2.5,对剖分式和兼做支承螺母,φ=2.5~3.5.此处φ取1.5。
因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动,所以两者的材料均选为钢-青铜需用应力取[p]=20MP。
螺杆螺纹的中径:∅根据求得的此螺纹中径,查表GB/T5796.2—2005和表GB/T5796.3—2005有:公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00,螺母大径D4=28.50,螺母高度H=Φd2=25.5*1.5=38.25, 螺旋圈数μ= ==7.65≈8圈1.4自锁验算自锁条件:ψψv式中:ψv──螺纹副当量摩擦角,ψv = arctgf v =arctg(f/cosβ)ψ为螺纹升角摩擦系数f由查表可知,f= .11~0.17,由于千斤顶的运动速度是很低的,所以摩擦系数按起动时区最大值0.17。
螺旋千斤顶设计说明书学生姓名:学号:学院:班级: 2指导教师:2011年10月30目录目录 0一、设计内容 (1)二、螺杆的设计与计算 (1)三、螺母的设计与计算 (4)四、手柄设计与计算 (6)五、底座设计 (7)六、托杯的设计与计算 (8)七、参考文献 (9)一、设计内容螺旋千斤顶主要零件:螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
设计的原始数据:最大起重F=45KN、最大升起高度H=250mm。
螺旋起重器的结构见图 1-1,螺杆7和螺母6是它的主要零件。
螺母6用紧定螺钉5固定在底座8上。
转动手柄4时,螺杆即转动并上下运动。
托杯1直接顶住重物,不随螺杆转动。
安全板3防止托杯脱落,安全板9防止螺杆由螺母中全部脱出。
对这一装置的主要要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。
图 1-1二、螺杆的设计与计算螺杆结构示意图如图 2-1:图 2-11. 螺纹的牙型选用矩形螺纹,采用内径对中,配合选H8/h8,在计算强度时不考虑螺纹的径向间隙。
2. 螺杆的材料选用C453. 螺杆直径螺杆工作时,同时受压力与扭矩的作用,因此它的计算可近似按紧螺纹栓联接的计算公式估算出螺纹内径,即:[]σπF 2.5d 1≥查式中螺杆的屈服极限σs =255MPa ,取安全因数n=2,得许用压应力[]σ=127.5MPa ,取整数[]σ=130MPa 。
将上述数据带入得螺杆的直径为d 1≥0.0239m ,取d 1=30mm 。
根据经验公式4p d 1=,得P=7.5mm 。
参考梯形螺纹标准,螺纹牙型高h=2p ,得h=3.75mm 。
d 圆整为整数后,取p d d 1-==38-7.5=30.5mm 。
4.自锁验算在考虑众多因素后,实际应满足的自锁条件为:1-'≤ρψ由)(/np tan d 2πψ= n=1,p=7.5mm ,d 2=275.35.3022h 2d 1+⨯=+⨯=32.375mm 得tan ψ=0.07373当量摩擦角ρ'=arctan μ,在有润滑油情况下μ=0.1,得1-'ρ=4.574 验证结束,左边小于右边,达到自锁条件。
干斤顶设il•说明书目录前言 (2)1螺旋千斤顶原始数据 (3)2螺杆和螺母的设计计算 (3)2.1螺旋副的计算 (3)2.2选取螺杆材料 (3)2.3计算 (4)2.4自锁校验: (4)2.5螺杆的计算 (5)2.5.1螺杆强度 (5)2.5.2稳泄性计算 (6)3、螺母的计算 (6)3.1螺母的基本参数 (6)3.2螺纹牙强度 (7)3.3螺母体强度 (7)3.4螺母材料的选择 (8)4、托杯设计 (8)5、底座设计 (9)6、柄设计与计算 (9)6.1手柄材料 (9)6.2手柄长度 (10)6.3、结构 (10)参考文献: (11)前吞螺旋千斤顶又称机械式千斤顶,是由人力通过螺旋副传动,螺杆或螺&套简作为顶举件。
普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物,构造简单,但传动效率低,返程慢。
自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用,装有制动器。
放松制动器,重物即可自行快速下降,缩短返程时间,但这种千斤顶构造较复杂。
螺旋千斤顶能长期支持重物, 最大起重量已达100吨,应用较广。
下部装上水平螺杆后,还能使重物作小距离横移。
用钢性顶举件作为工作装置,通过顶部托座或底部托爪在行程内顶升重物的轻小起重设备。
头部经特殊热处理,梅花型防滑而设计,使产品在使用中不易产生滑脱、顶弯、折断等现象。
整机多重防伪设计,使品质与售后服务得以有效保障。
注油孔采用螺旋式密封,密封性能好、易拆装、使用方便。
采用可调式安全阀,并且底盘经加大加厚可适用于各种恶劣的地而,使安全性有保障。
采用优质密封件、优质材质及特殊工艺制造,使整机性能更加优良。
螺旋式千斤顶广泛应用于工厂、货栈、码头、电站、伐木场等场合,是起升搬运物品,最理想的起重设备之一。
使用原理:机械千斤顶是手动起重工具种类之一,英结构紧凑,合理的利用摇杆的摆动,使小齿轮转动,经一对圆锥齿轮合运转,带动螺杆旋转,推动升降套筒,从而重物上升或下降。
使用方法:1•使用前必须检查千斤顶是否正常,各部件是否灵活,加注润滑油,并正确估计重物的重量,选用适当吨位的千斤顶,切忌超载使用。
螺旋千斤顶设计说明书题目:螺旋千斤顶学生姓名:高峰学号:090401109学院:机电工程学院班级:A09机械(1)班指导教师: 章海目录一、设计要求 (3)二、结构设计 (3)2.1 结构说明 (3)2.2 分析说明 (4)三、螺杆的设计计算 (4)3.1 螺杆螺纹类型的选择 (4)3.2 螺杆材料的选取 (5)3.3 确定螺杆直径 (5)3.4 自锁验算 (6)3.5 螺杆强度计算 (6)3.6 稳定性计算 (7)四、螺母的设计计算 (7)4.1 选取螺母材料 (7)4.2 确定螺母高度H 及螺纹工作圈数u (8)4.3 校核螺纹牙强度 (8)4.4 螺母规格选择 (10)五、底座的设计计算 (10)六、手柄的设计计算 (11)6.1 手柄材料 (11)6.2 手柄长度pL (11)d (11)6.3 手柄直径p七、托杯的设计计算 (12)参考文献 (13)附件1—装配图 (14)设计任务书一、设计要求设计一螺旋千斤顶,已知起重重量40kN,起重高度200mm,并附画3#装配图一张,设计说明书一份。
二、结构设计2.1 结构说明千斤顶一般由托杯1、手柄3、螺母5、螺杆7、底座 8、等零件所组成(如图1-1)螺杆在固定螺母中旋转,并上下升降,把托杯上的重物举起或放落。
图1-1 结构图螺旋千斤顶是由人力通过螺旋副传动,螺杆或螺母套筒作为顶举件,靠螺纹自锁作用支持重物,构造简单,但传动效率低,返程慢。
结构简图(如图1-2)图1-2 结构简图2.2 分析说明设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的,其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决定的,必要时才进行强度验算。
设计的原始数据是:最大起重量40KN和最大提升高度200mm。
三、螺杆的设计计算3.1 螺杆螺纹类型的选择传动螺纹类型有三大类:矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。
螺旋千斤顶的螺纹传动属于传力螺旋,千斤顶主要是承受很大的轴向力,而且要求传动效率高和良好的自锁能力,。
(一) 螺杆的设计计算 1.确定螺纹直径螺杆工作时,同时受到压力和转矩的作用。
因此它的计算可近似按螺栓联接的计算公式求得螺纹小径,即[]14 1.3Fd πσ⨯≥许用应力 [](35)sσσ=-由手册25P ,22315,530s B N mm N mm σσ==[]231510563(35)(35)sN mm σσ===---取 []80Mpa σ=则 314 1.3651036.6880d mm π⨯⨯⨯≥=⨯选梯形螺纹 488Tr ⨯螺纹大径 48d mm =,148149D d mm =+=+= 螺纹中径 22448444d D d mm ==-=-=螺纹小径 948939d mm =-=-=1d 1848840D d mm =-=-= 螺距 8p mm = 螺纹根部厚度 10.6340.6348 5.072t p mm ==⨯=螺纹工作高度 mm ⨯h=0.5p=0.58=4较核螺杆强度螺纹力矩 21tan()2v d T F ψϕ=+ 螺纹升角 218arctan()arctan() 3.3144np d ψππ⨯===⨯查手册P 6表1-10 0.18μ=(钢与铸铁的滑动摩擦系数无润滑) 当量摩擦角()()0.18arctanarctan 10.55cos cos15v μϕβ===351446510tan(3.3110.55) 3.53102T N mm =⨯⨯+⨯=⨯[]80Mpa σ=48d mm =244d mm = 39d mm =18p mm =1 5.072t mm =mm h=449D mm =140D mm =3.31ψ=10.55v ϕ=按第四强度理论较核,压——扭组合校核221231143[]0.2ca T F d d σσπ⎛⎫⎛⎫=+≤ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭22352346510 3.5310374.96[]80390.239ca Mpa Mpa σσπ⎛⎫⎛⎫⨯⨯⨯=+⨯=<= ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭满足要求。
题目:螺旋千斤顶起重量Q= 15 KN起重高度H= 100 mm手柄操作力P= 200 N作业任务:1、任务阐明书一份2、设计装配图一张(1:1)班级机械(卓越)学号姓名完毕日期 11月指引教师朱长顺评分螺旋千斤顶简介 (3)螺旋千斤顶滑动螺旋传动设计计算 (5)1、材料选取 (5)2、螺纹类型和精度选取 (5)3、螺旋千斤顶设计计算 (5)一、螺杆和螺母计算 (7)一、螺旋副计算 (7)1.1.1耐磨性计算 (7)1.1.2自锁性校核 (8)二、螺杆计算 (8)1.2.1螺杆强度计算 (8)1.2.2稳定性计算 (9)三、螺母计算 (10)1.3.1螺纹牙强度 (10)1.3.2螺母体强度 (11)二、托杯设计 (13)三、底座设计 (14)四、手柄设计 (16)五、螺旋千斤顶效率 (18)设计小结 (19)参照文献 (20)附:螺纹千斤顶装配图 (21)螺旋千斤顶简介千斤顶普通由底座1,螺杆4、螺母5、托杯10,手柄7等零件所构成(见图1―1)。
螺杆在固定螺母中旋转,并上下升降,把托杯上重物举起或放落。
设计时某些零件重要尺寸是通过理论计算拟定,其他构造尺寸则是依照经验公式或制造。
螺旋千斤顶滑动螺旋传动设计计算1、材料选取螺杆和螺母材料除应具备足够强度外,还规定有较高耐磨性和良好工艺性。
螺杆材料:普通可选用Q235、Q275、40、45、50等钢。
对于重载,规定耐磨性高,需要进行热解决螺杆可选用T12、65Mn、AoCr、20CrMnTi等钢种。
本次千斤顶选用螺杆材料为Q235。
螺母材料:除规定足够强度外,还规定在与螺杆旋合时摩擦系数尽量小和有较高耐磨性。
常选用锻造锡青铜ZCuSn10Pb1(10-1锡青铜),用于重载低速时,可选用高强度锻造铝青铜ZCuAl10Fe3(10-3铝青铜)或锻造铝黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3(25-6-3-3铝黄铜)。
本次千斤顶选用螺母材料为锻造铝青铜ZCuAl10Fe3(10-3铝青铜)。
螺旋千斤顶设计任务书学生姓名陈嵩专业年级10级车辆工程设计题目:设计螺旋千斤顶设计条件:1、最大起重量F = 40 kN;2、最大升距H =190 mm。
设计工作量:1、绘制出总装配图一张,标注有关尺寸,填写标题栏及零件明细表;2、编写设计计算说明书一份。
指导教师签名:2012年月螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级2010级车辆工程设计者陈嵩指导教师李华英成绩2012年12月13日目录1.螺杆的设计与计算 (2)1.1螺杆螺纹类型的选择 (2)1.2选取螺杆材料 (2)1.3确定螺杆直径 (2)1.4自锁验算 (3)1.5结构 (3)1.6螺杆强度校核 (5)1.7螺杆的稳定性计算 (6)2. 螺母设计与计算 (7)2.1选取螺母材料 (7)2.2确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数u (7)2.3校核螺纹牙强度 (8)2.4结构要求 (9)3. 托杯的设计与计算 (9)4. 手柄设计与计算 (11)4.1手柄材料 (11)4.2手柄长度 Lp (11)4.3手柄直径 dp (12)4.4结构 (12)5. 底座设计 (13)设计与说明结果 1 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。
螺纹选用梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角α=30º,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动;它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。
1.2 选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
选择45钢。
1.3 确定螺杆直径根据教材式(5-42)得][2p h FPd φπ≥对于梯形螺纹,h=0.5P ,则][8.02p Fd φ≥ 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5.2~2.1=φ,此处取2.1=φ。
因为千斤顶的螺杆和螺母的相对滑动速度为低速,查表5-12,取[p]=18MPa 。
故mm mm d 43.34182.110408.032=⨯⨯≥由课程设计手册,查标准GB/T 5796.2-2005与GB/T 5796.3-2005,得 公称直径d=40mm 螺距P=7mm 内螺纹大径D=41mm螺纹:梯形螺纹螺杆材料:45钢d=40mm P=7mm D=41mm外螺纹小径d 1=32mm 内螺纹小径D 1=33mm 内外螺纹中径d 2=D 2=36.5mm1.4 自锁验算对传力螺旋传动来说,一般应确保自锁性要求,以避免事故。
螺旋副的自锁条件为v v f farctan cos arctan ==≤βϕψ式中:ψ为螺纹升角;v ϕ为当量摩擦角;v f 为螺旋副的当量摩擦系数,f 为摩擦系数,β为牙侧角。
根据材料和滑动速度查表5-12,取09.0=f ,对于牙型角︒=30α的等腰梯形螺纹,其牙侧角︒==152αβ,则︒=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯==49.35.3671arctan arctan2ππψd nP ︒=︒==32.515cos 09.0arctan cos arctanβϕf v 因为︒=︒-≤︒=32.4149.3v ϕψ,所以自锁性可以保证。
1.5 结构螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7,因此需要加大直径。
手柄孔径d k 的大小根据手柄直径d p 决定,d k ≥d p 十0.5mm ,由后计算可知d p =27mm ,所以取d k =28mm 。
为了便于切制螺纹,螺纹上端应设有退刀槽。
退刀槽的直径d 4应比螺杆小径d 1约小0.2~0.5mm ,取d 4=d 1-0.5=31.5mm 。
退刀槽的宽度可取为1.5p 。
为了便于螺杆旋入螺母,螺杆下端应有倒角或制成稍小于d 1的圆柱体。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱出,在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986),挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。
d 1=32mm D 1=33mm d 2=36.5mm D 2=36.5mm︒=49.3ψ︒=32.5v ϕd k =28mmd 4=31.5mm如图1-2,则有退刀槽宽度1.5P=10.5mmD13=(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'为后面计算得)螺钉外径0.25d=10mm挡圈外径d+(6~10)=46~50mm 1.5P=10.5mm D13=70mm 1.5d=60mm H+H'=246mm根据GB/T891-1986,选取挡圈GB/T891 B50, 公称直径D=50mm ,H=5mm根据GB/T68-2000,选取螺钉GB/T68 M6×16, 螺纹规格d =M6,公称长度l =16mm1.6 螺杆强度校核对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。
其强度条件为[]σσ≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=212431d T F A ca 其中扭矩式中:ψ为螺纹中径处升角,ρv 为当量摩擦角。
mm N mm N T ⋅=⋅⨯︒+︒⨯=4.11314025.36)32.549.3tan(40000挡圈:GB/T891 B50螺钉:GB/T68 M6×16T=113140.4 N·mm。
2)tan(2d F T v ⋅+=ϕψ因为45钢的屈服强度MPa s 350=σ,取安全系数S=4,故: MPa MPa S s5.874350][===σσ 222212.8043244mm mm d A =⨯==ππ则][3.58324.11314043400002.804122σσ<=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+⨯=MPa ca满足强度条件。
1.7 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。
s cr sc S F F S ≥=/式中:sc S 为螺杆稳定性的计算安全系数;s S 为螺杆稳定性安全系数,对于传导螺旋0.4~5.2=sc S ;cr F 为螺杆的临界载荷,N 。
螺杆的临界载荷cr F 与柔度s λs 有关i l s /μλ=式中:μ为螺杆的长度系数,与螺杆的端部结构有关;l 为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度,可近似取d p H l )6.1~4.1(5++=;i 为螺杆危险截面的惯性半径,若危险截面面积4/21d A π=,则41d A I i ==(I 为螺杆危险截面的轴惯性矩) 当螺杆的柔度40<s λ时,可以不必进行稳定性校核。
螺杆一端固定,一端自由,则长度系数00.2=μmm mm l 289~281]40)6.1~4.1(75190[=⨯+⨯+=,取mm l 285=MPas 350=σ[]MPa5.87=σMPaca 3.58=σmm l 285=4444185.51471643264mm mm d I =⨯==ππmm mm d i 843241===则,4025.7182852>=⨯==i lμλ所以需要进行稳定性校核。
临界载荷cr F 可按欧拉公式计算,即()22l EIF cr μπ= 式中:E 为螺杆材料的拉压弹性模量,MPa E 51006.2⨯=。
所以有()N N F cr 26.322097285285.514711006.2252=⨯⨯⨯⨯=π405.84000026.322097>==sc S所以,满足稳定性条件。
2 螺母的设计与计算2.1 选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜,对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造,其内孔浇注青铜或巴氏合金。
这里选用螺母材料为ZCuSn10Pl 。
2.2 确定螺母高度H '及螺纹工作圈数u螺母高度mm mm d H 8.435.362.12=⨯=='φ考虑到螺纹圈数u 越多,载荷分布越不均,故u 不宜大于10,否则应改选螺母材料或加大d 。
螺纹工作圈数1026.678.43P u <=='=HNF cr 26.322097=05.8=sc S螺母材料:ZCuSn10Pl考虑退刀槽的影响,实际螺纹圈数u ' = u+1.5(u '应圆整)。
所以,u '=u+1.5=6.26+1.5=7.76 圆整得,u '=8螺母高度H '= u 'P=8×7mm=56mm2.3 校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆,故只校核螺母螺纹牙的强度。
螺母的其它尺寸见图1―3。
螺纹牙危险截面的剪切强度条件为 ][τπτ≤=DbuF螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为][62b uDb Flσπσ≤=式中:b 为螺纹压根部的厚度,mm ,对于矩形螺纹,对于梯形螺纹,b=0.65P ,P 为螺纹螺距;l 为弯曲力臂,mm ,22D D l -=; []τ为螺母材料的许用切应力,MPa ; []b σ为螺母材料的许用弯曲应力,MPa 。
因为螺母材料为青铜,查表知其[]τ=30~40MPa ,[]b σ=40~60MPa ,取[]τ=35MPa ,[]b σ=50MPa 。
mmmmmm l mmb 25.225.364155.4765.0=-==⨯= 带入校核公式:][31.25855.44125.2400006][53.8855.4414000022b MPa mm mm mm N MPa mm mm Nσπστπτ<=⨯⨯⨯⨯⨯=<=⨯⨯⨯=满足强度条件。
u '=8 H '=56mmMPaMPa 31.2553.8==στ 配合:78r H2.4 结构螺母压入底座上的孔内,圆柱接触面问的配合常采用78r H 或78n H 等配合,这里选择78r H 配合。
为了安装简便,需在螺母下端(图1―3)和底座孔上端(图1―7)做出倒角。
为了更可靠地防止螺母转动,还应装置紧定螺钉(图1―1),紧定螺钉直径常根据举重量选取,一般为6~12mm 。
选用紧定螺钉GB/T 71 M6×25。
mma mm mm H a D mm D D mm D mm D D 1967.183/563/mm9598~91)4.1~3.1(708.73~6.65)8.1~6.1(43433==='=======,取,取,取3 托杯的设计与计算托杯用来承托重物,可用铸钢铸成,也可用Q235钢模锻制成,此处选用Q235钢。
托杯的结构尺寸见图1―4。
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,在托杯上表紧定螺钉: GB/T 71 M6×25mm D 703= mm D 954=mm a 19=托杯材料: Q235钢面制有切口的沟纹。