螺旋千斤顶作业_机械设计课程设计大作业
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目录一、目的 (3)二、题目及方案 (3)三、受力简图 (3)四、设计进行步骤 (4)五、参考文献 (6)一.目的1. 熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计方法;2. 初步学会综合、运用所学过的知识,解决实际问题,培养独立工作能力; 3. 熟悉有关设计资料,学会查手册。
二.题目螺旋千斤顶原始数据如下:(按学号尾数)项目设计方案 12 3 4 5 6 7 8 9 10 最大起重量F (KN ) 40 45 48 50 52 55 60 62 65 70 最大起重高度H ’(mm ) 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 手柄施加力Fp (N )200200200200200200200200200200设计方案:最大起重量F=62KN最大起重高度H ’=250 mm 手柄施加力Fp=200N三.受力简图:Lp :手柄有效长度; T :施于手柄的力矩;T 1:克服螺纹副中的摩擦力矩;T 2:克服托杯与支承面间的摩擦力矩。
T 2h 1H'HFFT 1T 轴力图扭矩图托杯LpFp四.设计进行步骤及注意事项:已知条件:最大载荷 F=62KN 最大升距 H ’=250mm 手柄施加力 Fp=200N一. 选择螺杆和螺母的材料分析:起重螺旋为传力螺旋,主要特点是要承受较大的轴向力,传动速度较低。
通常要求自锁,采用滑动螺旋,螺杆材料应具有较高的耐磨性,螺母本身作为支撑,所以螺母材料除要求较高的强度外,还应有较好的减磨性和耐磨性。
因此螺杆材料选45钢,螺母材料选用锡青铜,材料 牌号:ZCuSn10Pb1 。
二. 螺杆的设计计算(1) 螺杆材料选用45钢,螺纹类型选择梯形,右旋单线。
(2) 螺杆的小径d1d 1≥1.25][Fσ 由教材表5-8取45号钢的屈服极限s σ=480MPa取安全系数S=4 许用应力[σ] = Ss σ=120MPa F=62KN 代入得d1≥ 28.41mm10.7441.2841===d P参考梯形螺纹标准,取P=7mm(3)选择标准螺距P 及公称直径(螺杆大径)d 、螺杆小径1d 、中径22D d =内螺纹大径(螺母)4D 、内螺纹小径(螺母)1D<查附表得(机械制图p365 附表4 梯形螺纹):>螺杆螺距 7=p mm公称直径(螺杆大径) 40=d mm (51.351=+=p d d ,圆整后本应取38,但经验算螺杆的稳定性后,d 要取40mm )螺杆小径 321=d mm中径 5.3622==D d mm内螺纹大径(螺母) 414=D mm内螺纹小径(螺母) 331=D mmF=62KN H ’=250mm Fp=200N螺杆材料选45钢 P= 7mm d=40mm1d =32mm 2d =36.5mm(螺母: 4D =41mm 1D =33mm )(4)、验算自锁性:Ψ≤Φv (Ψ—螺纹升角;Φv —当量摩擦角) 由教材p97 表5-12查得钢-青铜摩擦系数f=0.08~0.10,取值f=0.08β=2α=230︒=︒15 ψ=arctan(d2Pπ)=︒7.3 (教材P64式5-1) Φv=arctan βcos f=︒1.5 (教材P97式5-46) 因为︒7.3<︒1.5 即Ψ≤Φv 故满足自锁条件(5)、验算螺杆的稳定性I =64d 41π=64324⨯πmm 4=51472mm 4h 1=2p d =2⨯29mm=58mml=h 1+H ’+H/2=58+250+47/2=331.5mm F cr =22)l (EI μπ=252)5.3312(514721006.2⨯⨯⨯⨯π=237.9KN F cr /F=3.8 因为3.5<3.8,故满足稳定性要求。
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 。
机械设计课程大作业螺旋千斤顶设计说明书
千斤顶设计计算和说明
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。
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d1的圆柱体。
为了防止工作时螺
在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB891-86),挡圈用紧定
D=d+1=33mm
托杯用来承托重物,可用铸钢铸成,也可用Q235钢模锻制成,取材。
其结构尺寸见图。
为了使其与重物接触良好和防止与重物之
在托杯上表面制有切口的沟纹。
为了防止托杯从螺杆端
托杯和重物都不作相对转动。
因此在起重时,托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动,为了避免过快磨损,一方面需要润滑,另一方面还需要验算接触面间的压力强度。
[]p
≤
'35D mm = '5H mm = '10L mm = ' 6.6d mm = '1
3.2d mm = '1
13D mm = 1c mm = 616M ⨯
5. 底座设计
的斜度。
底座结构及尺寸如图 mm =125+20=145mm 八版 . 北京:高等教育出版社,2009 . 北京:化学工业出版社,2004
机械工程师. 3版 . 北京:机械工业出版社,朱辉,曹桄,画法几何及工程制图. 六版 .上海:上海科学技术出版。
大作业任务书大作业指导书1. 螺旋千斤顶作业任务书学生班别学号成绩设计完成日期:年月日指导教师:一、题目:设计螺旋千斤顶原始数据二、工作要求:1. 总装配图一张。
2. 计算说明书一份。
螺旋千斤顶作业指导书一、作业目的1. 熟悉螺旋千斤顶的工作原理,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,强度计算和刚度计算,制造工艺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、螺旋千斤顶的设计千斤顶一般由底座1,螺杆4、螺母5、托杯10,手柄7等零件所组成(见图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。
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Q(KN)和最大提升高度l(mm)。
螺旋千斤顶的设计步骤如下:1. 螺杆的设计与计算(1)螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩(方)形、梯形与锯齿形,常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角α=300,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GB5796.1—86的规定。
(2)选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
(3)确定螺杆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。
(4)自锁验算自锁条件是λ≤φv式中:λ为螺纹中径处升角;φv为摩擦角(非矩形螺纹应为当量摩擦角φv=tg-1f v,为保证自锁,螺纹中径处升角至少要比摩擦角小1°。
即φv-λ≥l°(5)结构(见图1—2)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dk的大小根据手柄直径dp 决定,d k ≥dp 十0.5mm 。
为了便于切制螺纹,螺纹上端应设有退刀槽。
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,标注关于尺寸,填写标题栏及零件明细表;2、编写设计计算阐明书一份。
指引教师签名:月螺旋千斤顶设计计算阐明书院系工程技术学院专业年级级车辆工程设计者陈嵩指引教师李华英成绩12月13日目录1.螺杆设计与计算 (2)1.1螺杆螺纹类型选取 (2)1.2选用螺杆材料 (2)1.3拟定螺杆直径 (2)1.4自锁验算 (3)1.5构造 (3)1.6螺杆强度校核 (5)1.7螺杆稳定性计算 (6)2. 螺母设计与计算 (7)2.1选用螺母材料 (7)2.2拟定螺母高度 H 及螺纹工作圈数u (7)2.3校核螺纹牙强度 (8)2.4构造规定 (9)3. 托杯设计与计算 (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构造 (12)5. 底座设计 (13)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'为背面计算得)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依照GB/T891-1986,选用挡圈GB/T891 B50, 公称直径D=50mm ,H=5mm依照GB/T68-,选用螺钉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螺杆应依照第四强度理论校核螺杆强度。
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。
目录一、确定螺纹牙型及螺纹基本尺寸..................................... ........... .. (3)1.1螺纹牙型的选择............................................................. ........... ..................... (3)1.2螺纹基本尺寸.................................... ......................................... ...... . (3)二、螺杆的设计计算...................................................... ........... ..................... ... . (3)2.1材料......................................................... ........... .. (3)2.2螺杆结构................................................. ........... ...... ........... . (3)2.3自锁性校核................................................ ........... .................... ... ... (4)2.4强度校核.......................................... .......... ........... ..................... (5)2.5稳定性校核................................................... ........... ................................ ..6三、螺母的设计计算.................................................. ........... ................. ...... . (7)3.1材料...................................................... ......... ..................... ... ... ...... ... . (7)3.2螺纹牙工作圈数z...................................... ........... ........................... ....... .73.3螺母的结构尺寸........................................... ....................... ... ...... .. (7)3.4螺纹牙强度校核............................................ .. . (8)3.5螺母悬置部分强度和螺母凸缘强度校核....... ......................................... .9四、托杯的设计计算..................................................... ........... ............... (10)五、手柄的设计计算.................................................. ........... ............. .................. .115.1材料.............................................................. ........... ........... .................. (11)5.2手柄长度................................. .............. ........... ...................... ................ .125.3手柄直径.............................. ................. ........... ...................... ............... ..125.4手柄结构.............................................. ........... ........... ....................... ..... .12六、底座的设计计算............................... ........... ........... ..................... ............. . (13)6.1材料.............................. ........ ........... ........... ........................... ............. (13)6.2底座结构.................................. ........... ........... ........................... (13)七、螺旋起重器(千斤顶)效率.................... ........... ........... ........... ......... .. (14)八、装配工作图............................. ........... ........... ........... (15)所示。
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)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。
机械设计作业任务书题目:螺旋起重器(千斤顶)设计原始数据:起重量Q=40KN,最大起重高度H=200mm。
1.结构分析人工摇动手柄,手柄带动螺杆转动,螺母固定在基座上,螺杆通过螺旋传动上下运动。
托杯位于螺杆上方,与螺杆相连但不随着螺杆转动,托杯直接重物。
上挡圈防止托杯脱落,下挡圈防止螺杆由螺母脱落。
为了满足以上工作要求,螺杆和螺母以及整体结构必须保证具有足够的强度、耐磨性,能自锁,稳定性合格。
2.选择材料和许用应力千斤顶采用梯形螺纹螺旋传动。
螺杆则采用45﹟钢,调质处理;查机械设计手册表得σs=360MPa查机械设计表得 [σ]=σs/(3~5)手动可取[σ]=100MPa由于螺母与螺杆存在滑动磨损,故采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3;查表得螺母材料的许用切应力为[τ] =35 MPa 许用弯曲应力为=50 MPa[σ]b紧定螺钉、六角螺母均采用标准件。
3.耐磨性计算螺纹耐磨性条件:2[]Fp Ps p d hHπ=≤ 梯形螺纹,h=,则2d ≥式中2d 螺纹中径,mm;F 为螺旋的轴向载荷,N ;H 为螺母旋合高度,mm;ψ 为引入系数,H/2d ; [p]为材料的许用压强,MPa;注: 查机械设计手册可得:ψ=,h=,[p]=20MPa;2d ≥=查机械设计课程设计 表由GB/得:取 d=34mm ,2d =31mm,1d =27mm,P=6mm;螺母高度H 1=ψd 2=*31mm= 螺纹圈数z= H 1/ P=6=圈 230αβ︒==4.螺杆强度校核梯形螺纹校核条件:1d ≥式中:1d 螺杆螺纹的小径,mm ;[]σ螺杆材料的许用应力,MPa; F 螺杆材料所受的轴向载荷,N ;1d ≥= 校核通过;5.螺纹牙强度校核'[]***F d b zττπ=< '23[]b b Fh d zb σσπ== 式中τ 螺纹牙根所受的剪切力应力,MPa;b σ螺纹牙根所受的弯曲应力,MPa;F 螺纹牙所受的轴向载荷,N;'d 螺母螺纹大直径,mm;z 螺纹旋合圈数;b 螺纹牙根厚,梯形螺纹b==,h==3mm;h 螺纹牙的工作高度,mm; []τ螺母材料的许用剪切应力,MPa;b σ螺母材料的许用剪切应力,MPa;;4010.0[] =35 MPa *35mm*3.9mm*9.3KN MPa ττπ==< 23*40*3mm 23.1[]b=50 MPa *35*9.3*3.9mm b KN MPa σσπ==<()所以螺纹牙强度满足要求。
姓名专业年级班级设计完成日期年月日指导教师一、题目:螺旋千斤顶二、机构简图三、工作量1、总装配图一张;2、计算说明书一份。
(注:将任务书置于计算说明书首页)四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书螺旋千斤顶设计指导书一、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、螺旋千斤顶的设计螺旋千斤顶装配图如图1所示,其主要零件有螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
扳动手柄可使螺杆在固定螺母中旋转,从而将托杯上的重物举起或放落。
托杯手柄螺母螺杆底座图1设计时,某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的,有些尺寸则是根据经验关系或制造工艺决定的。
附属零件多靠经验和手册决定,必要时才进行强度计算。
设计的原始数据是:最大起重量F(kN)和最大起升高度H(mm)。
螺旋千斤顶的设计步骤如下:1、螺杆的设计与计算1)螺纹牙型螺纹的牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形,千斤顶常用矩形螺纹。
为了获得必要的精度又便于加工,矩形螺纹常靠内径对中,其配合可选为H8/h8~H11/h11。
螺纹的径向间隙很小,在强度计算时不予考虑。
2)材料 螺杆的材料常用Q255、35、45钢等3)螺纹直径 螺杆工作时,同时受压力和转矩的作用,因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径,即][3.141σπFd ⨯≥式中][σ为螺杆许用压应力,可查阅教材或手册。
对于矩形螺纹,先根据经验公式求得螺距P 的近似值41dP =,然后参照梯形螺纹标准确定P 值。
螺纹牙高度2Ph =,故螺杆直径P d d +=1,d 圆整为整数后,取P d d -=1。
对于非矩形螺纹,直径d 与螺距P 应按标准选取。
4)自锁验算 理论上自锁条件为'ρψ≤,式中ψ为螺纹中径处升角;'ρ为当量摩擦角。
目 录一、设计题目-----------------------------------------------------------------------------------------------------2 二、螺母、螺杆选材-------------------------------------------------------------------------------------------2 三、螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算-----------------------------------------------------------------------------------------------2 3.2 螺杆强度校核--------------------------------------------------------------------------------------------3 3.3 螺纹牙强度校核-----------------------------------------------------------------------------------------3 3.4 螺纹副自锁条件校核----------------------------------------------------------------------------------4 3.5 螺杆稳定性校核-----------------------------------------------------------------------------------------4 四、螺母外径及凸缘设计------------------------------------------------------------------------------------5 五、手柄设计----------------------------------------------------------------------------------------------------5 六、底座设计----------------------------------------------------------------------------------------------------6 七、其余各部分尺寸及参数---------------------------------------------------------------------------------7 八、参考资料-----------------------------------------------------------------------------------------------------8一、 设计题目螺旋起重器(千斤顶)已知条件:起重量F Q =40KN ,最大起重高度H=200mm 。
螺旋千斤顶作业任务书姓名 专业 机械设计制造 年级 班级设计完成日期 2012 年 11 月 25 日 指导教师一、题目:螺旋千斤顶二、机构简图图1三、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1、选题及设计方案-----------------------------------------------------------------32、设计目的-----------------------------------------------------------------------------33、螺旋千斤顶计算说明书-----------------------------------------------------43.1螺杆的设计与计算----------------------------------------------------------43.2螺母的设计与计算----------------------------------------------------------63.3螺杆稳定性验算--------------------------------------------------------------83.4托杯的设计与计算----------------------------------------------------------83.5手柄设计与计算--------------------------------------------------------------93.6底座设计与计算-------------------------------------------------------------113.7千斤顶的效率----------------------------------------------------------------124、参考资料-----------------------------------------------------------------------------12选题及设计方案设计目的1、熟悉螺旋千斤顶的的工作原理与设计计算方法;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;螺旋千斤顶计算说明书根据手柄直径p d 确定, ≈p k d d 柄的设计与计算)。
机械设计作业任务书
题目:设计螺旋起重器(千斤顶)
设计原始数据:
起重量Q=40kN, 最大起重高度H=200mm,用力F在250N与500N之间.
说明
螺旋起重器的结构见图,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。
对这一装置主要的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。
工作量
1.设计计算说明书一份,主要包括起重器各部分尺寸的计算,强度,自锁性,稳定性校核等。
2.装配图一张,画出起重器的全部结构,标注出必要的尺寸与零件编号,填写标题栏与明细表。
哈工大-机械设计大作业-千斤顶(DOC)H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书设计题目:设计螺旋起重器院系:机电工程学院班级:1308xxx设计者:xxxxxx学号:11308xxxxxxx指导教师:xxxxxxx设计时间:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx目录任务书 (3)一、选择螺杆、螺母的材料 (4)二、耐磨性计算 (4)三、螺杆强度校核 (4)四、螺母螺纹牙的强度校核 (5)五、自锁条件校核 (6)六、螺杆的稳定性校核 (6)七、螺母外径及凸缘设计 (7)八、手柄设计 (7)九、底座设计 (8)十、托杯等其他结构的设计 (8)十一、绘制螺旋起重器(千斤顶)装配图 (8)十二、参考文献 (9)哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目: 设计螺旋起重器设计原始数据:N F Q k 30=,H=180mm题号 起重量F Q /kN 最大起重高度H/mm3.1.1 30 180一、选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45钢材质,由参考文献[1]表10.2查得抗拉刚度MPa 600b =σ,MPa 355s =σ。
螺母材料采用铝青铜ZCuAl10Fe3(考虑速度低)。
二、耐磨性计算QFF螺杆选用45钢,螺母选用铸造铝青铜ZCuAl10Fe3,由参考文献[2]表 5.8查得MPa p 25~18][=,从表 5.8的注释中可以查得,人力驱动时][p 值可加大20%,则MPa p 30~6.21][=,取MPa p 25][=。
按耐磨性条件设计螺纹中径2d ,选用梯形螺纹,则][8.02p F d Qψ≥。
由参考文献[1]查得,对于整体式螺母系数5.2~2.1=ψ,取2=ψ。
则mm mm p F d Q6.19252300008.0][8.02=⨯=≥ψ 式中:Q F ——轴向载荷,N; 2d ——螺纹中径,mm;][p ——许用压强,MPa 。
便携式螺纹千斤顶设计计算说明书 (班级:车辆工程141 姓名:王俊 学号:1608140120 ) 1. 设计任务书 1.1 螺旋千斤顶的原理:千斤顶的工作原理是:通过螺杆和螺母组成的螺旋副来实现将物体由低处向高处的传送的,并使托杯中的物体做直线运动,从而实现我们的传动要求。其中,螺母固定,当手柄旋动的时候,螺杆通过与螺母的螺旋副的运动,螺纹之间产生自锁,使装有重物的托杯往上运动。
1.2 原始数据 最大起重量: F = 35 kN 最大升程 : H = 200 mm 2. 计算内容和设计步骤 2.1螺杆的设计与计算 2.1.1 螺杆螺纹类型的选择 选择梯形螺纹螺旋传动,右旋,牙型角α=30˚,因为梯形螺纹的牙根强度高,易于对中,易于制造,内外螺纹以锥面贴紧不易松动;它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。 2.1.2选取螺杆材料 因为螺杆承受的载荷较大,而且是小截面,故选择45#钢。 2.1.3确定螺杆直径 按耐磨性条件确定中径2d 对于梯形螺纹,h=0.5p,由耐磨性条件可转化为: ][/8.02pFd d2:螺纹中径,mm; F:螺旋的轴向载荷,N; Φ:引入系数;[p]:材料的许用压强,Mpa; 对于整体式螺母,为使受力分布均匀,螺纹工作圈数不宜过多,宜取1.2~2.5; 此处取 5.1,许用压力MpaP20 从滑动螺旋传动的许用压强表中查得: 人力驱动时,P可提高20% 故MpaP242012000 带入设计公式,得 mmd9.242
按国家标准选择公称直径和螺距为:
mmPmmddmmddmmdD
62372733012
2.1.4自锁验算 自锁验算条件是v
oo
vf73.415cos/08.0arctancos/arctan 64.330/6tanc/arctan2ar
dnp
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计算及说明 结果
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=60KN、最大升起高度H=230mm。 螺旋千斤顶的设计步骤如下: 1.螺杆的设计与计算: (1)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Q255——《现代工程材料成型与机械制造基础》 孙康宁 P80 (3)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: F2.5d1 查式中螺杆的屈服极限s=255MPa,由于Q235是塑性材料,取安全因数n=2,得许用压应力=127.5MPa,取整数=130MPa。 ——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P19、P28 将上述数据带入得螺杆的直径为d10.02764m,取d1=30mm。 根据经验公式4pd1,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pdd1=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 原始数据
F=60KN
H=230mm
配合选H8/h8
螺杆的材料选Q255
螺杆直径取30.5mm
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由)(/nptand2 n=1,p=7.5mm,d2=2h2d1=32.375mm
得tan=0.07373——《机械原理与机械设计》 张策 P38
当量摩擦角=arctan ,在有润滑油情况下=0.1,得1=4.574
验证结束,左边小于右边,达到自锁条件。 ——《机械原理与机械设计》 张策 P71 (5)结构 手柄孔径dK根据手柄直径pd决定,mm5.0ddpk。 根据后面手柄部分的计算得到pd=26mm,所以kd=26.5mm。 退刀槽的直径比1d小,取值为28mm。 退刀槽的宽度取为1.5P=11.25mm。 (6)螺杆的强度校核 对Q235进行压应力校核,Q235许用弯曲应力b =120MPa,从后面的计算中得到数值,如下公式: 231222b0.2dT3d4F<102MPa,符合该压力下的强度要求。 2.螺母的设计与计算 (1)材料 螺母的材料选择Q23556.25mm (2)螺纹圈数Z与高度H,螺母的圈数通常是根据螺纹牙间强度条件求出,即: phd2FZ 式中:螺纹中径2d=32.375mm,螺纹牙高度h=3.75mm 螺纹牙的强度计算 螺纹牙危险截面的抗剪强度条件为:ZFbd1=98MPa,得Z1.7 螺纹牙危险截面的抗弯强度条件为:b21bZbdFl6=400MPa,得12.0Z——《机械原理与机械设计》 张策 P81 对于矩形螺纹b=0.5P,在条件Z10的条件下,取Z=6。 考虑到退刀槽的影响,实际螺纹圈数为:5.1ZZ=7.5 所以得到螺母的高度:PZH=56.25mm。 (3)螺母其他尺寸(如图): 符合自锁条件
退刀槽的宽度取
11.25mm
螺杆的强度校核符合
要求
螺母的材料选择
Q235
螺母的高度56.25mm
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(4)螺母与底座的配合
螺母压入底座上的孔内,圆柱面的配合采用H8/n7,为了方便安装,应在螺
母下端和底座孔上端制出倒角,紧固螺钉的直径取M8。
3.螺杆稳定性验算
计算螺杆柔度时,螺杆最大受压长度l可按将重物举到最大起升高度后,托
杯底面到螺母中部的高度计算,即:
1.5d/2HlH
式中d为大径,d=34mm,得l=230+56.25/2+1.5X34=309mm
由稳定性验算公式22crlEIF——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P117
、
248
查表得Q255的弹性模量E=200GPa,
由惯性矩公式I=212dd64,得I=1.1925104m
式中crF为满足条件的轴向压力
将上述数据带入公式得,crF=2.456KN510,满足条件,装置稳定。
4.托杯的设计与计算
杯用来承托重物,此次计算选用碳钢Q235模煅制成,尺寸如图所示,为了
使其与重物接触良好,防止重物滑动,在托杯表面制出切口和沟纹。直径2D的
配合取H11/a11。
螺杆在最大高度处稳
定
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托杯的许用压强可取为a18MPP,由此可确定托杯直径4D,即: 224PF4DD 取2D=0.634.25=20.55mm,得4D68.1mm,取4D=70mm 5.手柄设计与计算 (1)材料 选用Q235 (2)手柄长度pL 扳动手柄的转矩PKL必须克服螺纹副的螺纹力矩1M和螺杆与托杯间的摩擦力矩2M,即: 21pMMKL KM21PML 式中K为一个工人加于手柄上的臂力,间歇工作时约为150~250N,这里取K=250N。 2dtgFM21 FD41242DM 在加润滑油的情况下,摩擦系数=0.06 将以上的数据带入公式得pL0.71014m 手柄计算pL是螺杆中心到人手施力点的距离。考虑杆头尺寸及人手握的长度,手柄的实际长度还应该加上10022Dmm,最终得到千斤顶的手柄需要的长度为820mm。 (3)手柄直径pd
托杯尺寸如图
手柄长度820mm
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把手柄看成一个悬臂梁,按弯曲强度确定直径pd,其强度条件为:
3
b
p
1.0
dKL
式中b为材料的许用弯曲应力,对于Q235手柄,b=120MPa。
代入数据计算得pd25.8mm,取pd=26mm。
(4)结构 手柄插入螺杆上端的孔中,为防止手柄从孔中滑出,在手柄两端应加上挡环(如图),并用螺钉或铆钉固定。 6.底座设计 底座这里选用HT150,铸件壁厚选用=10mm。为了增加底座的稳定性,底部尺寸应大些,因此,可按照1:5的锥度设计。 图中: 26p74FDD 式中p为底座下枕垫物的许用应力。对于木材,取p=2MPa。 将以上数据带入公式得7D=232.53mm,最终取7D=240mm。 251158HDD=95mm。 7.千斤顶的效率 由公式21M2PFM 带入数据得36.0。 手柄直径pd26mm
底座尺寸如图
千斤顶效率36.0