螺旋千斤顶设计说明书

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题目:螺旋千斤顶

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设计者:

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指导老师:

完成日期:

2 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……………………………………………7

六、 计算机截图…………………………………………7

七、 计算机辅助程序……………………………………8

八、结构图………………………………………………9

3 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

1 2 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) 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

设计方案:最大起重量F=50KN

最大起重高度H’=210 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;

T1:克服螺纹副中的摩擦力矩;

T2:克服托杯与支承面间的摩擦力矩。

T2h1H'HFFT1T轴力图扭矩图托杯LpFp 4 四. 设计进行步骤及注意事项:

已知条件:

最大载荷 F=50KN

最大升距 H’=210mm

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,主要特点是能承受较大的轴向力,传动速度较低。通常要求自锁,螺杆材料应具有较高的耐磨性,螺母材料除要求较高的强度外,还应有较好的减磨性,因此螺旋副材料选取钢-青铜,螺旋选用45号钢。

(二) 螺杆的设计计算

(1) 螺杆的牙型选择梯形,右旋单线。

(2) 螺杆的小径d1

d1≥1.25][F 由教材表5-8取Q235号钢的屈服强度σ=225MPa 取安全系数S=4.0 许用应力[σ] = S =56MPa

F=50KN代入得 d1≥ 37.4mm 取d1=39mm

(3)选择标准螺距P及螺杆小径d1、中径d2、大径d、螺母螺纹大径D

查附表得:

螺杆螺距P= 7mm

外螺纹小径d1=39mm 外螺纹大径 d=48mm

内螺纹大径D= 49mm 螺纹中径 d2=44mm

(4)、验算自锁性:Ψ≤Φv(Ψ—螺纹升角;Φv—当量摩擦角)

由教材表5-12查得钢-青铜摩擦系数f=0.08~0.10,取值f=0.08

=2=230=15

=arctan(d2P)= (教材P64式5-1)

Φv=arctancosf=1.5 (教材P97式5-46)

因为3.3<1.5 即Ψ≤Φv 故满足自锁条件

F=50KN

H’=210mm

Fp=200N

P= 6mm

d1=29mm

d=36mm

D= 37mm

d2=33mm

满足自锁条件

5 (5)、验算螺杆的稳定性

I=64d41=64294mm4=34701 mm4

h1=2dp=226mm=52mm

l=h1+H’+H/2=50+210+51/2=286mm

Fcr=22)l(EI=252)2862(347011006.2=215.4KN

Fcr /F=4.3 因为3.5≤4.3,故满足稳定性要求。

式中:l—螺杆的最大工作长度

螺母高度H=52mm(具体看下面计算)

手柄直径为 dp=26mm(具体看下面计算)

h1=(1.8~2)dp=46.8~52mm

—长度系数,对千斤顶可看作一端固定,一段自由,取=2

I—险截面的惯性矩, I=64d41

E—螺杆材料的拉压弹性模量,E=2.06510Mpa

(三) 螺母的设计计算

(1)、耐磨性定出螺母的高度H旋合圈数u

对于梯形螺纹,h=0.5p=0.57mm=3mm

由教材表5-12查得许用压应力[p]=18~25Mpa,取[p]=23Mpa,

则H≥]p[hdFP2=50.4mm 取整H=51mm

螺纹工作圈数u=PH=8.510.

=2dH=1.54 1.2 2.5 满足条件

式中:F—轴向载荷

d2—螺纹中径

[p]—许用压强

P—螺距

h—螺纹工作高度

螺杆稳定

H=51mm

u=8.5

6 (2) 、校核螺纹牙的剪切强度和弯曲强度

由教材表5-13查得螺母的许用应力

[b]=40~60Mpa;[]=30~40Mpa

τ=DbuF=13.3Mpa≤[τ] 其中b=0.634p []=35Mpa

σb=uDbFh32=31.5Mpa≤[σb] 其中b=0.634p [b]=50 Mpa

得出结论:螺母螺纹牙的剪切强度和弯曲强度均满足要求

其中:b—螺纹牙的根部厚度

梯形螺纹b=0.634p=0.6346mm=3.804mm

[b]—螺母材料的许用应力

[]—螺纹牙的裁剪强度

(四) 手柄的设计计算

(1)、 手柄材料用Q235

(2)、计算手柄的总长度L

T1=Fd22 tan(Ψ+Φv)=50233tan(3.3+5.1)Nm=121825Nmm

当托杯材料为铸铁是f=0.12~0.15,取f=0.12

由《课程设计图册》查得

D=(1.6~1.8) D1=(0.6~0.8)d

取D=1.7d D1=0.8d

D0=D-(1~2)mm=1.7d-1=60.2mm

d0= D1+(1~2)mm=0.8d+1=29.8mm

T2=13 f FD03-d03D02-d02 =13 0.125022338.2960.28.2960.2Nm=140134 Nmm

Lp =P21FTT=200140134121825=1308mm

L= Lp +D/2=1327mm

(3)、 计算手柄的直径dp

dp=][1.0LpFpb3=25.93mm

取dp=26mm 其中[p]=150Mpa

(五) 计算传动总效率η

η=)TT(2FP21 = )1.1408.121(2650100%= 18.2%

螺母螺纹牙的剪切强度和弯曲强度均满足要求

dp=26mm

η=18.2%