机械设计大作业——千斤顶

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31 耐磨性计算-23.2 螺杆强度校核-33.3 螺纹牙强度校核-33 螺纹副自锁条件校核-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-八、参考资料-一、 设计题目螺旋起重器（千斤顶)已知条件：起重量F=KN，最大起重高度0mm。二、 螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面,故选用5钢，调质处理。查参考文献得s=35MPa，查机械设计表5得,取1Ma; b60Pa。由于千斤顶属于低速重载的情况,且螺母与螺杆之间存在滑动磨损,故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZA10Fe3,查表5.得螺母材料的许用切应力,取=5MPa;许用弯曲应力b=406P，取b=50Ma。托盘和底座均采用铸铁材料。三、 螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算由耐磨性条件公式：对于梯形螺纹，有h=.5p,那么耐磨性条件转化为: 式中 螺纹中径,mm;F螺旋的轴向载荷，N;H-螺母旋合高度，mm； 引入系数,H;材料的许用压强，MPa;查机械设计表5.8,得p185MPa，取p20MPa，对于整体式螺母，,取2.0,那么有。查参考文献4表H.，试取公称直径d=3mm，螺距p=6m,中径d2mm,小径d1=5m，内螺纹大径43mm。那么螺母高度,螺纹圈数，=2=0。2 螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力F和扭转力矩T的作用,这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T1。根据第四强度理论,螺杆危险截面的强度条件为 对于梯形螺纹该式可化为 式中 .螺杆螺纹的小径(mm)； -螺杆材料的许用应力（M）; F- 螺杆所受的轴向载荷(N）； 1螺杆所受转矩（Nm），。代入数据，而选择d=25m，满足螺杆强度要求。.3 螺纹牙强度校核因为螺母材料强度低于螺杆,所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为： 式中 F-轴向载荷（）； D4-螺母螺纹大径（mm）; Z螺纹旋合圈数； b螺纹牙根部厚度(mm),对于梯形螺纹b=06p。代入数据计算 即螺母满足剪切强度要求.螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为： 式中 弯曲力臂,； 其它参数同上.代入数据计算 即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。3。4 螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件: 式中 螺纹螺旋升角()，当量摩擦角(）； -螺纹线数，n=； 螺纹导程（m）； -螺纹中径（mm);当量摩擦系数，查机械设计表510，得=0。0。0，取=.09；代入数据 因为,所以满足螺纹副自锁条件要求。35 螺杆的稳定性校核 千斤顶的最大上升高度H=20m。则螺杆的最大工作长度 式中 -螺母高度(m），58mm；符号参见参考文献1图31；螺杆与手柄座相接处额尺寸,查手册知，=10。5m. 假设手柄直径为d1=26m，由尺寸经验公式h1=（.2）d1=。85mm取15m，则 L=009+50+105=28。m则螺杆的柔度 式中 -长度系数，对本千斤顶,看做一端固定、一端自有,则可取2； 螺纹小径，25m。 螺杆危险截面的惯性半径（mm)，其中A为危险截面的面积（mm）。代入数据计算 对于45调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为: 式中 螺杆材料的弹性模量，对于钢 E=2。1MPa； 螺杆危险截面的轴惯性矩(m4）,；代入数据计算 那么，由压杆稳定条件 故螺杆满足稳定性要求.四、 螺母外径及凸缘设计根据经验公式,螺母外径21=1。5=4mm; 螺母凸缘外径D31。D2=1.48=67。mm; 螺母凸缘厚=（0.20。3)H（0.3）5=11.61。4m，取b=1mm。五、 手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩T和托杯支撑面间的摩擦力矩。设加在手柄上的力F=300N,手柄长度为L1，则有F1 L =T1 + T。对于T和,有29。3Nmm公式中的符号见参考书1图3.和图3。3。根据经验公式,mm，取=5m； m,取D1=25mm。托杯材料选择铸铁，手柄选择Q23，摩擦因数0。12,则 那么手柄长度，取=200m,加套筒长500mm。设手柄所受最大弯曲应力为,查参考文献2表10.1，,查参考文献3，得,则=12。510Ma,取=125MPa。则手柄直径d应满足 ，转化为： 取手柄直径d26mm。六、 底座设计螺杆下落至底面，再留23m的空间,底座铸造起模斜度1：10,壁厚。由经验公式,S=(15)=11mm,取=16mm。各符号见参考书1图3和图3.3。由结构设计确定,5=8m。=1。4D5=18=179.mm。结构确定后校核下底面的挤压应力： MPa有结果可知,千斤顶在最大载荷下，可以在木材上使用。底面材料选择铸铁H100，查表得铸铁件壁厚为1020mm时，. 显然，,下表面强度满足设计要求。上表面校核：，查参考文献4表B。4,得=15Ma，b。故上表面满足强度要求。七、 其余各部分尺寸及参数（符号见参考书图3。2和图.3），取=7mm；，取D55mm；,取24m;，取55m；，取50mm；，取=18mm；，取=6mm；，取=6mm；，取=mm。固定托盘用的挡圈内径,外径2m,厚;螺钉。螺杆底部挡圈内径m,外径4mm,厚mm；螺钉 。紧定螺钉 GBT71985 M820。其余铸造圆角，取=2m.底座高度为24m，装配后千斤顶的升降范围为14614m.螺旋起重器（千斤顶）装配图见A图纸。八、参考资料1张丰，宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京:高等教育出版社，09.102宋宝玉.机械设计课程设计指导书北京:高等教育出版社,2003王黎钦，陈铁鸣机械设计.版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2010.4于慧力，张春宜.机械设计课程设计.北京:科学出版社,205刘莹，吴宗泽。机械设计教程.2版.北京：机械工业出版社，200。96金铃,刘玉光，李立群画法几何及机械制图。哈尔滨：黑龙江人民出版社,03.文中如有不足，请您指教！9 / 9