螺旋千斤顶设计任务书

螺旋千斤顶设计任务书学生专业班级14机制三学号设计题目：螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量 F = 60 KN ;2、最大升距 H =130 mm设计工作量：1、总装配图一；螺母、螺杆、托杯零件工作图各一2、计算说明书一份。指导教师签名:目录- 知畅暦囱一、 机构简图 -4 -二、 设计计算说明书 -5 -1、 螺杆的设计与计算 -5 -（1）螺纹的牙型-5 -（2）螺杆的材料-5 -（3） 螺杆的直径-5 -（4） 螺纹副自锁条件校核 -6 -（5 ）螺杆结构的计算 -6 -（6） 螺杆强度计算-7 -（7） 稳定性计算 -8 -2、 螺母设计与计算 -9 -（1）螺母的材料-9 -（2）螺母的直径-9 -（3 ）螺母的其它参数 -9 -（4） 螺母螺纹牙强度计算 -9 -（5） 螺母与底座孔的配合 -11 -3、托杯的设计与计算 -11-4、手柄设计与计算 -12 -（1 ）手柄材料-12 -（2 ）手柄长度-12 -（3 ）手柄直径-13 -（4 ）手柄结构-13 -5、底座设计-14 -6、参考文献-14 -三、 总结-14 -、机构简图、设计计算说明书1、螺杆的设计与计算(1) 螺纹的牙型因为梯形螺纹易于制造，牙根强度高所以选用梯形螺纹，牙型角a=30o(2) 螺杆的材料45钢(3) 螺杆的直径Ps= A =Fpn d2hHH口 r引入系数山=,且对于梯形螺纹h = 0.5p，贝U d2/ Fd2.8“；而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，根据书P78表5.8,取P = 10MPa因为磨损后间隙不能调整，所以取 2 =2.5因此FJ6 X 104d2 0.8帀=0.85X0 - 39.2mm根据机械设计手册P41表3-7和表3-8取，螺纹公称直d=48mm、螺距p=12mm、螺纹小径d1 = d - 13 = 35mm，螺纹中d2 = d - 6 = 42mm 39.2mm(4) 螺纹副自锁条件校核自锁条件为：$三PP = arcta nf因为螺纹副材料均为钢制，按照书 P80表5.10取f f = 0.17所以P = arctanf= arctan0.17 9.65()=arcta nnpn d2=arcta n1X 123.14 X 4厂5.20o9.65因此符合自锁条件(5) 螺杆结构的计算为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d3应比螺杆小径 d1 约小0.20.5mm。d3 = d1 - 0.4 = 34.6mm退刀槽的宽度可取为1.5P=18mm。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。根据设计手册 P62表5-1选用挡圈(GB/T 886 1986-48X 52)H=4mm根据设计手册P48表3-17选用螺钉(GB/T 68 M4 X 16)在螺杆端部 固定垫圈。(6) 螺杆强度计算千斤顶螺杆承受轴向力F和螺纹副的摩擦转矩T,根据第四强度理 论，螺杆危险截面的强度条件为3（肓）2 -因为螺杆材料为45钢，根据书P56表5.1,取屈服极限为480MPaa所以根据书P79表5.9取a = S。由于千斤顶载荷是稳定的，35a480许用应力取最大值a = 亍=一厂=160MPa33计算/ d2442T = Ftan ( + p )2=6 X 104 tan (5.20 + 9.25)3.25 X105N则有/ 4F 216T o讥詡+3(詡24 x6 x 104)3.14 X35216 X3.25 X1053.14 X35391.45MPa (T 所以符合强度计算条件(7) 稳定性计算受压螺杆的稳定性条件式为FcF螺杆材料及长径比d1因为千斤顶的螺杆一端固定一端自由，所以根据书P81表5.11取螺杆长度系数卩=2.0因此4卜I 入= d14 X 2 X 130=29 71mm35由于螺杆柔度入V40, 般不会失稳，不需进行稳定性校核2、螺母设计与计算(1) 螺母的材料45钢(2) 螺母的直径螺纹大径D = d + 1 = 49mm螺纹小径D1 = d - 12 = 36mm螺纹中径D2 = d - 6 = 42mm(3) 螺母的其它参数H105螺纹旋合圈数Z =二二8.758 10 p12. D-D 249-42 小-弯曲力臂 I = 一 = 3.5mm2 2(4) 螺母螺纹牙强度计算因为螺母和螺杆材料相同螺纹牙根部的剪切强度校核计算公式FT =W T n d1 bZ梯形螺纹的螺纹牙跟部厚b = 0.65p = 0.65 x 12 = 7.8mm螺母材料为45钢，根据书P79表5.9取T = 0.6(T = 0.6 x 160 = 96MPa所以F _ n d i bZ6 x 1043.14 X35 x7.8 X8螺母螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为6Fln d1Zb2螺母材料为45钢，根据书P79表5.9取(T b = 1.2(T = 1.2 X160 = 192MPa所以3 x 6 X104 x 105n d1 Zb23.14 X49 X7.82 x8 3.93因此符合剪切强度和弯曲强度(5) 螺母与底座孔的配合螺母压入底座上的孔，圆柱接触面问的配合常采用匹或岂等配合。7 n?为了防止螺母转动，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。紧定螺钉选择的是 GB/T 71-1985 M8 X 203、托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用 Q235钢模锻制成。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。根据之前对于螺杆的设计，所以托杯与螺杆连接的孔直径 D11 =28MM，托杯底部直径D12 = 80MM，托杯厚度3 = 10MM当螺杆转动时，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，一方面为了避免过快磨损，需要 润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。 PFn( D12 -)4P取托杯和螺杆之间最小的，即P = 235MPA所以F6 X104P=10.92 Pn( D12 - D21 )3.14 (402 - 302)44满足强度条件4、手柄设计与计算(1) 手柄材料Q235(2) 手柄长度搬动手柄的力矩为KLp = T1 + T2螺纹副的摩擦转矩T1 = 3.25 X 105N托杯与轴端支承面的摩擦力矩T2 =(Du + D12)fF70 X0.17 X6 X1044=4=1.785 X105N所以3.25 X105 + 1.785 X105LP = 2517.5MMP 200(3) 手柄直径把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度验证手柄直径dp，其强度条件为3KLpdp w0.1 F手柄材料为Q235,查表知a F = 120MPa所以3 KLp 3 200 X 2517.5dP w V = “34.75MMPV0.1 a F0.1 X 120取 dP = 34MM因为手柄要能在手柄孔中活动，所以孔轴为过盈配合，即手柄应小于手柄孔径，表示为dp + 0.5 W dk,所以dk = 34.5mm(4) 手柄结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环，并用螺钉铆合固定。因为手柄的精度要求不高，选用的螺钉为(GB/T68-2000)448 M,而挡环尺寸为 D=35mm,厚 H=4mm。5、底座设计底座材料常用铸铁 HT150，铸件的壁厚3不应小于 812mm,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1 : 10的 斜度。6、参考文献1 王黎钦，铁鸣.6版.机械设计M.:工业大学，2015.2 高志，威.4版机械设计课程设计手册M.:高等教育，2012.3 侯洪生.2版.机械工程图学M.:科学，2008.4 甘永立.10版.几何量公差与检测M.:科学技术，2013.三、总结设计的机械零件既要在预定的期间工作可靠，又要成本低廉。满足工作可靠要求，就应在设计时使零件在强度、刚度、寿命、振动稳 定性等方面满足一定条件，这些条件是判断机械零件工作能力的准则。 要使成本低廉，就必须从设计和制造两方面着手， 设计时应正确选择 零件的材料、合理的尺寸和符合工艺要求的结构，并合理规定制造时的公差等级和技术条件等。设计机械零件应满足如下基本要求 ：（一）避免在预定寿命期失效的要求1强度零件在工作中发生断裂或不允许的残余变形统属强度不足。上述失效形式，除了用于安全装置中预定适时破坏的零件外， 对任何零件 都是应当避免的。因此具有适当的强度是设计零件时必须满足的最基 本条件。为了提高机械零件的强度，在设计时原则上可以采用以下的措施： 采用强度高的材料；使零件具有足够的截面尺寸；合理地设计 零件的截面形状，以增大截面的惯性矩；采用热处理和化学热处理方法，以提高材料的机械强度特性； 提高运动零件的制造精度，以降低工作时的动载荷；合理地配置机 器中各零件的相互位置，以降低作用于零件上的载荷等。2. 刚度零件在工作时所产生的弹性变形不超过允许的限度，就叫做满足 了刚度要求。显然，只有当弹性变形过大就要影响机器工作性能的零 件，才需要满足这项要求。对于这类零件，设计时除了要作强度计算 外，还必须作刚度计算。为了提高零件的整体刚度，可采取如下措施： 增大零件截面尺寸或增大截面的惯性矩； 缩短支承跨距或采用多 支点结构，以减小挠曲变形等。3. 寿命有的零件在工作初期虽然能够满足各种要求， 但在工作一定时间 后，却可能由于某些原因而失效。这个零件正常工作延续的时间就叫 零件的寿命。影响零件寿命的主要原因有：材料的疲劳，材料的腐蚀以及相对 运动零件接触表面的磨损。（二）结构工艺性要求零件具有良好的结构工艺性，是指在既定的生产条件下，能够方 便而经济地生产出来，并便于装配。所以零件的结构工艺性应从毛坯 制造、机械加工过程及装配等几个生产环节加以综合考虑。工艺性还 和批量大小及具体的生产条件相关。 为了改善零件的工艺性，就应当 熟悉当前的生产水平及条件。对零件的结构工艺性具有决定性影响的 零件结构设计，在整个设计工作中占有很大的比重， 因而必须予以足 够的重视。（三）可靠性要求零件可靠度的定义与机器可靠度的定义是相同的， 即在规定的使 用时间和预定的环境条件下，零件能够正常地完成其功能的概率。 对 于绝大多数机械来说，失效的发生都是随机性的。因此，为了提高零 件的可靠性，就应当在工作条件和零件的性能两个方面使其随机变化 尽可能地小。此外，在使用中加强维护和对工作条件进行监测，也可 以提高零件的可靠性。（四）经济性要求零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本上。设计零件时， 应力求设计出耗费（包括钱财、制造时间及人工）最少的零件。要降低零件的成本，首先要采用轻型的零件结构，以降低材料消 耗；采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工工时。 这些对降低零件成本均有显著的作用。工艺性良好的结构就意味着加 工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。采用廉价而供应充足的材料以代替贵重材料； 对于大型零件采用 组合结构以代替整体结构，都可以在降低材料费用方面起到积极的作 用。另外，尽可能采用标准化的零、部件，就可在经济性方面取得很 大的效益。