机械设计课程大作业(螺旋千斤顶说明书).doc

机械设计课程作业设计说明书 题目： 螺旋传动设计 班级： 学号： 姓名： 目录 1、设计题目 2 2、螺纹、螺杆、螺母设计 2 3、耐磨性计算 2 4、自锁性校核 3 5、螺杆强度校核 3 6、螺母螺纹牙强度校核 3 7、螺杆的稳定性校核 4 8、螺母外径及凸缘设计 5 9、手柄设计 5 10、底座设计 6 11、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书） 6 12、螺旋千斤顶的效率 6 13、参考资料 7 1、设计题目 螺旋千斤顶 已知条件：起重量Q=37.5KN，最大起重高度H=200mm，手柄操作力P=200N。 2、螺纹、螺杆、螺母设计 本千斤顶设计采用单头左旋梯形螺纹传动，单头螺纹相比多头螺纹具有较好的自锁性能，且便于加工，左旋符合操作习惯。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45号钢，调质处理。查参考文献得σs=355MPa, σb=600MPa，S=4， ［P］=20MPa。剖分式螺母不适用于此，所以选用整体式螺母。 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ZCuAl10Fe3。查参考文献得［］=35MPa，=50MPa。 托杯和底座均采用HT250材料。 3、耐磨性计算 查参考文献得[p]=18~25MPa，取[p]=20MPa。按耐磨性条件选择螺纹中径，选用梯形螺纹。由参考文献查得，取 =2.0。 由耐磨性条件公式： 式中 ——螺杆中径，mm; Q——螺旋的轴向力，37.5KN； ——引入系数，=2.0 ; [p]——材料的许用压力，20MPa; 代入数值后有。查参考文献，优先选用第一系列，取公称直径d=28mm，螺距P=8mm，中径d2=25.5mm，小径d1=22.5mm，内螺纹大径D4=28.5mm。 螺母高度H=d=51mm，螺母的螺纹工作圈数u==6.410. 螺纹牙的工作高度h=0.5P=4mm 4、自锁性校核 为保证自锁，取= 其中，由相关手册查得 5、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，根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为： 式中 —— 螺杆螺纹的小径22.5mm； ——螺杆材料的许用应力(MPa); F——螺杆所受的轴向载荷(N)； T1—— 螺杆所受转矩，对起重螺旋取T=T 将=0.09代入数据计算得到： 由得=122561Nmm，代入公式得=87.7MPa，显然符合条件。 6、螺母螺纹牙强度校核 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。查参考文献得螺母材料的许用切应力,取=35MPa；许用弯曲应力[σb]=40~60MPa, 取[σb]=50MPa。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为： 式中 Q——轴向载荷(N)； D——螺母内螺纹大径(mm); ——螺纹旋合圈数，取6.4； b——螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p。 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。 7、螺杆的稳定性校核 千斤顶的最大上升高度H=200mm，则螺杆的最大工作长度 式中 —螺母高度(mm)，=51mm; =56~60mm，取=56mm； —螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知，=7.5mm。 假设手柄直径为d1=30mm,由尺寸经验公式h1=(1.8~2)d1=54~60mm取h1=56mm,则： L=243.5mm 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； d1——螺纹小径，d1=22.5mm。 i——螺杆危险截面的惯性半径(mm),,其中A为危险截面的面积(mm2)。 代入数据计算： 对于45#钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为： 代入数据计算： 由压杆稳定条件知螺杆满足稳定性要求。 8、螺母外径及凸缘设计 根据经验公式，螺母外径≈1.7d=1.728=49mm; 螺母凸缘外径≈1.4=1.449=68.6mm，取=69mm； 螺母凸缘厚a=(0.2~0.3)=(0.2~0.3)51=10~15mm，取b=13mm。 9、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T1和托杯支撑面间的摩擦力矩T2。设加在手柄上的力F1=200N，手柄长度为L，则有F1 L = T1 + T2。对于T1和T2，有 Nmm， 为环形端面，所以 根据经验公式，mm,取D=60mm; mm，取D1=25mm。 托杯材料选择铸铁，手柄选择Q235，摩擦因数f=0.08,则 代入数据得：=98.6KN，L=920mm 那么手柄长度取=300mm,加套筒长620mm。 手柄直径可按下式计算： ，—手柄材料的许用弯曲应力，可取=120MPa。得。取手柄直径。 10、底座设计 螺杆下落至底面，再留10mm左右的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚。由经验公式，S=(1.5~2)=15~20mm,取S=20mm。 D5由结构设计确定，D5=120mm；D4=1.4D5=1.4*120=168mm。 结构确定后校核下底面的挤压应力： 底面材料选择铸铁HT250，查表得铸铁件壁厚为10~20mm时，，。 显然，，底面强度满足设计要求。 11、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书） ，取 取 固定托盘用的挡圈螺钉。 螺杆底部挡圈螺钉 。 紧定螺钉 GB/T71-1985。 其余铸造圆角，取R=4mm。 螺旋千斤顶装配图见A3图纸。 12、螺旋千斤顶的效率 式中：分子上P为螺距，分母上P为人手作用力。将各数值带入得 13、参考资料 1、《机械设计课程大作业指导书》-机械设计课程组-2011年8月； 2、王之栋-《机械设计综合课程设计》-机械工业出版社-2015.