螺旋千斤顶设计说明书.doc

螺旋千斤顶
设计计算说明书
院系工程技术学院
专业年级机械设计制造及其自动化
设计者
指导教师
成绩
2013年 12月 6 日
目录
1 螺旋千斤顶设计任务书……………………………………………3
2 作业目的……………………………………………………………4
3 螺旋千斤顶的设计…………………………………………………4
螺杆的设计与计算………………………………………………5
螺母设计与计算…………………………………………………8
托杯的设计与计算………………………………………………10
手柄设计与计算…………………………………………………10
底座设计…………………………………………………………11
一、螺旋千斤顶设计任务书
学生姓名
专业年级
2011级机械设计制造及其自动化
设计题目: 设计螺旋千斤顶
设计条件:
1、最大起重量F = 30 kN;
2、最大升距H =170 mm。
设计工作量:
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;
编写设计计算说明书一份。
指导教师签名: 年月日
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F=30kN和最大提升高度H=170mm。
螺旋千斤顶的设计步骤如下:
计算及说明
结果
1. 螺杆的设计与计算
螺杆螺纹类型的选择
螺纹有矩形、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=30º,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动,工艺性好,牙根强度高,对中性好,所以选择梯形螺纹,基本牙形按GB/—2005的规定。
选取螺杆材料
螺杆材料选择45号钢,查表可知σs = 355MPa、σb= 600MPa。
确定螺杆直径
由耐磨性条件确定螺杆中径d2。
该螺纹为梯形螺纹,则可知
因选用梯形螺纹且螺母兼作支承,取。查表可知,滑动螺旋副钢—青铜的许用压力
代入数据,得
根据螺杆中径,按照GB/T -2005标准,选取螺杆的公称直径,螺距,线数,螺旋副的摩擦系数,螺旋角。
自锁验算
自锁条件是y ≤rv 。
式中:y为螺纹中径处升角;rv为当量摩擦角(当量摩擦角
计算得:
查表得:
计算及说明
结果
rv=arctanmv,为保证自锁,螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。3°15'18″
5°19'23″
∴1°
∴满足自锁条件
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,dk≥。为了便于切制螺纹,螺纹上端应设有退刀槽。~。。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。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出,在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986),挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。

对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计算方法参阅教材公式(),其中扭矩
式中:y为螺纹中径处升角,为当量摩擦角。
计算及说明
结果
代入数值得:
根据第四强度理论校核螺杆的强度:
由表5-13取安全系数S=4,则许用应力
∴该螺杆满足强度要求

细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳,为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。
Fcr / F ³ ~ 4
螺杆的临界载荷Fcr与柔度λs有关,λs=m l/i
m—螺杆的长度系数,与螺杆的端部结构有关
L—举起重物后托杯底面到螺母中部的高度,可近似取l=H+5t+(~)d
I——螺杆危险截面的惯性半径
当螺杆的柔度λs<40时,可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。
危险截面面积A=pd12/4,螺杆危险截面的惯性半径
螺杆的长度系数
螺杆承受扭矩
计算及说明
结果
举起重物后托杯底面到螺母中部的高度
∴螺杆的柔度
螺杆的临界载荷(1)
螺杆危险截面的惯性矩(2)
联立(1)、(2)两式,并代入数值得:

∴,螺杆满足稳定性要求
综上可得:所选螺杆材料为45钢,公称直径d=2