螺旋千斤顶设计说明

《螺旋千斤顶》设计计算说明书1螺旋千斤顶设计计算说明书院系专业年级设计者指导教师成绩2016年11月目录《螺旋千斤顶》设计计算说明书21设计任务书.................................................................31.1设计题目：设计螺旋千斤顶（参考下图a）...............................31.2原始数据.............................................................31.3设计工作量...........................................................31.3.1绘制出总装配图一张.............................................31.3.2编写设计计算说明书一份.........................................32计算内容和设计步骤.........................................错误!未定义书签。2.1螺杆的设计与计算.....................................................42.1.1螺杆螺纹类型的选择.............................................42.1.2选取螺杆材料...................................................42.1.3确定螺杆直径...................................................42.1.4自锁验算.......................................................52.1.5结构设计.......................................................52.1.6螺杆强度计算...................................................72.1.7稳定性计算.....................................................82.2螺母设计计算.........................................................92.2.1选取螺母材料...................................................92.2.2确定螺母高度'H及工作圈数'u....................................92.2.3校核螺纹牙强度.................................................92.2.4螺母与底座孔配合..............................................102.3托环的设计与计算....................................................102.3.1托杯材料的选择................................................102.3.2结构设计......................................................112.3.3接触面强度校核................................................102.4手柄的设计计算......................................................122.4.1手柄材料的选择................................................122.4.2计算手柄长度pL................................错误!未定义书签。2.4.3手柄直径pd的确定.............................................132.4.4结构..........................................................132.5底座设计............................................................142.5.1选择底座材料..................................................142.5.2结构设计......................................................142.5.3底座设计计算..................................................143.关于螺旋千斤顶结构设计等的补充说明........................................17参考文献：..................................................................17《螺旋千斤顶》设计计算说明书3设计计算说明书1设计任务书1.1设计题目：设计螺旋千斤顶（参考下图a）1.2原始数据最大起重量F=50kN最大升程H=210mm1.3设计工作量1.3.1绘制出总装配图一张(参考下图b)，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表。1.3.2编写设计计算说明书一份(包括封面、目录、设计任务书、计算内容和设计步骤、参考资料等)。（a）（b）《螺旋千斤顶》设计计算说明书4计算及说明结果2.1螺杆的设计与计算2.1.1螺杆螺纹类型的选择选择梯形螺纹，牙型角α=30˚,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。2.1.2选取螺杆材料螺杆材料的选择螺杆材料常用的有Q235、Q275、40、45、55钢，由于是承受轻载荷，选择45钢，查手册表2-7得355sMPa；查表5-13取安全系数S=4，则[]88.75MPa；螺母材料选用ZCuA19Mn2,查表确定需用压强[P]=15MPa.。2.1.3确定螺杆直径按耐磨性条件确定中径2d计算过程：滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力[p]。][22phHdFPhudFAFp由于2dH，所以有][2phFPd；对于等腰梯形螺纹，Ph5.0，有][8.02pFd，一般取1.2~3.5,所以此处取2.5。带入设计公式，得2dmm选则材料：45钢；取P=15MPa4S355sMPa[]88.75MPa取=2.5《螺旋千斤顶》设计计算说明书5按国家标准查手册表3-7和3-8选择公称直径和螺距为：公称直径d=40mm螺距P=7mm螺杆小径d1=d-8=32mm螺杆中径2d=d-3.5=36.5mm30.984mm2.1.4自锁验算自锁验算条件是vffarctancosarctan为螺纹中径处升角；f:当量摩擦系数；f：摩擦系数；v为当量摩擦角：牙侧角，3。摩擦系数f由查表5-12可知，0.08~0.10f，由于千斤顶的运动速度是很低的，所以摩擦系数按起动时取最大值0..10。darctan2nP=arctan173.1434.5=3.69600.10arctanarctan5.911coscos15f经验算，，满足自锁条件。2.1.5结构设计根据图1-2进行螺母的结构设计（1）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≥dp十0.5mm。（2）为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1约小0.2~0.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5P，取d4=d1-0.5=31.5mm；退刀槽宽度1.5P=10.5mm（3）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。（4）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中径计算初值：2d=37.71mm螺杆尺寸：d=40mmP=7mmd1=32mm2d=36.5mm取：牙侧角：15摩擦系数：0.10fdarctan2nP=3.6960φv=5.9110退刀槽直径：d4=31.5mm退刀槽宽度：1.5P=10.5mm《螺旋千斤顶》设计计算说明书6(GB/T891-1986)50,5DmmHmm，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)820M固定在螺杆端部。2.1.6螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度，强度计算公式为：][)(3)(32222TcaWTAF或][)4(31212dTFAca其中扭矩2)tan(2dFT（上式中为螺纹中径处升角，为当量摩擦角）由已知：F=50kND=50mmH=5mm820M《螺旋千斤顶》设计计算说明书7T=Ftan(Ψ+φv)d2/2=50000*tan(3.6960+5.9110)*36.5/2=15445.25N•mmA=d2241=1046.35mm2则有：)4(13122dTFAca≈47.89MPa[]88.75MPa2.1.7稳定性计算细长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。4~5.2/FFcr螺杆的临界载荷crF与柔度s有关其中ils/；当螺杆的柔度λs＜40时，可以不必进行稳定性校核。该千斤顶一螺母座位支承时，作不完全固定支承，另一端有径向和轴向约束，为固定支承，所以端部职称情况是一端固定，一端不完全固定。故取2l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l＝H+1.5P+(1.4~1.6)d，故按下式计算：l=H+5P+1.5d=210+1.5*7+1.5*40mm=208.5mm螺杆危险截面的惯性矩，64d41I=3.14*324/64mm=51471.85mm4则41dAIi8mm将以上数据代入柔度计算公式，得ils2*208.5/8=52.125＞40故应进行稳定性校核。螺杆选为淬火钢，当s52.125时由公式知：临界载荷40002.01490212dFcrT=15445.24N•mmA=1046.35mm2螺杆计算强度：)14(2231dTFAca=47.89MPa2l=H+5P+1.5d=208.5mmI=51471.85mm441dAIi8mm柔度：ils52.125＞40《螺旋千斤顶》设计计算说明书8=255332.76NFFcrscs5.11﹥2.5~4.0=ss所以经过计算螺杆稳定。2.2螺母设计计算2.2.1选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。此题中选择螺母材料选为ZCuA19Mn2.2.2.2确定螺母高度'H及工作圈数'u螺母高度2'Hd，螺纹工作圈数PuH，考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u=u+1.5(u应圆整)。考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d。螺母高度由下式计算：H=ut具体计算过程如下：螺母高度：H＇=φd2=2.5*36.5mm=91.25mm螺纹工作圈数：u=H＇/P=91.25/7mm=13.04mm考虑退刀槽的影响，取实际工作圈数为'u=u+1.5=13.04+1.5mm=14.54mm'u应