螺旋千斤顶设计说明书.docx
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螺旋千斤顶设计说明书
机械设计课程
《螺旋千斤顶》设计说明书
专业
学生姓名
学号
年月曰
一、题目:
螺旋千斤顶
螺旋千斤顶作业任务书
机械设计大空作业
編号
08
原始数据:
题目
设计方案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
最大起重量F
(KN)
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
最大起升高度H
(mm)
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
二、机构简图
三、工作量
1、总装配图一张;
2、计算说明书一份。
四、参考资料
螺旋千斤顶设计指导书
一、目的
(1)
二、题目与设计方案
(1)
3.装配简图
(1)
(11)
四、计算及说明
(1)
五、参考文献
一、目的
1.熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计计算方法;
2.学会运用所学过的知识,解决实际设计中遇到的问题,培养独立工作能力,初步学会综运用所学知识解决材料选择、强度和刚度讣算、制造与装配丄艺等问题;
3.熟悉有关设计资料,学会查阅手册何用国家标准。
2.题目与设计方案
题目:
螺旋千斤顶设计方案:
方案编号
8
最大起重量F(kN)
55
最大起升高度H(mm)
220
三、装配简图
图1
4.计算及说明
计算及说明
结果
1、螺杆的设计与计算
1)螺纹牙型
螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形,千斤顶常用矩形螺纹。
为了获得必要的精度乂便于加工,矩形螺纹常靠内径对中,其配合可选为H8/h8。
山于螺纹在径向的间隙很小,在强度校核时不予考虑。
2)材料
螺杆的材料选用45钢,热处理采用调制处理T235o轴颈处可局部淬硬C42。
3)螺纹直径
螺杆工作时,同时承受压力和扭矩的作用,所以根据紧螺栓链接强度计算公式,有
1v龙Q]
式中[b]为螺杆许用应力。
由参考文献得螺杆许用应力[6=工,屈服强度极限3~5
6=355MPa
ur[355ooremf/4xl.3x55xlO3“
故[b]==88.75MPa,d>—=32.0276mm
41V^x88.75xl06
根据经验公式求得螺距P=^=注兰=8.0069mm
44
根据梯形螺纹最大实体牙型尺寸(GB/T5796.1-2005)
选择P=8mm,所以螺纹牙高度/?
=^=4mm,螺杆直径2
d=心+P=(32.03+8)mm=40.03mm
取d=40mm,故小径dx=32mm,中径d2=36mm
4)自锁检验
考虑到环境温度湿度等不稳定因素,为自锁可鼎,取自锁条其中仔为螺纹中径升角,“为当量摩擦角。
螺纹中径处升角0=arctan-^―=arctan—也巳一=4.0461
7rd27tx36nun
由文献公式知~
p1=arctan■,查表得“=0.12,乂由矩形螺纹知0=0
cosP
所以0=arctan"=arctan°」2二6.8428
COS0
由4.0461。
v6.8428。
—1得#3-1,即满足自锁条件。
5)结构
矩形螺纹配合H8/h8
材料45钢
热处理
C42
螺距P二8mm螺杆直径d=40〃〃"中径d2=36mm小径
d}=32mm
0=4.0461°
C=6.8428满足自锁条件
螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄,因此需要加大直径,其结构见图2。
手柄孔径d}=30.5/n/w
退刀槽直径31.7〃血
宽度1加加
手柄孔径如根据手柄直径dp确定,J,+0.5=30.5mmo
为了便于切制螺纹,螺杆上应有退刀槽,退刀槽的直径应比小约0.2~0.5mm,取退刀槽直径=dx—0.3mm=31.7mm。
退刀槽的宽度取为1.5x8mm=12mmo
为了便于螺杆旋入螺母,螺杆端部应有倒角或制出稍小于山的圆柱形凸台。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱岀,在螺杆的下端必须安置螺钉紧固轴端挡圈(GB/T891-1986),挡圈用螺钉固定在螺杆端部,尺寸见下图。
CX45°
CX45°
使用B型挡圈GB/T891B50,公称直径D=50mm,H=5mm,
d=6・6nvn,D}=13mm.挡圈底部用紧固螺钉螺钉(GB819)M6X30固定在螺杆端部。
6)螺杆的强度校核
螺杆强度校核条件:
=
]]兀d;02/;
其中,5,为当量应力,为螺杆所受转矩。
M=F^-=Ftan(^+/?
r)^
22
=55kNxtan(4.046f+6.8428)x"X;)一"=190.45N”?
故有
L4FyM->
咕后7廿
=4x55x103"
*/rx(0.032〃?
)'
190.45
0.2x(0.032〃『一
=84・913MPgv88・75MPg
即满足强度条件:
av<[a]
7)螺纹牙强度校核
矩形螺纹牙根部剪切和弯曲强度校核公式:
F
t=——<[r]
Trdbz
3Fh—.
7tdbz
式中b为螺纹压根宽度,取b=0.65P=5.2nun,h为螺纹牙高度。
由参考文献铸铁螺母[r]=40MPa,[b]».=45~55MPa。
所以有
r=-1—=>>()()()A,=9.35MP"<40MP"
TTclbz兀x40〃〃〃x5・2mmx9
b”=———=;一=2\.5SMPa<45MP“
ndb^znx40〃"x(5.2mmYx9
螺纹牙强度满足条件。
2、螺母的设计与计算
1)材料
根据表16-1,螺母材料选用铸铁
2)螺纹圈数Z和螺母高度
55000/V
螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出,即
Z>—-—
^d2h[p]
式中,d?
为螺纹中径M为螺纹牙高度,山上文可知力=4〃”;呦为螺纹牙表面许用压力,查表16-2知螺杆许用压力必为13〜1SMPa,这里取"p=1SMPa
F55x10吶
故zn
6=6.75
7td2h[p\ttx0.036/?
zx0.004/?
?
x18x10'Pg
考虑到退刀槽的影响,实际螺纹圈数为
Z'=Z+1.5=6.75+1.5=&25
故取Z・=9
螺母高:
H'=Z'P=9x8/h/h=72mm
3)螺母其它尺寸
螺纹牙强度满足条件 螺母材料: 铸铁 螺纹圈数 Z'=9 螺母高 八牛"沪咛 螺杆一端固定,一端自由,根据表164取//=2。 故计算得 4 2=2x316mmx=79 32mm根据文献⑶表1-1查得碳钢弹性模量范围196~206GPa取E=200GR/。 根据文献[1]优质碳钢的人在100左右,取比例极限b严200MP"粗略计算: 人=7t/A=x/2°QGPf/=99.35o 1忆V200MPa 所以可认为2=79<^ 根据参考文献[2](10-28)螺杆临界载荷 -SI (O.lr0.2)4 ¥ D2 D4 图4 其中Z>2=0・5〃=0.5x40m/n=20mm; D.=2.5〃=2.5x40mm=100mmo D.=20mm D3=100/n/;/ 为了使其与重物接触良好,防止重物滑动,在托杯上表面制出切口和沟纹。 为了防止托杯从螺杆端部脱落,在螺杆上端应装置挡板。 直径6的配合可取Hll/allo 当螺杆转动时,托杯和重物都不转动。 因此,在起重时,托杯底部与螺杆的接触面间有相对滑动。 为了避免过快磨损,一方面需要润滑,另一方面要限制接触面间的压力,其许用压力可取为[P]=17MPa,由此可确定托杯直径》4为 D4>/—+£>;=»()()(]'[+2=67.23咖 Da=68/72/M 4五[p]2Y〃x17x10%取Q=GSimn。 5、手柄设计与计算 1)材料 手柄的材料选用Q235。 手柄材料 Q235 2)手柄长度厶〃 扳动手柄的转矩(图5)必须克服螺纹副的螺纹力矩八和 螺杆与托杯间的摩擦力矩几,即 KL严也,则―二玉空 式中,K为施加于手柄上的臂力,间歇工作时约为150〜250No T{aFxtan(0+/? ')x伞 =55OOONxtan(4.046f+6.8428)x=190.45N/” 2 T2=^(D2+D4)pF 7;=190.45Mn T.=72.6Mh ■ =0.25x(0.02加+0.068/t? )x0.06x55OOON=72.6M” 在有润滑的条件下摩擦系数“=0.05-0.08,此处取//=0.06。 必『、刁+匚190.45M”+72.6Mn,““ 故L>丄一-==1・0522〃7 卩K250N L.>1.0522/n 手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离。 考虑螺杆头部尺寸及手握长度。 取手柄实际长度: 厶.詁,+牛+(50〜150) =1.0522/n+10mm+100mm=1.1622/n 圆整后初步取Lw=\.2nio 千斤顶最小高度/? min=耳+H41.5P+1.5d+1.75J=459mm 初步取 厶=1.2m S不应超过千斤顶的最小高度,需要在手柄上另加套管,套管长度取为800mm,则实际手柄长Lw1=400mm。 实际手柄长 L*=400〃〃”套管长800mm 3)手柄直径© 把手柄看成一个悬臂梁,按弯曲强度确定直径其强度条件为: KLn」KL 减击”则’叫忒 式中,Q]/,为材料的许用弯曲应力,对于Q235的手柄,[a]h= 120MPao 所以d肿=d25()NX1-(b2-=0.02伽 V0.1[cr]/? v0・lxl20MPd 取dp=30mm 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 手柄直径dp=30mm 柄两端应加上挡环,并用螺钉或钏钉固定,其结构见图6。 图6 根据螺钉紧固轴端挡圈(GB/T891-1986),取M38的挡圈,用M6xl6的螺钉固定。 6、底座设计 扌当圈M38 底座常用铸铁(HT100或HT150),铸件的壁厚d取10mm。 为了增加底座的稳定性,底部尺寸应大些,因此,可按1: 5的锥度设计,如图7所示。 D8 图中耳=H+(14~28)mm; 取=220m/n+25mm=245mm D5=D+10=(68+10)mm=78mm; TJ D6=D5+—=78mm+ 220〃? 〃? ~~5 =122mm; 4F 4x55000/V \7rx2.3MPa +(0.118/)2 =21\imn; 式中,[b]“为底座下枕垫物的许用挤压应力。 对于木材,取[b]〃 =2〜2.5MPao D8>£)1=102mm,取£)$=104〃〃"。 7、千斤顶的效率 FP55000^x0.008/n― 77===0.266 2龙(刁+7;)2ttx(190・45M”+72・6N〃2) H\=245mm D5=78mm D6=122mm D? =21\mm q=104〃〃” 千斤顶效率 “=0.266 五、参考文献 [1]陈东祥主编机械制图及CAD基础机械工业出版社 [2]张策主编机械原理与机械设计(第二版)机械工业出版社 [3]王世斌亢一澜主编材料力学高等教育出版社
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- 螺旋 千斤顶 设计 说明书