螺旋千斤顶设计分析说明书.docx
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螺旋千斤顶设计分析说明书
螺旋千斤顶设计分析说
明书
ConlPanyDoCUmentnumber:
WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
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
螺旋千斤顶作业任务书
机械设计大型作业
编号
08
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
一、题目:
螺旋千斤顶
原始数据:
二、机构简图
3.工作量
J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)
三、装配简图…
(1)
四、计算及说明
(1)
五、参考文献・
(11)
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、强度和刚度计算、制造与装配工艺等问题;
3.熟悉有关设计资料,学会查阅手册何用国家标准。
二、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
四、计算及说明
计算及说明
结果
K螺杆的设计与计算
矩形螺纹
1)螺纹牙型
配合H8
螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形,千斤顶常用矩形
∕h8
螺纹。
为了获得必要的精度又便于加工,矩形螺纹常靠内径对
中,其配合可选为H8∕h8o由于螺纹在径向的间隙很小,在企度
材料45钢
校核时不予考虑。
热处理
2)材料
C42
螺杆的材料选用45钢,热处理采用调制处理T235o轴颈处
螺距P=8mm
可局部淬硬C42o
3)螺纹直径
螺杆直径
螺杆工作时,同时承受压力和扭矩的作用,所以根据紧螺栓
d=40〃劝
链接强度计算公式,有
中径
式中[b]为螺杆许用应力。
d2=36mm
由参考文献得螺杆许用应力[b]-V,屈服强度极限
3~5
小径
6=355MPa
=32InIn
⅛[crl--8875MPa〃>∣4xl.3x55xl()_∩776mm
满足自锁条
41V^×88.75×106
件
根据经验公式求得螺距P-%-32∙°276-8.0069mm
手柄孔径
44
根据梯形螺纹最大实体牙型尺寸(GB/T—2005)
选择P=8mm,所以螺纹牙高/1h=—=4mnι,螺杆直径
2
d=心+P=(32.03+8)mm=40.03mm
取=40mm,故小径Jl=32mm,中径〃?
=36〃"
4)自锁检验
考虑到环境温度湿度等不稳定因素,为自锁可靠,取自锁条
件PSQ•-1
其中P为螺纹中径升角,G为当量摩擦角。
螺纹中径处升角ψ=arctan
nP
πd2
Smm
=arctan
πX36mm
=4.0461
由文献公式知
p、=arctan———,查表得“=0.12,又由矩形螺纹知0=0COSβ
所以//=arctan"=arctan0」2二6.8428'cos0
由4.046r<6.8428-1得VSQ'-1,即满足自锁条件。
5)结构
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2o
H∙α-j∣
手柄孔径dk根据手柄直径dp确定,dk≈Clr+0.5=30.5〃""O为了便于切制螺纹,螺杆上应有退刀槽,退刀槽的直径应比
d]小约取退刀槽直径dl=d,-O.3nmι=3↑.7mmq退刀槽的宽度取为1.5XSnIm=12mm。
为了便于螺杆旋入螺母,螺杆端部应有倒角或制出稍小于4的圆柱形凸台。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱出,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。
退刀槽直径31.7〃"〃宽度12/呦σvS[b]满足强度条件螺纹牙强度满足条件螺母材料:
铸铁螺纹圏数螺母高圆柱面配合
H8∕r7
满足稳定性
要求
托杯材料
Q235
手柄材料
Q235
初步取实际手柄长
Lw'=400〃〃”
套管长
80Omm
手柄直径挡圈M38千斤顶效率
使用B型挡圈GB/T891B50,公称直径D=50mm,H=5mm,
d=6.6mm,Dl=∖3mmo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:
其中,σv为当量应力,为螺杆所受转矩。
故有
即满足强度条件:
σv≤[σ]
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:
式中b为螺纹压根宽度,取b=O.65P=5.2〃"“,力为螺纹牙高度。
由参考文献铸铁螺母[τ]=40MPa9[σ]w=4555MPao
所以有
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/T
螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出,即
式中,〃2为螺纹中径;〃为螺纹牙高度,由上文可知h=4nmn帀]为螺纹牙表面许用压力,查表16-2知螺杆许用压力PP为13〜\8MPa,这里取PP=1SMPa
故Zn—-——==6.75
πd2h[p∖π×0.036〃?
X0.004π?
×18×10Pa
考虑到退刀槽的影响,实际螺纹圈数为故取Z,=9
F55xl0'/V
螺母高:
H'=Z'P=9×Snvn=Hmm
3)螺母其它尺寸
螺母其它尺寸见图3o
其中D=(1.6~1.8)〃,取D=1Jd=1.7×40mm=68mm;
Dl=(1.3〜1A)D,取Dl=I.5D=1.5×68mm=102/?
?
//?
;
H,12mmCIa=——==24nιmQ
33
>1
2I
∠I
%
•I
彳丨Z!
1
<■■■
r
2X45*
Id
—j
∖^-
图3
4)螺母与底座的配合
螺母压入底座上的孔内,圆柱面配合采用H8∕r7o为了安装简便,应在螺母下端和底座孔上端加工出倒角。
为了防止螺母转动,还应安置紧定螺钉,根据开槽锥端紧定螺钉(GB/T71—1985),选取Ml0。
3、螺杆稳定性验算
计算螺杆柔度时,螺杆最大受压长度/可按将重物举到最大起升高度后,托杯底面到螺母中部的高度计算,即
故有
对于承载机械常用安全系数法校核压杆稳定性。
等截面中心压杆稳定条件:
S=^≥Sc
Γ
式中P为螺杆的临界载荷,S为规定的稳定安全系数。
由于螺杆为非等截面杆,现根据螺杆危险截面将其简化为以螺纹小径为参考尺寸的等截面圆柱杆,则其压杆柔度:
螺杆一端固定,一端自由,根据表16-4取“=2。
故计算得
”4
λ=2×316mιn×=79
32mm
根据文献[3]表1_1查得碳钢弹性模量范围196~206GPα
取E=20QGPaQ根据文献[1]优质碳钢的入在100左右,取比例极限σ,≈200MPd紐略计算:
≡=-
所以可认为λ=19<λy
根据参考文献[2](10-28)螺杆临界载荷根据参考文献[2]起重螺获的稳定安全系数范围2・5〜4,因而螺杆满足稳定性要求。
207.5
SSkN
=3.8
4、托杯的设计与计算
托杯用来承托重物,用碳钢模锻制成,材料取为Q235o其结构尺寸见图4。
~4j
6-J-12
图4
其中2=0.5J=0.5X40∕π∕?
?
=20mm;
D3=2・5d=2.5×40∕h∕?
?
=100〃〃〃。
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Zλ的配合可取H11∕a11o
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[何二17MPa,由此可确定托杯直径£>4为
取D4=6SmnιO
5、手柄设计与计算
1)材料
手柄的材料选用Q235o
2)手柄长度5
扳动手柄的转矩KS(图5)必须克服螺纹副的螺纹力矩7;和螺杆与托杯间的摩擦力矩八,即
KLP≥1∖+T2,则∆z,≥⅛
式中,K为施加于手柄上的臂力,间歇工作时约为150〜250N。
在有润滑的条件下摩擦系数“=:
此处取μ=0.06o
手柄计算长度厶“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:
圆整后初步取ZV=I.2nιO
千斤顶最小高度Λιnin=W1+Λ∕,+1.5P+1.Sd+1.75〃=459mm
厶W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80OmrT1,则实际手柄长LW,=40Ommo
3)手柄直径心
把手柄看成一个悬臂梁,按弯曲强度确定直径心,其强度条件为:
式中,[b]/,为材料的许用弯曲应力,对于Q235的手柄,[σ]h=
120MPao
取(JP=30〃〃〃
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,在手柄两端应加上挡环,并用螺钉或钾钉固定,其结构见图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
底座常用铸铁(HTlOO或HT150),铸件的壁厚5取Iomm。
为了增加底座的稳定性,底部尺寸应大些,因此,可按仁5的锥度设计,如图7所示。
08
图中0=H+(14~28)mm;
取Hl=22Omm+25mm=245mm
D5=£)+1O=(68+10)mιn=7Smm;
TJ
D6=D5+—=7Smm+
220Inm
^^5^^
=122mm
I4F
Qgp
÷^6=
4×55000/V
∖π×2.3MPa
+(0.118加)2
=21∖nmι:
式中,[σ]p为底座下枕垫物的许用挤压应力。
对于木材,取[b]p=2〜。
D8≥Dl=102〃〃”,取Z¾=104mmQ
7、千斤顶的效率
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 分析 说明书