螺旋千斤顶大作业.docx
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螺旋千斤顶大作业.docx
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螺旋千斤顶大作业
螺旋千斤顶设计任务书
学生姓名
颜克庭
专业年级
2011级车辆工程
设计题目:
设计螺旋千斤顶
设计条件:
1、最大起重量FQ=50kN;
2、最大升距h=210mm。
设计工作量:
1、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;
2、编写设计计算说明书一份。
指导教师签名:
年月日
机构简图:
螺旋千斤顶设计说明书
设计内容
计算及说明
结果
1.螺杆的设计与计算
2.螺母的设计与计算
3.螺杆稳定性计算
4.托杯的设计与计算
5.手柄的设计与计算
6.底座的设计与计算
7.千斤顶的效率
螺旋千斤顶主要零件:
螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
设计的原始数据:
最大起重量F=50KN、最大升起高度H=210mm。
螺旋千斤顶的设计步骤如下:
1.螺杆的设计与计算:
(1)螺纹的牙型
选用矩形螺纹,采用内径对中,配合选H8/h8,在计算强度时不考虑螺纹的径向间隙。
(2)螺杆的材料
选用45钢
(3)螺杆的直径
螺杆工作时,同时受压力和转矩的作用,因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径,即
其中:
螺杆许用应力
查阅资料得:
45号钢屈服极限
取安全系数
于是,
螺纹内径满足:
=26.27mm
螺距
mm
参考梯形螺纹标准,取P=6mm
进而确定螺纹的工作高度
mm
螺纹大径
mm
圆整后,取d=36mm
因此,
mm
(4)自锁验算:
当量摩擦角
由于螺杆和螺母的材料分别取45钢和锡青铜,因此取
又因为矩形螺纹牙顶角
所以,
螺纹中径
mm
螺纹中径升角
arctan
=arctan
=
满足
因此,满足自锁条件,自锁可靠。
(5)螺杆结构:
螺杆上端用于支撑托杯和在其中插装手柄,因此需加大直径,其结构见图1。
图1
手柄孔径
根据手柄直径
决定,
(后面给出)。
为了便于切制螺纹,螺纹上端切有退刀槽,退刀槽的直径比
小
,宽度为1.5P=1.5
6=9mm。
所以,退刀槽尺寸为:
螺杆下端切有倒角,以便于螺杆旋入螺母,倒角尺寸为
。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱出,在螺杆下端安置了钢制挡圈,挡圈用螺钉固定在螺杆端部。
挡圈直径为
mm
挡圈厚度6~12mm取8mm
螺钉直径为
mm
选取
开槽沉头螺钉。
(6)强度校核:
螺杆工作时承受轴向压力
和转矩
的联合作用,根据第四强度理论求出其危险截面的当量应力,令其满足
其中,
所以,
=
=82.31(MPa)<[
]=120MP
因此,强度符合强度要求。
2.螺母的设计与计算:
(1)材料:
锡青铜牌号:
ZCuSn10Pb1
(2)螺纹圈数:
其中螺纹中径
,螺纹牙高度h=3mm,螺纹牙表面许用压强
取
。
代入上式,得
因此,取Z=7
考虑到退刀槽的影响,实际螺纹圈数
=8.5
螺母高
(3)螺纹其它尺寸:
见图2
图2
mm取D=58mm
mm取
76mm
(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
。
螺母下端和底座孔上端均加工出倒角,倒角尺寸为
。
同时安置紧定螺钉防止螺母转动,紧定螺钉选用
的开槽锥端紧定螺钉。
3.螺杆稳定性计算:
螺杆稳定性条件为
式中,
为螺杆稳定性计算安全因数;
为螺杆稳定性安全因数(
),
为螺杆的临界载荷。
先计算螺杆的长细比
其中,长度系数
螺杆最大受压长度
螺杆危险截面惯性半径
所以,
对于
淬火钢
进而可得
由于螺杆稳定性安全因数
=2.5~4,所以螺杆稳定性合格。
4.托杯的设计与计算:
(1)材料:
选用Q235碳钢,模锻制造。
(2)托杯结构,见图3.
取壁厚
托杯高(1.5~1.8d),
所以托杯高=1.6d=57.6mm取58mm
直径
取
取
图3
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,挡板尺寸
,螺钉选用
六角头全螺纹螺栓。
直径
的配合为
。
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,取其许用压力为
由此可确定托杯直径
=60.57(mm)
取
mm
5.手柄的设计与计算:
(1)材料:
Q235碳钢
(2)手柄长度
:
扳动手柄的转矩
必须克服螺纹副的螺纹力矩
和螺杆与托杯间的摩擦力矩
,即
则
式中,K为施加于手柄上的臂力
,为满足大
多数人的使用,设计中取K为
。
=131.04(
)
式中,
。
所以,手柄计算长度满足
=966.45mm
考虑到螺杆头部尺寸及手握长度的影响,手柄实际长度为
=1096.95mm
不应超过千斤顶的最小高度,所以将手柄实际长度改为
,另外加套筒,套筒长800mm。
(3)手柄直径:
式中,
为材料的许用弯曲应力,对于Q235的手柄,
所以,
取
则螺杆上手柄孔径
(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,并用螺钉固定,其结构见图4。
图4
固定螺钉选用
开槽沉头螺钉。
6.底座的设计与计算:
(1)材料:
HT100铸铁
(2)尺寸设计:
见图5,取壁厚
,锥度按照
设计。
各部分尺寸为:
图5
为方便取D7=194mm。
式中,
为底座下枕垫物的许用挤压应力。
以下枕垫物为木材考虑,
。
因为
所以,取
7、千斤顶的效率:
(一般
<0.3)
因此,设计效率符合要求。
原始数据
F=50KN
H=210mm
配合选H8/h8
螺杆材料选45钢
P=6mm
h=3mm
d=36mm
mm
mm
=
满足自锁条件
挡圈厚度8mm
挡圈螺钉:
满足强度要求
材料:
锡青铜
Z=7
=17mm
D=58mm
76mm
紧定螺钉
螺杆稳定性合格
材料:
Q235碳钢
托杯高58mm
mm
材料:
Q235碳钢
材料:
HT100铸铁
D7=194mm
效率符合要求
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- 螺旋 千斤顶 作业