浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè).doc

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浙江工業(yè)大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì) 螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 目錄 1. 設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………………1 2. 螺桿設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………………………………1 2.1螺桿材料的選擇…………………………………………………………………1 2.2螺桿螺紋類型的選擇……………………………………………………………1 2.3確定螺桿直徑……………………………………………………………………1 2.4自鎖驗(yàn)算…………………………………………………………………………2 2.5螺桿強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………………………2 2.6穩(wěn)定性計(jì)算………………………………………………………………………3 2.7螺桿結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………4 2.8軸端擋圈………………………………………………………………………5 3.螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………………………5 3.1螺母材料的選擇…………………………………………………………………5 3.2確定螺母實(shí)際高度及螺紋實(shí)際工作圈數(shù)………………………………………5 3.3校核螺紋牙強(qiáng)度…………………………………………………………………5 3.4螺母凸緣根部彎曲強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………6 3.5螺母與底座孔配合………………………………………………………………7 4.托杯設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………………………7 5.手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………………………8 5.1手柄材料…………………………………………………………………………8 5.2手柄長(zhǎng)度……………………………………………………………………… 8 5.3手柄直徑……………………………………………………………………… 9 6.底座設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………………………………9 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算及說(shuō)明 結(jié)果 1.設(shè)計(jì)要求 2.螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.1 螺桿材料的選擇 2.2螺桿螺紋類型的選擇 2.3確定螺桿直徑 2.4自鎖性校核 2.5螺桿強(qiáng)度計(jì)算 2.6穩(wěn)定性計(jì)算 2.7螺桿結(jié)構(gòu) 2.8軸端擋圈 3.螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1選取螺母材料 3.2確定螺母實(shí)際高度及螺紋實(shí)際工作圈數(shù) 3.3校核螺紋牙強(qiáng)度 ① 剪切強(qiáng)度 ② 彎曲強(qiáng)度 3.4螺母凸緣根部彎曲強(qiáng)度計(jì)算 3.5螺母與底座孔配合 4.托杯的設(shè)計(jì) 5.手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1手柄材料 5.2手柄長(zhǎng)度LP 5.3手柄直徑 6.底座設(shè)計(jì) 最大起重量F=33 kN 最大起重高度S=180 mm 由于千斤頂?shù)牡淖畲筝d荷F=33kN,低速運(yùn)行，按表5-11【1】螺桿材料選45鋼，并采用調(diào)質(zhì)處理。 按表5-1【1】，選梯形螺紋，牙型為等腰梯形，牙形角=30。梯形螺紋的內(nèi)、外螺紋以錐面貼緊，不易松動(dòng)；工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好，所以選擇梯形螺紋。 千斤頂要求能自鎖，因此采用單線螺紋。 按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)公稱直徑d、螺距P及其它尺寸。 螺紋工作面上的耐磨性條件為 F(N):作用于螺桿的軸向力 (mm):螺紋中徑 h(mm):螺紋工作高度 P(mm):螺紋的螺距 H(mm):螺母的高度 [p](MPa):材料許用壓強(qiáng) 令=H /d2，且螺紋工作圈數(shù)：u=H/P， 對(duì)梯形螺紋，h=0.5P； 值選?。簩?duì)于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，故取=1.2～2.5；這里取=1.2。 查表5-12【1】得滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力[p]為：18～25Mpa。當(dāng)<2.5時(shí)，[p]可提高20%，所以[p]為：21.6～30MPa；這里取[p]=22MPa。 螺桿螺紋中徑： 查表A2【2】（GB/T5796.2—1986、GB/T5796.3—1986） 取： 螺紋中徑d2=29.00mm 螺紋公稱直徑d=32.00mm 螺紋小徑d1=25.00mm 螺紋螺距P=6mm 自鎖條件為: 式中 ： 螺紋升角= 當(dāng)量摩擦角=arctg(f/cosβ)； 摩擦系數(shù)f：0.08～0.10，取f=0.08； 牙側(cè)角 == 根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力，其強(qiáng)度條件為： 螺桿所受扭矩 查表8-17【3】的45鋼=355MPa，由表按表5-13【1】得 （載荷穩(wěn)定時(shí)，許用應(yīng)力取大值） < ，螺桿強(qiáng)度滿足要求。 對(duì)于長(zhǎng)徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向壓力F大于某一臨界值時(shí)，螺桿就會(huì)突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，螺桿承受的軸向力F（單位為N）必須小于臨界載荷（單位為N）。則螺桿的穩(wěn)定性條件為 所以滿足穩(wěn)定性條件。 螺桿上端用于支承托杯并在其中插裝手柄，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dk≥dp+4mm。由后面的計(jì)算可知手柄的直徑dp=25mm，所以dk =25+4=29mm 為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑d1約小0.2～0.5mm。d4=d1-0.4=24.6mm 退刀槽的寬度可取為1.5P=9mm 為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。 為防止螺桿從螺母中滑出，在螺桿下端面應(yīng)加上軸端擋圈：查表GB/T892-1986得螺桿底部軸端擋圈內(nèi)徑6.6mm，外徑50mm，厚5mm；螺栓M620 螺母材料除要有足夠的強(qiáng)度外，還要求在與螺桿材料配合時(shí)摩擦系數(shù)小和耐磨。根據(jù)表5-11【1】 ，螺母材料選青銅。 由螺桿的計(jì)算可知： 螺母內(nèi)螺紋中徑D2=d2=29.00mm 螺母內(nèi)螺紋小徑D1=26.00mm 螺母內(nèi)螺紋大徑D=33.00mm 螺母高度H=d2=34.8mm， 螺紋工作圈數(shù)u=H/P=5.8，u應(yīng)圓整，螺紋實(shí)際工作圈數(shù)=6。 螺母實(shí)際高度=P=66=36mm 螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。 螺紋牙危險(xiǎn)截面剪切強(qiáng)度條件為： b（mm）：螺紋牙根部的厚度，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65P （MPa）:螺母材料的許用切應(yīng)力，查表5-13【1】為30～40Mpa，為40～60MPa 螺母滿足剪切強(qiáng)度要求。 螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件為： 螺母滿足彎曲強(qiáng)度要求。 螺母凸緣根部彎曲強(qiáng)度計(jì)算式： D5=(1.6～1.8)D，D6=（1.3～1.4）D5，a=H/3 D=33mm，取D5=1.7D=56mm，D6=1.3D5 =73mm 代入數(shù)據(jù)計(jì)算： 螺母凸緣根部彎曲強(qiáng)度滿足要求。 螺母壓入底座上的孔內(nèi)，屬于過(guò)盈配合，為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘，緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為6～12mm。 緊定螺釘選：M620（GB/T71-1985） 托杯材料選HT200。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托杯和重物都不作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在起重時(shí)，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對(duì)滑動(dòng)，為了避免過(guò)快磨損，一方面需要潤(rùn)滑，另一方面還需驗(yàn)算接觸面間的壓強(qiáng)。 [p]為許用壓強(qiáng)，取托杯和螺桿材料[p]中較小的一個(gè)，取[p]=22MPa 代入數(shù)據(jù)計(jì)算： 托杯厚度為，在此取10mm 軸端擋圈外徑D=28mm，內(nèi)徑d=5.5mm，高度h=4mm，螺栓M520 托杯高度： 手柄常用材料為Q215或Q235，該千斤頂選用Q215。 扳動(dòng)手柄的力矩： 式中K為人垂直扳手柄的力取K=250N T1:螺旋副間的摩擦阻力矩： T2:托杯與軸端支承面的摩擦力矩： 代入數(shù)據(jù)計(jì)算： 所以 手柄計(jì)算長(zhǎng)度Lp是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實(shí)際長(zhǎng)度還應(yīng)加上 手柄的實(shí)際長(zhǎng)度是： 式中： 為手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q215Q235時(shí)，=120MPa。 手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄端面應(yīng)加上軸端擋圈，并用螺釘固定。因?yàn)槭直木纫蟛桓?，可選用：外徑D=35mm，內(nèi)徑d=6.6mm，厚度h=5mm的軸端擋圈，螺栓M620 底座材料常用HT200，鑄件的壁厚δ不應(yīng)小于8~12mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此將其外形制成1∶10的拔模斜度，厚度在此取10mm，圓形倒角γ=5mm，R=8mm。 螺桿材料為45鋼 單線梯形螺紋 牙型角=30 d=32.00mm d1=25.00mm d2=29.00mm P=6mm =3.77 =4.73 < 滿足自鎖性條件 螺桿強(qiáng)度滿足要求 螺桿滿足穩(wěn)定性條件 dk=29mm d4=24.6mm 螺母材料為青銅 =36mm =6 螺母滿足剪切強(qiáng)度要求 螺母滿足彎曲強(qiáng)度要求 托杯材料為HT200 手柄材料為Q215 取圓整=700mm =25mm 螺栓M620 軸端擋圈D=35mm d=6.6mm h=5mm 底座材料為HT200 拔模斜度1:10 底座厚度 δ=10mm 為底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力，對(duì)于木材為2～2.5MPa，在此取=2.5MPa 參考文獻(xiàn)： 【1】濮良貴，《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版，高等教育出版社 【2】孫毅，《圖學(xué)原理與工程制圖教程》，清華大學(xué)出版社 【3】陳秀寧，《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》第四版，浙江大學(xué)出版社