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1、螺旋千斤顶设计任务书学生姓名陈嵩专业年级10 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 F = 40 kN；2、最大升距 H =190 mm。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： 2012 年 月螺旋千斤顶螺旋千斤顶设计计算说明书设计计算说明书院 系 工程技术学院 专业年级 2010 级车辆工程 设 计 者 陈 嵩 指导教师 李华英 成 绩 2012 年 12 月 13 日螺旋千斤顶设计计算说明书1目录目录1 1螺杆的设计与计算螺杆的设计与计算21.1 螺杆螺纹类型的选择 21.2 选取螺杆材
2、料 21.3 确定螺杆直径 21.4 自锁验算 31.5 结构 31.6 螺杆强度校核 51.7 螺杆的稳定性计算 62.2. 螺母设计与计算螺母设计与计算72.1 选取螺母材料 72.2 确定螺母高度 H及螺纹工作圈数 u 72.3 校核螺纹牙强度 82.4 结构要求 93.3. 托杯的设计与计算托杯的设计与计算94.4. 手柄设计与计算手柄设计与计算 114.1 手柄材料114.2 手柄长度 Lp 114.3 手柄直径 dp 124.4 结构125.5. 底座设计底座设计 13螺旋千斤顶设计计算说明书2设计与说明结果1 螺杆的设计与计算1.11.1 螺杆螺纹类型的选择螺杆螺纹类型的选择螺纹
3、有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。螺纹选用梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角 =30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按 GB/T5796.12005的规定。1.21.2 选取螺杆材料选取螺杆材料螺杆材料常用 Q235、Q275、40、45、55 等。选择 45 钢。1.31.3 确定螺杆直径确定螺杆直径根据教材式（5-42)得2phFPd对于梯形螺纹，h=0.5P，则8 . 02pFd对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取，此处取。5 . 22 . 12 . 1因为千斤顶的螺杆和螺母的相对滑动速度为低速，查表 5-
4、12，取p=18MPa。故mmmmd43.34182 . 110408 . 032由课程设计手册，查标准 GB/T 5796.2-2005 与 GB/T 5796.3-2005，得公称直径 d=40mm螺距 P=7mm内螺纹大径 D=41mm螺纹：梯形螺纹螺杆材料：45 钢d=40mmP=7mmD=41mm螺旋千斤顶设计计算说明书3外螺纹小径 d1=32mm内螺纹小径 D1=33mm内外螺纹中径 d2=D2=36.5mm1.41.4 自锁验算自锁验算对传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故。螺旋副的自锁条件为vvffarctancosarctan式中：为螺纹升角；为当量摩擦角；为螺
5、旋副的当量摩擦系vvf数，为摩擦系数，为牙侧角。f根据材料和滑动速度查表 5-12，取 ，对于牙型角09. 0f的等腰梯形螺纹，其牙侧角，则 30152 49. 35 .3671arctanarctan2dnP32. 515cos09. 0arctancosarctanf v因为，所以自锁性可以保证。32. 4149. 3v1.51.5 结构结构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，dkdp十 0.5mm，由后计算可知dp=27mm，所以取 dk=28mm。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
6、杆小径 d1约小 0.20.5mm，取 d4=d1-0.5=31.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5p。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。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(GB/T891-1986)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。d1=32mmD1=33mmd2=36.5mmD2=36.5mm49. 332. 5vdk=28mmd4=31.5mm螺旋千斤顶设计计算说明书4如图 1-2，则有退刀槽宽度 1.5P=10.5mmD13=(1.71.9)d=6876mm，取 D13=70mm(1.41.6)d=5664m
7、m，取 1.5d 即 60mmH+H=190+56=246mm(H为后面计算得）螺钉外径 0.25d=10mm挡圈外径 d+(610)=4650mm1.5P=10.5mmD13=70mm1.5d=60mmH+H=246mm螺旋千斤顶设计计算说明书5根据 GB/T891-1986，选取挡圈 GB/T891 B50，公称直径 D=50mm，H=5mm根据 GB/T68-2000，选取螺钉 GB/T68 M616，螺纹规格 d=M6，公称长度 l=16mm1.61.6 螺杆强度校核螺杆强度校核对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。其强度条件为 212431 dTFAca其中扭矩 挡圈：G
8、B/T891 B50螺钉：GB/T68 M616T=113140.4。2)tan(2dFTv螺旋千斤顶设计计算说明书6式中：为螺纹中径处升角，v为当量摩擦角。mmNmmNT4 .11314025 .36)32. 549. 3tan(40000因为 45 钢的屈服强度，取安全系数 S=4，故：MPas350MPaMPa Ss5 .8743502222 12 .8043244mmmmdA则3 .58324 .11314043400002 .80412 2MPaca满足强度条件。1.71.7 稳定性计算稳定性计算细长的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。scrs
9、cSFFS/式中：为螺杆稳定性的计算安全系数；为螺杆稳定性安scSsS全系数，对于传导螺旋；为螺杆的临界载荷，0 . 45 . 2scScrFN。螺杆的临界载荷与柔度s有关crFsils/式中：为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关； 为举起重物l后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取； 为dpHl)6 . 14 . 1 (5i螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积，则4/2 1dA（I 为螺杆危险截面的轴惯性矩）41d AIi当螺杆的柔度时，可以不必进行稳定性校核。40s螺杆一端固定，一端自由，则长度系数00. 2NmmMPas350 MPa5 .87MPaca3 .58mml285螺旋千斤顶
10、设计计算说明书7，取mmmml28928140)6 . 14 . 1 (75190mml2854444 185.514716432 64mmmmdImmmmdi8432 41则，4025.7182852il所以需要进行稳定性校核。临界载荷可按欧拉公式计算，即crF 22lEIFcr式中：E 为螺杆材料的拉压弹性模量，。MPaE51006. 2所以有NNFcr26.322097285285.514711006. 2252 405. 84000026.322097scS所以，满足稳定性条件。2 螺母的设计与计算2.12.1 选取螺母材料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
11、或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。这里选用螺母材料为 ZCuSn10Pl。2.22.2 确定螺母高度确定螺母高度 H H 及螺纹工作圈数及螺纹工作圈数 u u螺母高度mmmmdH8 .435 .362 . 12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NFcr26.32209705. 8scS螺母材料：ZCuSn10Pl螺旋千斤顶设计计算说明书8改选螺母材料或加大 d。螺纹工作圈数1026. 678 .43PuH考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数 u = u+1.5(u应圆整)。所以，u=u+1.5=6.26+1.5=7.76圆整得，u=8螺母高度 H= uP=8
12、7mm=56mm2.32.3 校核螺纹牙强度校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图 13。螺纹牙危险截面的剪切强度条件为DbuF螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为62buDbFl式中：b 为螺纹压根部的厚度，mm，对于矩形螺纹，对于梯形螺纹，b=0.65P，P 为螺纹螺距；为弯曲力臂，mm，；l22DDl为螺母材料的许用切应力，MPa； 为螺母材料的许用弯曲应力，MPa。 b因为螺母材料为青铜，查表知其=3040MPa，=4060MPa，取 b=35MPa，=50MPa。 bmmmmmmlmmb25. 225 .364155. 4765. 0带入校核
13、公式：u=8H=56mmMPaMPa 31.2553. 8 螺旋千斤顶设计计算说明书931.25855. 44125. 240000653. 8855. 4414000022bMPammmmmmNMPammmmN满足强度条件。2.42.4 结构结构螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用或等配78 rH 78 nH合，这里选择配合。78 rH为了安装简便，需在螺母下端（图 13）和底座孔上端（图 17）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图 11） ，紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为 612mm。选用紧定螺钉 GB/T 71 M625。mmammmmHaDmmDDmmDmmDD1967.183/563/mm959891)4 . 13 . 1 (708 .736 .65)8 . 16 . 1 (43433，取，取，取配合：78 rH紧定螺钉：GB/T 71 M625mmD703mmD954mma19托杯材料：Q235 钢螺旋千斤顶设计计算说明书103 托
