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1、.计 算 及 说 明主 要 结 果 一、传动方案的确定螺旋千斤顶由螺杆、底座、螺母、手柄和托杯等组成。通过转动手柄使螺杆在固定的螺母中边旋转、边相对底座上升或下降,从而能把托杯上的重物举起或放落。装在螺杆头部的托杯应能自由转动,螺杆下端设置安全挡圈,以防止螺杆全部旋出。螺旋千斤顶应具有可靠的自锁性能。二、 主要设计参数 主要设计参数为A5,即最大起重重量F=26kN,最大起重高度L=160mm。 三、确定螺纹牙型及螺纹基本尺寸3.1螺纹牙型的选择 梯形螺纹的工艺性好,牙根强度高,对中性好。所以选择梯形螺纹牙型。螺杆螺母材料选择钢青铜。3.2螺纹基本尺寸 螺纹中径按螺母螺纹牙面的耐磨性计算,对于
2、梯形螺纹,则有式中值一般取1.22.5,此处取1.2,许用压力经查表得MPa。则mmm。 取螺杆标准中径mm。查表可得螺距P=6mm,牙顶间隙mm。螺杆大径mm。螺杆小径mm。螺母的标准中径mm。螺母大径mm。螺母小径mm。选用梯形螺纹牙型mmmmmmmmmmmm计 算 及 说 明主 要 结 果 四、螺杆的设计计算4.1材料螺杆的常用材料为Q235、Q275、35钢和45钢。此处考虑成本与耐磨性要求,选用经正火或淬火处理的45钢。4.2螺杆结构螺杆上端需用于支承托杯和插装手柄,故此处需要加大直径。其结构如图1所示,图中为最大起重高度,为螺母高度,手柄孔径的大小应根据手柄直径决定,一般取mm。由
3、3.2结论知螺杆小径mm,中径mm,螺距mm,为了便于切制螺纹,应设退刀槽,退刀槽处的直径要比螺纹小径小0.20.5mm,这里取0.5mm。则mm。退刀槽的宽度mm。故此处取mm。为了便于螺杆旋入螺母,螺杆下端应制有倒角,如图1所示。或制成稍小于小径的短圆柱体,如图1所示。图1螺杆选用45钢mmmm计 算 及 说 明主 要 结 果4.3自锁性校核自锁性条件为。螺纹升角 经查表,摩擦因数取0.08,螺纹牙侧角取,当量摩擦角。由于影响摩擦因数的因素很多,其值并不稳定,为保证螺旋起重器有可靠的自锁能力,可取。由上述计算可得,所以自锁性满足要求。 4.4强度校核螺杆工作时,扭矩产生剪应力,轴向力产生正
4、应力,升至最高位置时,载荷分布如图2所示。图2计 算 及 说 明主 要 结 果 螺杆所受扭矩Nmm。 危险剖面的强度MPa查表得45钢的屈服强度可取MPa,故螺杆材料的需用许用应力MPa。按照第四强度理论,危险剖面的强度按校核。这里45MPa71MPa。所以强度满足。 4.5稳定性校核螺杆危险界面惯性半径mm。由3.2知mm,则螺杆头部高度取mm,螺杆最大工作长度mm,长度系数,则柔度mm85mm,故故,所以满足稳定性条件。 五、螺母的设计计算5.1材料 螺母和螺杆旋合工作时,应具有较高的耐磨性和较低的摩擦因数,通常选用螺母材料比螺杆材料硬度低。耐磨性较好的螺母材料有：铸锡青铜ZCuSn10P
5、b1、铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5和铸铝铁青铜ZCuAl10Fe3；当低速、轻载或不经常使用时,也可选用耐磨铸铁或铸铁。这里我们选用铸铝铁青铜,即ZCuAl10Fe3。NmmMPaMPammmmmmmmmmkN螺母选用铸铝铁青铜ZCuAl10Fe3计 算 及 说 明主 要 结 果5.2螺纹牙工作圈数z螺纹牙工作高度mm,螺纹牙工作圈数。考虑到螺纹牙工作圈数越多,载荷分布越不均匀,故螺纹牙工作圈数不宜大于10,故。取。考虑到螺纹杆退刀槽的影响,螺母螺纹牙实际圈数应取。5.3螺母的结构尺寸螺母的结构如图3所示,螺母的高度mm；螺母外径mm；螺母的凸缘外径mm；螺母的凸缘厚度mm。螺母装入底
6、座孔内,配合选取。为防止螺母转动,设置紧定螺钉,其直径取M6。 图3mmmmmmmmmm计 算 及 说 明主 要 结 果5.4螺纹牙强度校核对于梯形螺纹,螺纹牙根部厚度mm；弯曲力臂mm。螺纹牙根部的弯曲应力MPa,查表得螺母材料的许用弯曲应力MPa。由于MPaMPa,故螺纹牙根部抗弯强度满足条件。螺纹牙根部的剪切应力MPa,查表得螺母的许用剪切应力MPa。由于MPaMPa,故螺纹牙根部抗剪强度满足条件。5.5螺母悬置部分强度和螺母凸缘强度校核螺母悬置部分横截面上的拉应力MPa,查表得螺母材料的许用拉应力MPa。由于14MPa33.2MPa,故螺母悬置部分横截面上的抗拉强度满足条件。螺母凸缘支
7、承面上的挤压应力MPa,查表得螺母材料的许用挤压应力MPa。由于7.77MPa60MPa,故螺母凸缘支承面上的挤压强度满足条件。螺母凸缘根部的弯曲应力MPa,查表得螺母材料的需用弯曲应力MPa。由于15.33MPa40MPa,故螺母凸缘根部弯曲强度满足条件。螺母凸缘根部的剪切应力mmmmMPaMPaMPaMPaMPa计 算 及 说 明主 要 结 果MPa,查表得MPa。由于6.9MPa30MPa,故螺母凸缘根部的剪切强度满足条件。六、 托杯的设计计算托杯用以承托重物的,可选用铸铁、铸钢或Q235,此处我们选用Q235。具体结构如图4所示。为防止托杯与重物相对滑动,托杯上表面应制有切口和沟纹。为
8、防止托杯从螺杆端部脱落,螺杆端部应装有挡圈。为防止接触面过快磨损,应校验接触面的压力,首先托杯的尺寸mm；mm。接触面的压力MPa图4MPa托杯选用Q235AmmmmMPa计 算 及 说 明主 要 结 果查表得许用压力MPa。由于10.98MPa13MPa,所以接触面间的压力满足条件。七、 手柄的设计计算7.1材料手柄材料选用Q235A。7.2手柄长度螺旋副的摩擦阻力距kNmm。螺杆端面与托杯之间的摩擦阻力矩手柄长度mm。手柄的计算长度是螺杆中心至人手施力点间的距离。考虑到螺杆头部尺寸及手握的距离,手柄的实际长度应为mm为减小千斤顶的存放空间,一般取实际手柄长度不大于千斤顶的高度。当举重量较大
9、的时候,可在手柄上套一长套管,以增大力臂达到省力的目的。7.3手柄直径把手柄看成一个悬臂梁,按抗弯强度设计,即mm7.4手柄结构为防止手柄从螺杆中滑出,在手柄两端应设有挡圈,如图5所示,并用螺钉固定或铆合。手柄材料选用Q235AkNmmkNmmmmmm计 算 及 说 明主 要 结 果 图5八、 底座的设计计算8.1材料底座材料常选用铸铁HT150、HT200,当起重量大时可选用铸钢。此处我们选用HT150。8.2底座结构底座铸件的厚度不应小于810mm；为增加底座的稳定性,故需将外形制成1：10的斜度,如图6所示,图中 图6底座选用HT150计 算 及 说 明主 要 结 果mm；mm；mm；m
10、m；mm;取mm。九、 螺旋起重器效率计算当螺旋转过一圈后,效率为符合千斤顶的一般要求。十、 设计小结 经过紧张而辛苦的几周的课程设计结束了,看着自己的设计。即高兴又担忧,高兴的是自己的设计终于完成了,担忧的是自己的设计或许存在着一些不足之处。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不可少的过程。千里之行始于足下,这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。 十一、参考资料 1傅燕鸣主编.机械设计课程设计手册.上海：上海科学技术出版社,2013.mmmmmmmmmm /
