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1、.螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级机械设计制造及其自动化设 计 者指导教师成绩2013年12月6日.目录1324343.153.283.3103.4103.5112一、螺旋千斤顶设计任务书学生专业年级2011 级机械设计制造及其自动化设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量 F = 30 kN ；2、最大升距 H =170 mm。3设计工作量：1、绘制出总装配图一，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：年月日二、螺旋千斤顶的设计千斤顶一般由底座1，螺杆 4、螺母 5、托杯 10，手柄 7 等零件所组成（见图 11）。螺杆在固定螺
2、母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的， 其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决定的，必要时才进行强度验算。设计的原始数据是：最大起重量F=30kN和最大提升高度 H=170mm。4螺旋千斤顶的设计步骤如下：计算及说明结果51. 螺杆的设计与计算1.1螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角=30o，梯形螺纹的外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺性好，牙根强度高，对中性好，所以选择梯形螺纹，基本牙形按GB/T5796.12005 的规定。1.2选取螺杆材料计算得：螺杆材料选择 45 号钢，查表
3、可知 s = 355MPa、 b= 600MPa。 d220.7mm1.3确定螺杆直径查表得：由耐磨性条件确定螺杆中径d2。该螺纹为梯形螺纹，则可知d 20.8Fd28mm p因选用梯形螺纹且螺母兼作支承，取3.0 。查表可知，滑动螺旋副钢青铜的许用压力 p15MP at5mm代入数据，得d 20.83000020.7mm3.015根据螺杆中径 d2n120.7mm, 按照 GB/T 5796.2-2005 标准，选取螺杆的公称直径 d28mm，螺距 t5mm ，线数 n1 ，螺旋副的摩f0.09擦系数 f0.09 ，螺旋角212。1.4自锁验算自锁条件是 v 。式中： 为螺纹中径处升角；v
4、为当量摩擦角（当量摩擦角6计算及说明结 果v=arctanv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1。arctan nparctan(15)3 1518d 23.142831518 varctanfarctan 0.09v5 19 23coscos1251923 v1满足自锁条件1.5结构（见图 12）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7根据手柄直径 dp 决定， dkdp 十 0.5mm。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 应比螺杆小径 d1 约小 0.20.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5t 。为了便于螺杆旋入
5、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。1.6 螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计T F tan(d2。v )算方法参阅教材公式 (5.28) ，其中扭矩2式中： 为螺纹中径处升角，v 为当量摩擦角。8计算及说明结 果代入数值得：v5 19 23T F tan(v )d 22T 300000.0255螺杆承受扭tan(3 15 18 5 19 23 )57.70N m2矩根据第四强度理论校核螺杆的强度：T
6、57.70 Nm222ca23 2F3 T1F 23 4TAWTAd14457.723.1430000 2375.49MPa22.5222.5由表 5-13 取安全系数 S=4，则许用应力S88MPaca75.49MPaS该螺杆满足强度要求1.7 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。9Fcr / F 2.5 4螺杆的临界载荷 Fcr 与柔度 s 有关， s= l / i螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关L 举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l H+5t+(1.41.6)dI 螺杆危险截面的惯性半径当螺杆的柔度 s40 时，可以不
7、必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。危 险 截 面 面 积A= d12/4 ， 螺 杆 危 险 截 面 的 惯 性 半 径Idi7mmA4螺杆的长度系数2计算及说明结果举起重物后托杯底面到螺母中部的高度l H 5t1.5d 17055 1.5 28237mm螺杆的柔度l2237l 237 mms67.71i7螺杆的临界载荷 Fcr2 EI（1）l ) 2(螺杆危险截面的惯性矩 Id 4（2）64联立（ 1）、（2）两式，并代入数值得：F cr272.6 kNF cr272 .6 kNFcr272.69.1 2.5 4，螺杆满足稳定性要求F30螺杆材料为综上可得 ：所选螺杆材料为 45钢，公称直径d=28mm，中径45钢，d2 =25.5mm，小径 d3 =22.5mm，螺距 t=5mm，线数 n=1。102. 螺母设计与计算d=28mm，2.1 选取螺母材料d2 =25.5mm，螺母材料选用青铜： ZCuAl10Fe3，抗拉强度b 490MPa ，由教d3 =22.5mm，材表 5-12 可知，滑螺旋副钢青铜的许用压力p15MPa 。t=5mm，2.2 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数 un=1螺母高度 H d 2 3 .0 25 .5 mm76 .5 mm
