西南大学工学院螺旋千斤顶设计.docxVIP

螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级2010级机制2班设计者潘勇学号2220103222100089指导教师杨玲成绩2012年12月6日螺旋千斤顶设计任务书学生姓名专业年级2010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 =60kN；2、最大升距H =230mm。设计工作量：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；编写设计计算说明书一份。指导教师签名：年月日目录1螺杆的设计与计算31.1螺杆螺纹类型的选择31.2选取螺杆材料31.3确定螺杆直径31.4自锁验算41.6螺杆强度计算51.7稳定性计算51.7.1计算柔度61.7.2计算稳定性62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u72.2.1求螺母高度H72.2.2螺纹工作圈数u72.2.3螺母实际高度H82.3校核螺纹牙强度82.4 结构要求83托杯的设计与计算94手柄设计与计算104.1手柄材料104.3手柄直径dp114.4 结构125底座设计12螺旋千斤顶设计计算及说明结果1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α=30o，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹，它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。1.2选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。1.3确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距p及其它尺寸。d2≥根据国家规定=1.2~2.5，取=1.5（梯形螺纹）；h=0.5p；查教材表5-12，[p]取20Mpa，又由于φ=1.52.5,则[P]可提高20%，所以[P]=(1+20%)×20=24MPa。故，d2≥ =32.7查机械设计手册，d取36mm则p=6mm， d1=29mmd2=33mm1.4自锁验算自锁条件是≤v，式中：为螺纹中径处升角；v为当量摩擦角（当量摩擦角v=arctanv，但为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。查教材表5-12，f取0.09 =arctan(n p / d2)=arctan[ 16/(3.1433)] =3.314°v=arctan（f/cosβ）=arctan[ 0.09/cos(30°/2)]=5.323°故，v-1°满足自锁条件1.5结构如下图（1-2）: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，dk≥dp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0.2~0.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5t。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。其中：1.5t=1.5p=9mmd4=28.5mm D13=(1.7~1.9)d=1.8×36=64.8mm(1.4~1.6)d=1.5×36mm=54mm0.25d=0.25×36mm=9mmd+(6~10)=36+8=44mm1.6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。强度计算方法参阅教材公式(5-47)，ca=≤[]其中扭矩=60×103×tan(3.314°+5.323°) ×33/2N·mm =150377N·mm式中：为螺纹中径处升角，v为当量摩擦角。A=πd2/4=3.14×292/4=660.2查手册表2-7，45钢，=355MPa[]===118.4MPa故，ca==105.9MPa≤[]=118.4MPa满足强度条件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。Fcr / F 2.5 ~ 4螺杆的临界载荷Fcr与柔度λs有关，λs=l/i，为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l＝H+5t+(1.4~1.6)d，i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=d12/4，则(I为螺杆危险截面的轴惯性矩)当螺杆的柔度λs＜40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。1.7.1计算柔度（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和iI===34700==7.25mm（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度ll＝H+5t+(1.4~1.6)d =230+5×6+1.5×36=314mm(3)计算柔度查教材表5-14，μ取2(一端固定，一端自由)λs=l/i==11