机械设计课程大作业(螺旋千斤顶说明书)

机械设计课程作业设计说明书题目：螺旋传动设计班级：学号：姓名：1目录1、设计题目.....................................................................................................................................22、螺纹、螺杆、螺母设计.............................................................................................................23、耐磨性计算.................................................................................................................................24、自锁性校核.................................................................................................................................35、螺杆强度校核.............................................................................................................................36、螺母螺纹牙强度校核.................................................................................................................37、螺杆的稳定性校核.....................................................................................................................48、螺母外径及凸缘设计.................................................................................................................59、手柄设计.....................................................................................................................................510、底座设计...................................................................................................................................611、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书）...........................................................................612、螺旋千斤顶的效率...................................................................................................................613、参考资料...................................................................................................................................721、设计题目螺旋千斤顶已知条件：起重量Q=37.5KN，最大起重高度H=200mm，手柄操作力P=200N。2、螺纹、螺杆、螺母设计本千斤顶设计采用单头左旋梯形螺纹传动，单头螺纹相比多头螺纹具有较好的自锁性能，且便于加工，左旋符合操作习惯。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45号钢，调质处理。查参考文献得σs=355MPa,σb=600MPa，S=4，［P］=20MPa。剖分式螺母不适用于此，所以选用整体式螺母。由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3。查参考文献得［］=35MPa，b［］=50MPa。托杯和底座均采用HT250材料。3、耐磨性计算查参考文献得[p]=18~25MPa，取[p]=20MPa。按耐磨性条件选择螺纹中径，选用梯形螺纹。由参考文献查得5.2~2.1，取=2.0。由耐磨性条件公式：20.8pQd式中2d——螺杆中径，mm;Q——螺旋的轴向力，37.5KN；——引入系数，=2.0;[p]——材料的许用压力，20MPa;代入数值后有224.5dmm。查参考文献，优先选用第一系列，取公称直径d=28mm，螺距P=8mm，中径d2=25.5mm，小径d1=22.5mm，内螺纹大径D4=28.5mm。3螺母高度H'=d2=51mm，螺母的螺纹工作圈数u='HP=6.410.螺纹牙的工作高度h=0.5P=4mm4、自锁性校核4.73cosvfarctg为保证自锁，取=2.5其中，由相关手册查得0.08,15f5、螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力F和扭转力矩T的作用，根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为：][)16(3)4(311221dTdF式中1d——螺杆螺纹的小径22.5mm；[]——螺杆材料的许用应力(MPa);F——螺杆所受的轴向载荷(N)；T1——螺杆所受转矩，对起重螺旋取T=T1将f=0.09代入数据计算得到：由21()2vdTQtg得1T=122561N·mm，代入公式2311221)16(3)4(dTdF得=87.7MPa，显然符合条件。6、螺母螺纹牙强度校核因为螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。查参考文献得螺母材料的许用切应力MPa40~30][,取][=35MPa；许用弯曲应力[σb]=40~60MPa,取[σb]=50MPa。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：4QDbu式中Q——轴向载荷(N)；D——螺母内螺纹大径(mm);u——螺纹旋合圈数，u取6.4；b——螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p。代入数据计算：11.5MPa即螺母满足剪切强度要求。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：26bbQlDbu式中l——弯曲力臂，其它参数同上。代入数据计算：30.7bbMPa即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。7、螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度H=200mm，则螺杆的最大工作长度'12002HLhl式中'H—螺母高度(mm)，'H=51mm;1h=56~60mm，取1h=56mm；l—螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知，退刀槽l=7.5mm。假设手柄直径为d1=30mm,由尺寸经验公式h1=(1.8~2)d1=54~60mm取h1=56mm,则：L=243.5mm则螺杆的柔度：14dLiL式中——长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取=2；d1——螺纹小径，d1=22.5mm。5i——螺杆危险截面的惯性半径(mm),41dAIi,其中A为危险截面的面积(mm2)。代入数据计算：对于45#钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为：21234010.000134cdF代入数据计算：由压杆稳定条件cscsQSSQ知螺杆满足稳定性要求。8、螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径3D≈1.7d=1.7×28=49mm;螺母凸缘外径4D≈1.43D=1.4×49=68.6mm，取4D=69mm；螺母凸缘厚a=(0.2~0.3)'H=(0.2~0.3)×51=10~15mm，取b=13mm。9、手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩T1和托杯支撑面间的摩擦力矩T2。设加在手柄上的力F1=200N，手柄长度为L，则有F1L=T1+T2。对于T1和T2，有2133tan(')50000*tan(3.315.14)*12256122dTFN·mm，为环形端面，所以2123132)2()]4~2([)2()]4~2([3DDDDfFT根据经验公式，(1.6~1.8)(1.6~1.8)3657.6~64.8Ddmm,取D=60mm;1(0.6~0.8)(0.6~0.8)3621.6~28.8Ddmm，取D1=25mm。托杯材料选择铸铁，手柄选择Q235，摩擦因数f=0.08,则2123132)2()]4~2([)2()]4~2([3DDDDfFT6代入数据得：2T=98.6KN，L=920mm那么手柄长度取L=300mm,加套筒长620mm。手柄直径可按下式计算：30.1pbTd，b—手柄材料的许用弯曲应力，可取b=120MPa。得17.2pdmm。取手柄直径18pdmm。10、底座设计螺杆下落至底面，再留10mm左右的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚mm10。由经验公式，S=(1.5~2)=15~20mm,取S=20mm。D5由结构设计确定，D5=120mm；D4=1.4D5=1.4*120=168mm。结构确定后校核下底面的挤压应力：底面材料选择铸铁HT250，查表得铸铁件壁厚为10~20mm时，MPab100，MPabp)50~40(100*)5.0~4.0()5.0~4.0(][。显然，][pp，底面强度满足设计要求。11、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书）1(14~28)200(14~28)214~228HHmmmmmm，取1220Hmm63(5~10)49(5~10)54~59DDmmmmmm取656Dmm2874195pQDDmm固定托盘用的挡圈螺钉GB/T5783-2000A。螺杆底部挡圈螺钉GB/T5783-2000A。紧定螺钉GB/T71-1985。其余铸造圆角，取R=4mm。螺旋千斤顶装配图见A3图纸。12、螺旋千斤顶的效率/2pQPPL式中：分子上P为螺距，分母上P为人手作用力。将各数值带入得7333750081030.0%2200796.51013、参考资料1、《机械设计课程大作业指导书》-机械设计课程组-2011年8月；2、王之栋-《机械设计综合课程设计》-机械工业出版社-2015.