螺旋千斤顶设计说明书文档格式.docx
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60
65
最大起升高度H
(mm)
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
二、机构简图
三、工作量
1、总装配图一张;
2、计算说明书一份。
四、参考资料
螺旋千斤顶设计指导书
一、目的
(1)
二、题目与设计方案
(1)
3.装配简图
(1)
(11)
四、计算及说明
(1)
五、参考文献
一、目的
1.熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计计算方法;
2.学会运用所学过的知识,解决实际设计中遇到的问题,培养独立工作能力,初步学会综运用所学知识解决材料选择、强度和刚度讣算、制造与装配丄艺等问题;
3.熟悉有关设计资料,学会查阅手册何用国家标准。
2.题目与设计方案
题目:
螺旋千斤顶设计方案:
方案编号
最大起重量F(kN)
最大起升高度H(mm)
三、装配简图
图1
4.计算及说明
计算及说明
结果
1、螺杆的设计与计算
1)螺纹牙型
螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形,千斤顶常用矩形螺纹。
为了获得必要的精度乂便于加工,矩形螺纹常靠内径对中,其配合可选为H8/h8。
山于螺纹在径向的间隙很小,在强度校核时不予考虑。
2)材料
螺杆的材料选用45钢,热处理采用调制处理T235o轴颈处可局部淬硬C42。
3)螺纹直径
螺杆工作时,同时承受压力和扭矩的作用,所以根据紧螺栓链接强度计算公式,有
1v龙Q]
式中[b]为螺杆许用应力。
由参考文献得螺杆许用应力[6=工,屈服强度极限3~5
6=355MPa
ur[355ooremf/4xl.3x55xlO3“
故[b]==88.75MPa,d>
—=32.0276mm
41V^x88.75xl06
根据经验公式求得螺距P=^=注兰=8.0069mm
44
根据梯形螺纹最大实体牙型尺寸(GB/T5796.1-2005)
选择P=8mm,所以螺纹牙高度/?
=^=4mm,螺杆直径2
d=心+P=(32.03+8)mm=40.03mm
取d=40mm,故小径dx=32mm,中径d2=36mm
4)自锁检验
考虑到环境温度湿度等不稳定因素,为自锁可鼎,取自锁条其中仔为螺纹中径升角,“为当量摩擦角。
螺纹中径处升角0=arctan-^―=arctan—也巳一=4.0461
7rd27tx36nun
由文献公式知~
p1=arctan■,查表得“=0.12,乂由矩形螺纹知0=0
cosP
所以0=arctan"
=arctan°
」2二6.8428
COS0
由4.0461。
v6.8428。
—1得#3-1,即满足自锁条件。
5)结构
矩形螺纹配合H8/h8
材料45钢
热处理
C42
螺距P二8mm螺杆直径d=40〃〃"
中径d2=36mm小径
d}=32mm
0=4.0461°
C=6.8428满足自锁条件
螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄,因此需要加大直径,其结构见图2。
手柄孔径d}=30.5/n/w
退刀槽直径31.7〃血
宽度1加加
手柄孔径如根据手柄直径dp确定,J,+0.5=30.5mmo
为了便于切制螺纹,螺杆上应有退刀槽,退刀槽的直径应比小约0.2~0.5mm,取退刀槽直径=dx—0.3mm=31.7mm。
退刀槽的宽度取为1.5x8mm=12mmo
为了便于螺杆旋入螺母,螺杆端部应有倒角或制出稍小于山的圆柱形凸台。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱岀,在螺杆的下端必须安置螺钉紧固轴端挡圈(GB/T891-1986),挡圈用螺钉固定在螺杆端部,尺寸见下图。
CX45°
使用B型挡圈GB/T891B50,公称直径D=50mm,H=5mm,
d=6・6nvn,D}=13mm.挡圈底部用紧固螺钉螺钉(GB819)M6X30固定在螺杆端部。
6)螺杆的强度校核
螺杆强度校核条件:
=
]]兀d;
02/;
其中,5,为当量应力,为螺杆所受转矩。
M=F^-=Ftan(^+/?
r)^
22
=55kNxtan(4.046f+6.8428)x"
X;
)一"
=190.45N”?
故有
L4FyM->
咕后7廿
=4x55x103"
*/rx(0.032〃?
)'
190.45
0.2x(0.032〃『一
=84・913MPgv88・75MPg
即满足强度条件:
av<
[a]
7)螺纹牙强度校核
矩形螺纹牙根部剪切和弯曲强度校核公式:
F
t=——<
[r]
Trdbz
3Fh—.
7tdbz
式中b为螺纹压根宽度,取b=0.65P=5.2nun,h为螺纹牙高度。
由参考文献铸铁螺母[r]=40MPa,[b]»
.=45~55MPa。
所以有
r=-1—=>
>
()()()A,=9.35MP"
<
40MP"
TTclbz兀x40〃〃〃x5・2mmx9
b”=———=;
一=2\.5SMPa<
45MP“
ndb^znx40〃"
x(5.2mmYx9
螺纹牙强度满足条件。
2、螺母的设计与计算
1)材料
根据表16-1,螺母材料选用铸铁
2)螺纹圈数Z和螺母高度
55000/V
螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出,即
Z>
—-—
^d2h[p]
式中,d?
为螺纹中径M为螺纹牙高度,山上文可知力=4〃”;
呦为螺纹牙表面许用压力,查表16-2知螺杆许用压力必为13〜1SMPa,这里取"
p=1SMPa
F55x10吶
故zn
6=6.75
7td2h[p\ttx0.036/?
zx0.004/?
?
x18x10'
Pg
考虑到退刀槽的影响,实际螺纹圈数为
Z'
=Z+1.5=6.75+1.5=&
故取Z・=9
螺母高:
H'
=Z'
P=9x8/h/h=72mm
3)螺母其它尺寸
<
rv<
[cr]满足强度条件
螺纹牙强度满足条件
螺母材料:
铸铁
螺纹圈数
=9
螺母高
八牛"
沪咛
螺杆一端固定,一端自由,根据表164取//=2。
故计算得
2=2x316mmx=79
32mm根据文献⑶表1-1查得碳钢弹性模量范围196~206GPa取E=200GR/。
根据文献[1]优质碳钢的人在100左右,取比例极限b严200MP"
粗略计算:
人=7t/A=x/2°
QGPf/=99.35o
1忆V200MPa
所以可认为2=79<
^
根据参考文献[2](10-28)螺杆临界载荷
-SI
(O.lr0.2)4
¥
D2
D4
图4
其中Z>
2=0・5〃=0.5x40m/n=20mm;
D.=2.5〃=2.5x40mm=100mmo
D.=20mm
D3=100/n/;
/
为了使其与重物接触良好,防止重物滑动,在托杯上表面制出切口和沟纹。
为了防止托杯从螺杆端部脱落,在螺杆上端应装置挡板。
直径6的配合可取Hll/allo
当螺杆转动时,托杯和重物都不转动。
因此,在起重时,托杯底部与螺杆的接触面间有相对滑动。
为了避免过快磨损,一方面需要润滑,另一方面要限制接触面间的压力,其许用压力可取为[P]=17MPa,由此可确定托杯直径》4为
D4>
/—+£
;
=»
()()(]'
[+2=67.23咖
Da=68/72/M
4五[p]2Y〃x17x10%取Q=GSimn。
5、手柄设计与计算
手柄的材料选用Q235。
手柄材料
Q235
2)手柄长度厶〃
扳动手柄的转矩(图5)必须克服螺纹副的螺纹力矩八和
螺杆与托杯间的摩擦力矩几,即
KL严也,则―二玉空
式中,K为施加于手柄上的臂力,间歇工作时约为150〜250No
T{aFxtan(0+/?
'
)x伞
=55OOONxtan(4.046f+6.8428)x=190.45N/”
T2=^(D2+D4)pF
7;
=190.45Mn
T.=72.6Mh
■
=0.25x(0.02加+0.068/t?
)x0.06x55OOON=72.6M”
在有润滑的条件下摩擦系数“=0.05-0.08,此处取//=0.06。
必『、刁+匚190.45M”+72.6Mn,““
故L>
丄一-==1・0522〃7
卩K250N
L.>
1.0522/n
手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离。
考虑螺杆头部尺寸及手握长度。
取手柄实际长度:
厶.詁,+牛+(50〜150)
=1.0522/n+10mm+100mm=1.1622/n
圆整后初步取Lw=\.2nio
千斤顶最小高度/?
min=耳+H41.5P+1.5d+1.75J=459mm
初步取
厶=1.2m
S不应超过千斤顶的最小高度,需要在手柄上另加套管,套管长度取为800mm,则实际手柄长Lw1=400mm。
实际手柄长
L*=400〃〃”套管长800mm
3)手柄直径©
把手柄看成一个悬臂梁,按弯曲强度确定直径其强度条件为:
KLn」KL
减击”则’叫忒
式中,Q]/,为材料的许用弯曲应力,对于Q235的手柄,[a]h=
120MPao
所以d肿=d25()NX1-(b2-=0.02伽
V0.1[cr]/?
v0・lxl20MPd
取dp=30mm
4)手柄结构
手柄插入螺杆上端的孔中,为防止手柄从孔中滑出,在手
手柄直径dp=30mm
柄两端应加上挡环,并用螺钉或钏钉固定,其结构见图6。
图6
根据螺钉紧固轴端挡圈(GB/T891-1986),取M38的挡圈,用M6xl6的螺钉固定。
6、底座设计
扌当圈M38
底座常用铸铁(HT100或HT150),铸件的壁厚d取10mm。
为了增加底座的稳定性,底部尺寸应大些,因此,可按1:
5的锥度设计,如图7所示。
D8
图中耳=H+(14~28)mm;
取=220m/n+25mm=245mm
D5=D+10=(68+10)mm=78mm;
TJ
D6=D5+—=78mm+
220〃?
〃?
~~5
=122mm;
4F
4x55000/V
\7rx2.3MPa
+(0.118/)2
=21\imn;
式中,[b]“为底座下枕垫物的许用挤压应力。
对于木材,取[b]〃
=2〜2.5MPao
D8>
£
)1=102mm,取£
)$=104〃〃"
。
7、千斤顶的效率
FP55000^x0.008/n―
77===0.266
2龙(刁+7;
)2ttx(190・45M”+72・6N〃2)
H\=245mm
D5=78mm
D6=122mm
D?
=21\mm
q=104〃〃”
千斤顶效率
“=0.266
[1]陈东祥主编机械制图及CAD基础机械工业出版社
[2]张策主编机械原理与机械设计(第二版)机械工业出版社
[3]王世斌亢一澜主编材料力学高等教育出版社
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