1螺旋千斤頂課程設計姓名：班別：學號：指導老師：1.題目要求 12.螺桿的設計與計算 22.1螺桿螺紋類型的選擇 22.2選取螺桿材料 22.3確定螺紋直徑 22.4自鎖驗算 32.5結構 42.6螺桿強度計算 52.7穩(wěn)定性計算 53.螺母設計與計算 63.1選取螺母材料 63.2確定螺母高度H及螺紋工作圈數u 73.3校核螺紋牙強度 73.4螺母與底座孔配合 94.托杯的設計與計算 95.手柄設計與計算 105.1手柄材料 105.2手柄長度Lp 105.3手柄直徑dp .題目要求2.螺桿的設計與計算2.1螺桿螺紋類型的選擇2.2選取螺桿材料2.3確定螺紋直徑2.4自鎖驗算2.5結構2.6螺桿強度計算2.7穩(wěn)定性計算3.螺母設計與計算3.1選取螺母材料3.2確定螺母高度H及螺紋工作圈數u3.3校核螺紋牙強度3.4螺母與底座孔配合4.托杯的設計與計算5.手柄設計與計算5.1手柄材料5.2手柄長度Lp5.3手柄直徑dp5.4結構6.底座設計一、選擇方案數據方案數據項目設計方案12345678910最大起重量Q（KN）16202529343944495459最大起升高度l（mm）150160170180190200210220230240這里選擇的是Q=34KN，l=190mm機構簡圖:螺紋有矩形、梯形和鋸齒形，常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙形為等腰梯形，牙形角α=30°，梯形螺紋的內外螺紋以錐面貼緊不易松動。這里選擇梯形螺紋。千斤頂轉速較低，單個作用面受力不大，所以選用45號鋼。按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準選取相應公稱直徑d、螺距t及其它尺寸。,由于QUOTE，所以有QUOTE對于等腰梯形螺紋，對于梯形螺紋，其設計公式為：由于螺旋千斤頂是工作在低速狀態(tài)下，所以螺桿-螺母材料選擇鋼-青銅，查機械設計第九版97頁，表5-12，取許用應力QUOTEMpa,摩擦系數f=0.09。對于整體螺母，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數不宜過多，可取QUOTE，這里取QUOTE1.5則QUOTE，查機械設計手冊取中徑QUOTE，公稱直徑d=28mm，螺距P=5mm，螺桿小徑QUOTE,螺母大徑QUOTE，螺母小徑QUOTE，螺母中徑QUOTE。自鎖條件是≤v式中：為螺紋中徑處升角；v為當量摩擦角（當量摩擦角v=arctanv，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當量摩擦角小1°）。:當量摩擦系數；：摩擦系數；：牙側角，。摩擦系數由查表可知，QUOTE，由于千斤頂的運動速度是很低的，所以摩擦系數按起動時區(qū)最大值0..09。符合自鎖條件。螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據手柄直徑dp決定，dk≥dp十0.5mm。由后面的計算可知手柄的直徑=23mm，所以dk=24mmQUOTE。為了便于切制螺紋，螺紋上端應設有退刀槽。由螺距P=5mm,查表得退刀槽的直徑d4=21mm退刀槽的寬度可取為1.5P=7.5mm。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)D=36mmH=5mm，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。對受力較大的螺桿應根據第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材公式(6.23)，其中扭矩，式中為螺紋中徑處升角，為當量摩擦角。對受力較大的螺桿應根據第四強度理論交合螺桿強度：或F（N）螺桿所受的軸向壓；A（）：螺桿螺紋的危險截面面積；（）：螺桿螺紋段的抗扭截面系數；（mm）螺桿螺紋小徑；T（）；[](MPa)：螺桿材料的許用應力，由前面可知螺桿的材料是45號鋼，查表得其屈服強度QUOTE，所以其許用應力，由于千斤頂的載荷是穩(wěn)定的，許用應力取最大值有QUOTE。計算：QUOTE則有：QUOTE，符合強度計算的條件。細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。Fcr/F2.5~4。螺桿的臨界載荷Fcr與柔度λs有關，λs=l/i，為螺桿的長度系數，與螺桿的端部結構有關，l為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l＝H+5P+(1.4~1.6)d=229.5mm，i為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A=d12/4，則(I為螺桿危險截面的軸慣性矩)，當螺桿的柔度λs＜40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時應注意正確確定。E（MPa）：螺桿材料的拉壓彈性模量，E=210Gpa;I（）：螺桿危險截面的慣性矩，QUOTE。該千斤頂一螺母座位支承時，作不完全固定支承，另一端有徑向和軸向約束，為固定支承，所以端部職稱情況是一端固定，一端自由。因此QUOTE。臨界載荷:所以經過計算螺桿穩(wěn)定。螺母材料一般可選用青銅，對于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內孔澆注青銅或巴氏合金。該千斤頂螺母材料采用青銅。螺母高度H=φd2（H應圓整為整數）螺紋工作圈數，考慮到螺紋圈數u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10。螺母高度由下式計算：QUOTE，QUOTE，取整u=8實際螺母高度QUOTE。一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其它尺寸見圖1―3。必要時還應對螺母外徑D3進行強度驗算。如圖有：螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，股只需校核螺母的螺紋牙強度。假設螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為，并作用再螺紋中徑為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面的剪切強度條件為，螺紋牙危險截面的彎曲強度條件為。式中：b（mm）：螺紋牙根部的厚度，對于梯形螺紋;l(mm):彎曲力臂，；（MPa）螺母材料的許用切應力，螺母材料為45號鋼，查表可知：，螺母材料的許用彎曲應力，查表可知：計算：，符合剪切強度條件；，符合彎曲強度條件。螺母壓入底座上的孔內，圓柱接觸面問的配合常采用或等配合。為了安裝簡便，需在螺母下端（圖1―3）和底座孔上端（圖1―7）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉動，還應裝置緊定螺釘（圖1―1），緊定螺釘直徑常根據舉重量選取，一般為6～12mm。緊定螺釘選擇的是（GB/T71—1985）.托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結構尺寸見圖1―4。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。當螺桿轉動時，托杯和重物都不作相對轉動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度?！躘p]如圖計算各尺寸：厚度；[p]為許用壓強，取托杯和螺桿材料[p]中較小的一個，螺桿[p]=380MPa，托杯[p]=235MPa；，所以進行強度計算有：滿足強度條件。常用Q235和Q215。該千斤頂采用的是Q235。板動手柄的力矩：K·Lp=T1+T2，則式中：K——加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150～250N，工作時間較長時為100～150N。T1——螺旋副間的摩擦阻力矩，T2——托杯與軸端支承面的摩擦力矩，T2=(D12+D11)fF/4。手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長度還應加上+（50～150）mm。手柄實際長度不應超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。手柄的實際長度是把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑dp，其強度條件為：≤[]F或為dp≥式中：[]F——手柄材料許用彎曲應力，當手柄材料為Q215和Q235時，[]F=120Mpa。計算：所以手柄的直徑。手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應加上擋環(huán)（圖1―6），并用螺釘或鉚合固定。因為手柄的精度要求不高，如圖計算選用的螺釘為（GB/T68-2000）,而擋環(huán)尺寸為D=38mm，厚H=5mm。底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200）（圖1―7），鑄件的壁厚δ不應小于8～12mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應大些，因此將其外形制成1∶10的斜度。圖中:（為底座下枕墊物的許用擠壓應力。對于木材，取，這里取2Mpa）計算：牙形角=30的