课程设计--螺旋千斤顶设计

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1、螺旋千斤顶设计专业:机械工程及其自动化班级:机自1007班学号:201002070701姓名:陈学宇起重量:10KN起重高度:350mm2012.10.3113目录第一章设计题目及材料选择21.1设计要求21.2主要零件的常用材料21.3千斤顶示意图2第二章螺杆的设计计算32.1螺杆材料及牙型选择32.2耐磨度的计算32.3验证螺纹的自锁条件42.4螺杆强度的校核42.5稳定性计算52.6螺杆其他结构设计6第三章螺母的设计计算73.1确定螺母高度H及螺纹工作圈数u73.2校核螺纹牙强度73.3螺母的其他设计要求8第四章托杯的设计与计算9

2、第五章手柄的设计和计算105.1手柄的材料105.2手柄的长度105.3手柄直径d手柄105.4手柄结构11第六章底座的设计126.1底座的材料126.2底座数据计算12参考文献:1313第一章设计题目及材料选择1.1设计要求设计简单千斤顶的螺杆和螺母级其他结构的主要尺寸。起重量为10000N,起重高度为350mm,材料自选.。1.2主要零件的常用材料(1)螺杆材料选择:45号钢,采用带有外螺纹的杆件(2)螺母材料选择:青铜,带有内螺纹的构件(3)底座材料选择:灰铸铁HT100,带1:10斜度(4)托杯材料选择:Q235(5)手柄材料选

3、择:Q2151.3千斤顶示意图13第二章螺杆的设计计算2.1螺杆材料及牙型选择选用45号钢,螺杆螺纹类型选择梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角α=300,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动;它的基本牙形按GB5796.1—86的规定。2.2耐磨度的计算滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力,压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此,滑动螺旋的耐磨性计算,主要是限制螺纹工作面上的压力p,使其小于材料的许用压力[p]。假设作用于螺杆的轴向力为F(N),螺纹

4、的承压面积(指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积)为A(),螺纹中径为小(),螺纹工作高度为H(),螺纹螺距为P(),螺母高度为D(),螺纹工件圈数为u=H/P。则螺纹工作面上的耐磨性条件为:(书本5-41)令,则代入上式得:(书本5-42)对于梯形螺纹,,则:(书本5-43)取,对钢-青铜螺旋副,,代入数据得:,根据梯形螺纹国家标准摘自(B/T5796.3-1986)选取螺纹其基本参数为:计算螺母的螺纹圈数,并求出高度螺纹工作圈数,考虑到退刀槽影响,取=7<10,满足设计要求132.3验证螺纹的自锁条件千斤顶有自锁要求,自锁

5、条件为:  其中式中:为螺纹升角;为摩擦系数;为牙侧角取,代入计算得:;因为,故满足自锁条件2.4螺杆强度的校核螺杆工作时承受轴向压力F和扭矩T的作用。螺杆危险截面上既有压缩应力;又有切应力。根据第四强度理论求出危险截面的计算应力,其强度条件为:或(书本5-47)其中螺杆所受的扭矩,式中:A—螺杆螺纹段的危险截面面积;;—  螺杆螺纹小径,—螺杆螺纹段的抗扭截面系数,,-螺杆材料的许用应力,强度校核:13,因此满足强度要求。2.5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。螺杆的临界载荷Fc

6、r与柔度λs有关,λs=ml/i,m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=pd12/4,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。2.5.1计算柔度(1)计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和i(2)求起重物后托杯底面到螺母中部的高度l(3)计算柔度查教材,μ=0.6(一端固定,一端不完全固定)λs=ml/i=61.9352.5.2稳定性计算(1)计算临

7、界载荷Fcr13所以:,满足稳定性要求。2.6螺杆其他结构设计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,螺纹上端设有退刀槽。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,挡圈用螺钉固定在螺杆端部。退刀槽选择2P=8mm。13第三章螺母的设计计算螺母材料一般可选用青铜,耐磨性较好。3.1确定螺母高度H及螺纹工作圈数u螺母高度H=φd2(H应圆整为整数)螺纹工作圈数,

8、考虑到螺纹圈数u越多,载荷分布越不均,故u不宜大于10,否则应改选螺母材料或加大d。3.2校核螺纹牙强度螺母的材料强度低于螺杆,故只校核螺母螺纹牙的强度。如图5-44所示,如果将一圈螺纹沿螺母的螺纹大径D处

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