1、江苏大学机械原理与设计作业说明书题目： 设计螺旋千斤顶 姓名： 陆 胜 凯 系别： 机械电子工程 班号： J 机电 1002 学号： 3101102037 日期： 2012 年 10 月 8 日 千斤顶设计与计算一.目的：1.了解简单机械的设计方法和本课程特点2.掌握综合应用知识和查阅资料的能力二.题目： 设计螺旋千斤顶已知条件: 起重量 Q=25KN，起重高度 H=180mm，人手作用力P=250N三.任务：装配图 1 张(1：1)、说明书 1 份四.设计过程(一)、结构分析1.组成2.工作原理3.结构特点采用螺母固定，螺杆转动并作上下直线运动设置托杯，并开设沟槽选用滑动螺旋、梯形螺螺杆头部
2、粗大，螺杆下部设挡圈(二)、材料选用材料要求：螺杆螺母应具有足够强度、良好耐磨性及工艺性螺杆：钢螺母：青铜或铸铁目录一、 螺杆的设计与计算1.1 螺杆螺纹类型的选择1.2 选取螺杆材料1.3 确定螺杆直径1.4 自锁验算1.5 螺杆强度校核1.6 稳定性计算二、螺母设计与计算2.1 选取螺母材料2.2 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数 u2.3 校核螺纹牙强度2.4 螺母悬置段强度计算 2.5 螺母凸缘的强度计算三、托杯的设计与计算四、手柄设计与计算4.1 手柄长度 pL4.2 手柄直径 d4.3 结构五、底座设计六、传动总效率 的计算一. 螺杆的设计与计算1.1 螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形
3、、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 =30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺性好，牙根强度高，对中性好，故选择梯形螺纹，千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。因此选用的螺杆螺纹是牙形角 =30 的单线梯形螺纹。1.2 选取螺杆材料螺杆材料选择 45 号钢，s = 355MPa,则 = /(35) ， s取 =95MPa1.3 确定螺杆直径耐磨性条件为: 式中 p工作压强(MPa)；Q轴向工作载荷(N)；d2螺纹中径(mm)；phH dQPup22h螺纹工作高度(mm)，对矩形、梯形螺纹：h=0.5P(P 为螺距)；对锯齿形螺纹：h=0.75P；u旋合螺纹
4、圈数,u = h/P；p 螺旋副许用压应力令 =H/d 2(H 为螺母高度，且 H=uP)所以 ，梯形螺纹 h=0.5P ，phQPd 8.02pQd 值选取：对整体式螺母，=1.21.5;对剖分式螺母，=2.53.5.故取=1.4.螺旋副的许用压强（MPa） ，由（机械原理与设计下 P74 表 2-4-p9）钢对青铜，人力驱动，取 20pMPa代入数据，得 ，故取螺纹中径为 31mm。md34.15802根据螺杆中径 ,对照（机械原理与设计下 P49 表 2-4-1） ，取m32螺杆的公称直径 ，螺杆小径 d1=28mm，螺距 ，线d mP6数 ，螺旋副的摩擦系数 。1n12.0f螺母高度
5、，故取 H=48mm，旋合圈数mH43.12。（ 圈 ）圈 0)(864Pu1.4 自锁验算自锁条件是 ， =0.080.10.vf式中： v螺纹副当量摩擦角， v = arctgfv =arctg(f/cos)。 牙恻角 3.53)314.6arctn(arctn2dp2os09osfv5.32 满足自锁条件v1.5 螺杆强度校核对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核的螺杆强度。根据第四强度理论校核螺杆的强度： 2213164()()TFd =1.3 =1.3 4 25000/(3.14 282)=52.8MPa =95MPaca该螺杆满足强度要求。1.6 稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大
6、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。螺杆危险截面的惯性半径 ，( I 为螺杆危险截面的轴惯性矩) , 螺杆的长mdAIi74/1度系数 （千斤顶中螺杆为一端固定一端自由）2举起重物后托杯底面到螺母中部的高度 . 初选 退lh12H80Ldp=26mm，因为 h = ，取 =49.4mm 1 mdp56.4)28.1(H1=48mm， =9mm , L=180+24+49.4+9=262.4mm 退l螺杆的柔度 iLs 7.6对于螺杆淬火钢， mdQc142702.149 ，螺杆满足稳定性要求 ).5(6.2514SscQ综上可得：所选螺杆材料为 45 淬火钢，公称直径 d=
7、34mm，中径d2=31mm，小径 d1=28mm，螺距 P=6mm，线数 n=1。二. 螺母设计与计算2.1 选取螺母材料螺母材料选用铝青铜：ZCuAl9Fe4Ni4Mn2 ，许用压强 MPap202.2 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数 u根据耐磨性定出螺母的高度 H1 (H1 ,取整), 求旋合圈数 u phdFP2(u10) ，由螺杆的设计中已经得到螺母高度取 H1=48mm，旋合圈数。（ 圈 ）圈 10)(8641PHu2.3 校核螺纹牙强度剪切强度条件为：弯曲强度条件为：对于青铜螺母，MPa403=4060Mpa，这b里取 ，5bb uDbQllu226 bubu/，梯形螺纹 b=
8、0.65P，取 D=35mm。MPab50螺纹牙危险截面的剪切应力为： 3.7865.0314.2 MPaDbuQ取 h=2 ，所以弯曲应力为：l= baubh.18)65.0(3222可见，螺母螺纹牙强度合格。满足要求.2.4 螺母悬置段强度计算 求螺母外径 D3强度条件为:近似为：代入数据 ，mD3.453所以取 =46mm， =64mm，a= H1/3 =16mm.2.5 螺母凸缘的强度计算 挤压强度条件: 2T122ca W3AQ3 )D(43.12.12ca 50)35(4203.123ca取 = ,其中 =22.5，所以取 =50/2=25MPapsbsb弯曲强度计算:挤压强度为：所以挤压强度满足；弯曲强度为：所以弯曲强度满足。三. 托杯的设计与计算托杯用来承托重物，材料选用铸铁 HT200，为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。b234234b aD)(Q5.16aD)(1QWM pca DQ)(42324 pca MP4.18)462(502 bb Pa 2.16164)42(250.1
