1、机械设计课程作业任务书题目：螺旋千斤顶起重量Q= 27.5KN 起重高度H= 200mm 手柄操作力P= 250N 班级 机械（卓越）1301 学号 3130301121 姓名 王梦宇 完成日期 2015年10月 指导教师 朱长顺 评分 1目 录序言：设计的简单介绍-41螺杆和螺母的设计计算-51.1螺旋副的计算-51.1.1螺杆螺纹类型的选择-51.1.2选取螺杆材料-51.1.3计算-51.1.4自锁验算 -61.2螺杆的计算-71.2.1螺杆强度-71.2.2稳定性计算-81.3 螺母的计算-91.3.1螺母的基本参数-101.3.2螺纹牙强度-11 1.3.3螺母体强度-112托杯设计
2、-123底座设计-134 手柄设计与计算-144.1手柄材料-144.2手柄长度-155 螺旋千斤顶的效率-166 课程小结-177参考资料-183简单介绍千斤顶一般由底座1，螺杆4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所组成（见图11）。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。 设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造。18设计计算内容计算及说明结果1.1螺旋副的计算1.1.1螺杆螺纹类型的选择1.1.2选取螺杆材料1、 螺杆和螺母的设计计算1.1螺旋副的计算螺杆材料：一般采用Q235、Q275、40、45、50等钢。选45钢。螺母材料：
3、选用铸造铝青铜。螺纹有矩形、梯形与锯齿形，选择的是梯形螺纹。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。故选梯形螺纹。属于一般传动螺旋一般用途，精度选择中等。螺杆材料：45钢螺母材料：铸造铝青铜梯形螺纹中等精度1.1.3计算1.1.4自锁验算 由1表1得计算公式： d2mm （a）国家规定=1.22.5，取=1.4（梯形螺纹）（b）螺纹牙的工作高度h=0.5P；（c）p取20Mpa（d）已知轴向力Q=27.5Kn（e）计算螺杆中径d2=25.07mm查机械制图附表2-3，d取32mm，取=29mm,P=6mm （f）螺母高度 （h）螺母的螺纹工作圈数（g）螺纹牙
4、的工作高度 满足条件 v=arctan（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小11.5）（a）当螺旋副材料为钢对青铜时取 =0.09（b）v=arctan=arctan0.09=5.14（c）=arctan(nP / pd2)=arctan（d）所以=v-1，所以满足自锁条件d=32mm=29mmp=6mmmh=3mmz=7=0.09v=5.14根据第四强度理论对其强度进行校核。1.2.1螺杆强度1.2螺杆的计算 （a）螺杆所受的扭矩注：为螺纹升角，v为当量摩擦角。（b）45钢的=355MPa（c）查表知d1=25mm （d）计算 满足强度要求d1=25mm1.2.2稳定性计算（a）起重高度
5、H=200mm（b）螺杆危险剖面的惯性半径（c）螺杆的工作长度（d）螺杆的长度系数取2(一端固定，一端自由)（e）螺杆的柔度（f）计算临界载荷因为，又因为所以临界载荷（g）稳定性计算1.3.1螺母的基本参数1.3.2螺纹牙强度1.3螺母的计算螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度（a）内螺纹大径查表得D=33mm，（b）梯形螺纹的螺纹牙根部宽度（c）青铜螺母的，取35MPa（d）计算剪切强度，满足条件（e）螺纹牙受力弯曲力臂（f）青铜螺母，选取（g）计算弯曲强度，符合强度条件D=33mm1.3.3螺母体强度1）首先校核螺母外径2）计算螺母凸缘与底座接
6、触表面的挤压强度3）计算螺母凸缘根部的弯曲强度（a）螺母材料的许用拉伸应力，取，选取40MPa（b）螺母外径（校核）（c）螺母材料的许用挤压应力（d）螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度 所以满足条件（e）螺母凸缘根部的弯曲强度 所以满足条件以螺杆螺纹外径为依据，设计出托杯的各个合理尺寸，并进行接触面比压的校核二、托杯设计托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。托杯各部分尺寸见图4。为了使托杯与重物良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托盘表现制有切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应安有挡圈。由于托杯在起重时不转动，因此，托杯底部与螺杆接触面有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面要加注
7、润滑剂，另一方面还需限制接触面间比压，许用压力可取1520 满足条件 三、底座设计底座常用铸铁铸造，壁厚一般不应小于812mm，为稳定起见，可以制成1/101/12的斜度，所以壁厚（）选择12mm。底面尺寸可以按照支撑材料的挤压强度决定。H1=H+（1428）mm =200+20=220mmD6=D3+（510）mm =56.1+8=64.1mmD7=D6+=78.4+=122.4mm式中：sp联接结合面材料的许用挤压应力。当联接结合面材料为木头时，取sp=2MPa。H1=220mmD6=64.1mmD7=122.4mm4.1手柄材料4.2手柄长度4、 手柄设计与计算常用碳素结构钢制造，如Q2
8、35和Q275。（a）螺旋副间的摩擦阻力矩（b）断面摩擦力矩（e）式中为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取=0.11（f）螺旋驱动力矩（g）驱动力作用半径（即手柄的计算长度）（h）手柄的实际长度（j）为手柄材料的许用弯曲应力，可取=120MPa，（k）手柄的直径根据效率公式计算千斤顶的效率五、 螺旋千斤顶的效率 式中：分子上P为螺距，分母上P为人手作用力设计小结 通过此次机械设计的螺纹千斤顶大作业，我初步掌握了有关机械设计的一些基本步骤和流程。作业是检验学习成果的必要手段，在此次大作业中，我能够将各方面零碎的知识点通过设计整合在一起。 在设计千斤顶的过程中，我不断发现错误，不断改正，不断领悟
9、，不断获取。在稳定性条件校核时，我发现我的数据始终不能满足要求。最后我回归第一步，在和p不变的基础上，查表增加了螺纹中径的取值。最后使计算结果满足要求。设计一个千斤顶难就难在，后续校核时发生错误必须调头去修改最初的数据，这样的结果往往是整个数据都必须重头到尾地计算一遍。在今后学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功。装配图方面，发现螺钉的选择也是要按标准来的，于是又改掉重新画了一遍。工图标准马虎不得。 千斤顶设计让我感触很深。使我对机械设计有了具体的认识。通过这次大作业，我熟悉了机械原理与设计的知识。我认为，这是一个很棒的体验。参考文献1马履中.机械原理与设计（下册）.北京: 机械工业出版社,2009.22江苏大学机械设计课程组.机械设计课程大作业指导书,2011.83王之栎.机械设计综合课程设计M.北京:机械工业出版社,2007.8
