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1、班级： 姓名： 学号： 计算与说明 结果 （一） 螺杆的设计计算 螺杆材料选用35钢。 1．确定螺纹直径 螺杆工作时，同时受压力与转矩的作用。因此它的计算克近似按紧螺栓联接的计算公式球的螺纹小径，即 d1≥4×1.3Fπσ mm 许用应力 σ=σs3~5 查[9]P27，σs=315 N/mm2，σB=530 N/mm2 σ=σs3~5=315(3~5)=105~63 N/mm2 取 σ=75 N/mm2 d1=4×1.3×25×103π×75=23.5mm 查附表1，选梯形螺纹Tr32×6 螺纹大径 d=32mm，D=d+1=32+1=33mm 螺纹中径
2、 d2=32-3=29mm 螺纹小径 d1=32-7=25mm>23.5mm，Dq=32-6=26mm 满足要求 螺距 P=6mm 螺纹压根部厚度 t1=0.634P=0.634×6=3.8mm 螺纹工作高度 h=0.5P=0.5×6=3mm 校核螺杆强度 螺纹力矩 T=F⋅tg(ψ+φυ)⋅d2/2 螺纹升角 ψ=arctgnPπd2=arctg1×6π×29=3.77° 查[9]P6表1—10，钢与铸铁的滑动摩擦系数（无润滑剂），μ=0.18 梯形螺纹牙型斜角 β=15° φν=tg-1μ/cosβ=tg-1(μ/cos15)=10.55° T1=25×
3、103×tg3.77+10.55×292=0.93×105 N/mm2 按第四强度理论，压—扭组合校核 σca=4Fπd122+3(T10.2d13)2≤[σ] σ=75 N/mm2 d=32mm d2=29mm d1=25mm P=6mm t1=3.8mm h=3mm D=33mm Dq=26mm ψ=3.77° φν=10.55° T1=0.93×105 N/mm2 螺旋千斤顶 一、 设计原始参数 螺旋千斤顶的最大起重重量F=25×103N，最大起
4、升高度H = 160mm。 二、 设计计算书 计算与说明 结果 σca=(4×25×103π×252)2+3×（0.93×1050.2×253）2=72.5 N/mm2<σ 满足要求 螺杆受力图 2．自锁性验算 自锁条件 ψ<φυ 其中 ψ=3.77°，φυ=10.55° 故ψ<φυ ，可用，且ψ＜4°~4°30'，保证自锁。 3．螺杆结构 螺杆上端直径 D2=1.7~1.9d=1.7~1.9×32=54.4~60.8mm 取 D2=58
5、mm 手柄孔径 dk≈dp+(0.5~1) 式中 dp=22mm dp的计算见“手柄设计计算”部分 则 dk=22+0.5~1=22.5~23mm 取 dk=23mm d'=0.6~0.7d=0.6~0.7×32=19.2~22.4mm 取 d'=20mm σca=72.5 N/mm2 σca<σ 满足压扭强度要求 D2=58mm dk=23mm d'=20mm 退刀槽直径 dc=d1-0.2~0.5=
6、25-0.2~0.5=24.8~24.5mm 取 dc=24.6mm 退刀槽宽度 b=1.5P=1.5×6=9mm 螺杆膨大部分长度 l'=1.4~1.6d=1.4~1.6×32=44.8~51.2mm 取 l'=50mm h2的计算见“托杯设计计算”部分 h1=h2+3~4=8+3~4=11~12mm 取 h1=14mm 螺杆长度 l=H+H''+l'+h1=160+88+50+14=312mm 4．稳定性验算 细长的螺杆工作时收到较大的轴向压力，螺杆可能失稳，为此按下式验算螺杆的稳定性。 Fcr/F≥2.5~4.0 式中Fcr为螺杆的临界压力。Fcr=π2E
7、I（BL）2 ，查[9]P4表1—6得弹性模量 E=2.0×105MPa。I=πd1464=π×25464=1.92×104 mm2，L=H+5P+1.4~1.6d=160+5×6+1.4~1.6×32=234.8~241.2mm，其中 L为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度（螺杆的受压长度），H为最大起重高度，取 L=240mm。由l0d0=H''d2=8829=3.03>3，l0为轴承长度，d0为轴径直径。l0d0>3为固定支承，见[1]P121，取 β=2，（一端固定、一端自由）。 Fcr=π2×2.0×105×1.92×104(2×240)2=16.45×104N FcrF=16.
8、45×1042.5×104=6.58>2.5~4.0 螺杆可以稳定工作。 dc=24.6mm b=9mm l'=50mm h1=14mm l=312mm E=2.0×105MPa I=1.92×104 mm2 L=240mm β=2 Fcr=16.45×104N FcrF=6.58 （二） 螺母的设计计算 螺母的材料选用铸铁HT300 1．确定螺纹旋合圈数Z [1]P120式(6—19)，根据耐磨性计算螺纹旋合圈数Z，即 p=FPπd2hH'≤p z≥Fπd2ph
9、由[1]P120表6.5，取 p=15 N/mm2 (滑动速度<2.4m/min)。 z≥25×103π×29×15×3=6.10 z'=z+1.5=6.10+1.5=7.60 取 z'=8，则 z=z'-1.5=8-1.5=6.5 螺母旋合长度 H'=z'⋅P=8×6=48mm 校核螺母的高径比，ϕ=H'd2=4829=1.66，查[1]P120，螺母兼作支承而受力较大时，取 ϕ=2.5~3.5，不满足要求。故需重新确定螺母高度。 取 ϕ=3.0，则 H''=3×29=87mm，取 H''=88mm。 紧定螺钉直径取 10mm，查[9]P45。 2．校核螺母螺牙强度
10、由于螺母材料强度低于螺杆材料强度，故只需校核螺母螺牙强度。 (1)剪切强度([1]P120表6.21) τ=FπDt1z≤[τ] 式中：螺母螺纹大径 D=33mm [1]P121表6.6 τ=40 N/mm2 τ=25×103π×33×3.8×6.5=9.76 N/mm2≤τ=40 N/mm2 满足要求 (2)弯曲强度（[1]P120表6.22） σb=3FhπDt12z≤[σ]b 查[1]P121表6.6 [σ]b=45~55 N/mm2 σb=3×25×103×3π×33×3.82×6.5=23.12 N/mm2≤[σ]b 满足要求
11、 z'=8 H'=48mm H''=88mm τ=40 N/mm2 τ=9.76 N/mm2 τ≤τ 满足剪切强度要求 [σ]b=45~55 N/mm2 σb=23.12 N/mm2 σb≤[σ]b 满足弯曲强度要求 3．螺母其它结构尺寸 螺母外径 D'=1.6~1.8D=1.6~1.8×33=52.8~59.4mm 取 D'=55mm D1=1.3~1.4D'=1.3~1.4×55=71.5~77.5mm 取 D1=75mm 螺母凸缘厚度 α=H'3=483=16m
12、m 取 α=18mm 4．螺母外径和凸缘强度的计算及螺母悬置部分拉—扭组合校核 (注：螺母旋合长度H'=48mm，螺母实际长度H''=88mm，H''-H'=88-48=40mm。这一段螺母的螺牙不承载，只起支承作用。校核螺母耐磨性和螺牙强度时用 H'，校核螺杆稳定性用 H''。) (1)螺母外径和凸缘强度的计算 σ=(1.2~1.3)Fπ4(D'2-D2)≤[σ] 式中：螺母的许用拉应力 σ=0.83[σ]b 螺母材料的许用弯曲应力 [σ]b，见[1]P121表6.6， [σ]b=45~55 N/mm2 σ=0.83×45~55=37.35~45
13、65 N/mm2 σ=(1.2~1.3)×25×103π4(552-332)=19.73~21.37 N/mm2<[σ] (2)凸缘与底座接触部分的挤压强度 σp=Fπ4D12-D'2≤σp 螺母材料许用挤压应力 σp=1.5~1.7σb=1.5~1.7×45~55=67.5~93.5 N/mm2 σp=25×103π4(752-552)=12.24 N/mm2≤[σ]p 查[9]P63表5—8可确定螺母上固定螺钉用的孔。 (3)凸缘根部的弯曲强度计算 σb=1.5F(D1-D')πD'α2≤[σ]b σb=1.5×25×103×(75-55)π×55×182=13
14、40 N/mm2≤[σ]b D'=55mm D1=75mm α=18mm σ=37.35~45.65 N/mm2 σ=19.73~21.37 N/mm2 σ<[σ] 安全 σp=67.5~93.5 N/mm2 σp=12.24 N/mm2 σp≤[σ]p 安全 σb=13.40 N/mm2 σb≤[σ]b 安全 （三） 托杯设计计算 托杯的材料选用结构钢Q235 取托杯壁厚度 δ=6mm h2=1.
15、3δ=1.3×6=7.8mm 取 h2=8mm 1.验算接触面间的压力强度；螺旋千斤顶起重时，因托杯底与螺杆接触面间相对滑动，所以要验算接触面间的压力强度，其验算式是： p=Fπ(D42-D52)/4≤[p] [p]=18N/mm2 直径 D4=D2-2~4=58-2~4=54~56mm 取 D4=55mm 直径 D5=d'+1~2=20+1~2=21~22mm 取 D5=21mm p=25×103π(552-212)/4=12.32 N/mm2 p<[p] 安全 2.托杯口径外径 D3=2.4~2.5d=2.4~2.5×32=76.8~80mm 取 D3=
16、78mm D4=55mm D5=21mm p=12.32 N/mm2 [p]=18N/mm2 p<[p] 安全 D3=78mm （四） 手柄的设计计算 手柄的材料选用结构钢Q235 1.手柄长度Lp 1)作用于手柄上的力矩T=KLp=T1+T2，可得 Lp=T1+T2K 2)K为搬动手柄的力臂，其取值为K=150~250N，取 K=200N 3)螺纹力矩 T1=Ftgψ+φυd22=25×103×tg3.
17、77°+10.55°×292 =0.93×105 N/mm2 4)摩擦力矩 查表得托杯与螺杆端面摩擦系数 μ=0.07 T2=14D4+D5μF=14×55+21×0.07×25×103 =3.33×104 N/mm2 T2=Fμrm 5)手柄长度 Lp=T1+T2K=0.93×105+3.33×104200=631.5mm 取 Lp=620mm 6)手柄实际长度Lp L=Lp+D22+50~150=620+582+50~150=699~799mm 手柄长度一般不大于千斤顶最大高度，取 L=400mm，工作时加套筒。 2.手柄直径dp 安弯曲强度设
18、计 σb=KLp0.1dp3≤[σ]b dp≥3KLp0.1[σ]p Q235的结构钢取 [σ]b=120 N/mm2 dp≥3200×631.50.1×120=21.9mm 取 dp=22mm 3.手柄结构 为防止手柄从螺杆孔中滑出，在手柄两端设有挡圈，并用螺钉固定或铆合。挡圈选用标准件GB891—86，见[9]P59表5—3，用螺钉GB68—85固定，见[9]P42 K=200N T1=0.93×105 N/mm2 T2=3.33×104 N/mm2 Lp=620mm L=4
19、00mm dp=22mm Md=13~14dp=13~14×22=5.5~7.3mm 取 Md=6mm l1≥1.25~1.5Md=1.25~1.5×6=7.5~9mm 取 l1=8mm df=dp+8~10=22+8~10=30~32mm 取 df=30mm （五） 底座设计 底座的材料选用铸铁HT150 铸铁壁厚 δ=8mm，将底座外形制成1:5的锥度，其主要结构尺寸： H1=H+H''+14~18=160+88+14~18=262~266mm 取 H
20、1=262mm 直径 D0=D1+5~10=75+5~10=80~85mm 取 D0=82mm 直径 D6=D'+5~10=55+5~10=60~65mm 取 D6=62mm 直径 D7=D6+H1-H'+α5=62+262-88+185=100.4mm 取 D7=100mm 按挤压强度计算直径D8 D8≥4Fπσp+D72=155.39mm 取 [σ]p=2.25N/mm2 (千斤顶下面是混凝土或者木材) 取 D8=156mm （六） 千斤顶的效率计算 η=FP2πKLp=25×103×62×π×200×631.5=0.189<0.3 可满足自锁条件的要求 Md=6mm l1=8mm df=30mm H1=262mm D0=82mm D6=62mm D7=100mm D8=156mm η=0.189
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