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1、 机械设计单元设计 螺旋千斤顶 一、题目：设计螺旋千斤顶题目：设计螺旋千斤顶 原始数据： 项目 设 计 方 案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 最大起重量 F (kN) 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 最大升距 H (mm) 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 工作量： (1) 装配图一张，螺杆、螺母、托杯、手柄、底座零件图各一张； (2) 编写设计计算说明书一份 (a)
2、 (b) 我的设计数据： 最大起重量 F= KN 最大起升高度 H= mm 二、 设计计算书 计 算 与 说 明 结 果 （一） 螺杆的设计计算 选用梯形螺纹，螺杆材料选用35钢 1.确定螺纹直径 螺杆工作时，同时受到压力和转矩的作用。因此它的计算可近似按螺栓联接的计算公式求得螺纹小径，即 mm 许用应力 由手册， ， = 取 则 选梯形螺纹 Tr28X5 螺纹大径 =28mm ,D=d+0.5=28+0.5=28.5 螺纹中径
3、 ==28-2.5=25.5mm 螺纹小径 =28-5.5=22.5mm>21mm,满足要求。=28-5=23mm 螺距 P=5mm 螺纹根部厚度 =0.634P=0.6334X5=3.17mm 螺纹工作高度 h=0.5P=0.5X5=2.5mm 较核螺杆强度： 螺纹力矩 T= 螺纹升角 查手册P74表1-10 ，钢与铸铁的滑动摩擦系数（无润滑剂)，0.18 按第四强度理论较核，压——扭组合校核 =28mm =25.5mm =22.5mm P=5mm
4、 =3.17mm h=2.5mm D=28.5mm =23mm 计 算 与 说 明 结 果 =75N/mm² 满足要求。 2.自锁性验算 图1-1 螺杆受力图 自锁条件 其中 故，可用，且，可靠 3.螺杆结构（见图1-2） 螺杆上端直径 =（1.71.9)d=(1.71.9)X28=47.653.2mm 取 =50mm 手柄孔径 式中： 则 取 ，取18mm 退刀槽直径 取 退刀槽宽度 b=1.5P=1.5
5、X5=7.5mm 满足螺杆强度要求。 =50mm 18mm b=7.5mm 计 算 与 说 明 结 果 螺杆膨大部分长度=(1.41.6)d=(1.41.6)X28=39.244.8mm 取=44mm ,取 螺杆长度 4.稳定性计算 细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力，螺杆可能失稳，为此按下式演算螺杆的稳定性。 式中，为螺杆的临界压力。。 弹性模量 ([9]P2).
6、取。 由 ,为固定支承，见[1]P121,β=2（一端固定，一端自由） ，螺杆可以稳定工作。 图1-2螺杆简图 =44mm 计 算 与 说 明 结 果 （二）螺母的设计计算 螺母的材料选用HT300 1. 确定螺纹旋合圈数Z 依[1]P120式（6—19），根据耐磨性旋合圈数Z，即 由[1]P120表6.5，查取[p]=15N/mm²（滑动速度<2.4m/min) 螺母实际圈数 取
7、则 螺母旋合长度 校核螺母的高径比, 查[1]P120,兼做支承的螺母，不能满足要求。故要重新确定螺母的高度。取，则,取 紧定螺钉直径取为 10mm 2. 校核螺母的螺牙强度 （1） 剪切强度([1]P120表6.21） 式中：螺母螺纹大径 D=29mm 查表[]=40N/mm² 故满足要求。 （2） 弯曲强度 式中h=2.5mm 查[1]P121表6.6 故满足要求。 []=40N/mm² ，满足剪切强度
8、 满足弯曲强度要求 计 算 与 说 明 结 果 3.螺母其它结构尺寸 螺母外径 D=（1.61.8）X29=46.452.2mm 取=50mm （1.31.4）=（1.31.4）X50=6570mm 取70mm 螺母凸缘厚度 取，结果见图1-3 图1-3 螺母简图 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 （1） 式中：螺母的许用拉应力 螺母材料的许用弯曲应力，见[1]P121表6.6，=4555N/mm²
9、 ，安全。 （2） 凸缘与底座接触部分的挤压强度计算 螺母材料许用挤压应力 =50mm 70mm =4555N/mm² 故安全 计 算 与 说 明 结 果 ，安全 螺母上固定螺钉用的孔，可查[9]P61表5-8。 （3） 凸缘根部的弯曲强度计算 ，故安全 （三） 托杯的设计计算 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
10、以要验算接触面间的压力强度，其验算式为： 直径 ，取 直径 ，取 则 [P]=18N/mm²（托杯材料Q235）,P<[P]，故安全可用。 2.托杯的外口径 取 图1-4 托杯简图 故安全 故安全 P=14.08N/mm² [P]=18N/mm² P<[P]，故安全可用。 计 算 与 说 明 结 果 （四）手柄的设计计算 1. 选材：手柄的材料选取Q235 2. 手柄长度 1） 作用于手柄上的力矩，从而可得
11、 K 为搬动手柄的臂力，起取值为K=150250N，取K=200N 2）螺纹力矩 3）摩擦力矩 (p=C)(非跑和或新轴端） （，C为常数）（跑和或旧轴端） （托杯与螺杆端面摩擦系数，查手册μ=0.07） 4）手柄长度 取 5） 手柄的实际长度 取L=350mm,工作时加套筒 3.手柄直径 按弯曲强度设计 则 对于Q235手柄， K=200N L=35
12、0mm 计 算 与 说 明 结 果 取 图1-5 手柄图 （五）底座的设计计算 底座材料选用铸铁HT150，铸铁壁厚，底座外形制成1：5的锥度，其主要结构尺寸如下： H=50mm 高度 取 直径 取 直径 取 按挤压强度计算直径 取（千斤顶下面是混凝土或木材） 取 H=50mm
13、 计 算 与 说 明 结 果 图1-6 底座 （六） 千斤顶的效率计算 可满足自锁条件的要求。 三、 装配图（见后） 1、尺寸标注 总体尺寸：长、宽、高 安装尺寸：底座 配合尺寸：螺纹副配合（查附表2~5） 螺母与底座配合，选H8/h7 2、技术要求：起重量与起重高度 托杯地面与螺杆间要加润滑剂 3、编号及明细表：见图 四、 零件图（见后）
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