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文檔簡介
1、螺旋千斤頂課程設(shè)計(jì)姓名:班別:學(xué)號:指導(dǎo)老師:<1.題目要求12.螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算22.1螺桿螺紋類型的選擇22.2選取螺桿材料22.3確定螺紋直徑22.4自鎖驗(yàn)算32.5結(jié)構(gòu)42.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算52.7穩(wěn)定性計(jì)算53. 螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算63.1選取螺母材料63.2確定螺母高度H¢及螺紋工作圈數(shù)u73.3校核螺紋牙強(qiáng)度73.4螺母與底座孔配合94. 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算95. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算105.1手柄材料105.2手柄長度Lp105.3手柄直徑dp125.4結(jié)構(gòu)126. 底座設(shè)計(jì)131.題目要求2.螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1螺桿螺紋類型的選擇2.2選取螺桿材料2.3確定螺紋直徑2.4
2、自鎖驗(yàn)算2.5結(jié)構(gòu)2.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算2.7穩(wěn)定性計(jì)算3. 螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1選取螺母材料3.2確定螺母高度H¢及螺紋工作圈數(shù)u3.3校核螺紋牙強(qiáng)度3.4螺母與底座孔配合4. 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算5. 手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1手柄材料5.2手柄長度Lp5.3手柄直徑dp5.4結(jié)構(gòu)6. 底座設(shè)計(jì)一、選擇方案數(shù)據(jù)方 案數(shù)據(jù)項(xiàng) 目設(shè) 計(jì) 方 案12345678910最大起重量Q(KN)16202529343944495459最大起升高度l(mm)150160170180190200210220230240這里選擇的是Q=34KN,l=190mm機(jī)構(gòu)簡圖: 螺紋有矩形、梯形和鋸齒形,常用的是梯形螺紋
3、。梯形螺紋牙形為等腰梯形,牙形角=30°,梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動。這里選擇梯形螺紋。千斤頂轉(zhuǎn)速較低,單個(gè)作用面受力不大,所以選用45號鋼。按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后,按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)公稱直徑d、螺距t及其它尺寸。,由于,所以有對于等腰梯形螺紋,對于梯形螺紋,其設(shè)計(jì)公式為: 由于螺旋千斤頂是工作在低速狀態(tài)下,所以螺桿-螺母材料選擇鋼-青銅,查機(jī)械設(shè)計(jì)第九版97頁,表5-12,取許用應(yīng)力Mpa,摩擦系數(shù)f=0.09。對于整體螺母,為使受力分布比較均勻,螺紋工作圈數(shù)不宜過多,可取,這里取1.5則,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取中徑 ,公稱直徑d=28mm,螺距P=5mm,螺桿小
4、徑, 螺母大徑,螺母小徑,螺母中徑。自鎖條件是yjv式中:y為螺紋中徑處升角;rv為當(dāng)量摩擦角(當(dāng)量摩擦角rv=arctanmv,為保證自鎖,螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1°)。:當(dāng)量摩擦系數(shù);:摩擦系數(shù);:牙側(cè)角,。摩擦系數(shù)由查表可知,由于千斤頂?shù)倪\(yùn)動速度是很低的,所以摩擦系數(shù)按起動時(shí)區(qū)最大值0.09。符合自鎖條件。螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7,因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定,dkdp十0.5mm。由后面的計(jì)算可知手柄的直徑=23mm,所以dk =24mm。為了便于切制螺紋,螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。由螺距P=5mm,查表得退刀槽的直徑d4
5、 =21mm退刀槽的寬度可取為1.5P=7.5mm。為了便于螺桿旋入螺母,螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出,在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)D=36mm H=5mm,擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。對受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度。強(qiáng)度計(jì)算方法參閱教材公式(6.23),其中扭矩,式中為螺紋中徑處升角,為當(dāng)量摩擦角。對受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論交合螺桿強(qiáng)度:或F(N)螺桿所受的軸向壓;A():螺桿螺紋的危險(xiǎn)截面面積; ():螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù);(mm)螺桿螺紋小徑;T();s(MPa
6、):螺桿材料的許用應(yīng)力,由前面可知螺桿的材料是45號鋼,查表得其屈服強(qiáng)度,所以其許用應(yīng)力,由于千斤頂?shù)妮d荷是穩(wěn)定的,許用應(yīng)力取最大值有。計(jì)算:則有: ,符合強(qiáng)度計(jì)算的條件。細(xì)長的螺桿工作時(shí)受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn),為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性。Fcr / F ³ 2.5 4。螺桿的臨界載荷Fcr與柔度s有關(guān),s=m l/i,m為螺桿的長度系數(shù),與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān),l為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度,可近似取lH+5P+(1.41.6)d=229.5mm,i為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑,若危險(xiǎn)截面面積A=pd12/4,則(I為螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩),當(dāng)螺桿的柔度s40時(shí),可
7、以不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意正確確定。E(MPa):螺桿材料的拉壓彈性模量,E=210Gpa;I():螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩,。該千斤頂一螺母座位支承時(shí),作不完全固定支承,另一端有徑向和軸向約束,為固定支承,所以端部職稱情況是一端固定,一端自由。因此。臨界載荷 : 所以經(jīng)過計(jì)算螺桿穩(wěn)定。螺母材料一般可選用青銅,對于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造,其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。該千斤頂螺母材料采用青銅。螺母高度H=d2(H應(yīng)圓整為整數(shù))螺紋工作圈數(shù),考慮到螺紋圈數(shù)u越多,載荷分布越不均,故u不宜大于10。螺母高度由下式計(jì)算:,取整u=8實(shí)際螺母高度。一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿,故只校核螺母螺紋
8、牙的強(qiáng)度。螺母的其它尺寸見圖13。必要時(shí)還應(yīng)對螺母外徑D3進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。如圖有:螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞,一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿,股只需校核螺母的螺紋牙強(qiáng)度。假設(shè)螺母每圈螺紋 所承受的平均壓力為,并作用再螺紋中徑為直徑的圓周上,則螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度條件為,螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件為。式中:b(mm):螺紋牙根部的厚度,對于梯形螺紋;l(mm):彎曲力臂,;(MPa)螺母材料的許用切應(yīng)力,螺母材料為45號鋼,查表可知:, 螺母材料的許用彎曲應(yīng)力,查表可知:計(jì)算:,符合剪切強(qiáng)度條件;,符合彎曲強(qiáng)度條件。螺母壓入底座上的孔內(nèi),圓柱接觸面問的配合常采用或等配合。為了安裝簡便,需在螺母下
9、端(圖13)和底座孔上端(圖17)做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動,還應(yīng)裝置緊定螺釘(圖11),緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取,一般為612mm。緊定螺釘選擇的是(GB/T711985).托杯用來承托重物,可用鑄鋼鑄成,也可用Q235鋼模鍛制成,其結(jié)構(gòu)尺寸見圖14。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對滑動,在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落,在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時(shí),托杯和重物都不作相對轉(zhuǎn)動。因此在起重時(shí),托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動,為了避免過快磨損,一方面需要潤滑,另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。p如圖計(jì)算各尺寸:厚度;p為許用壓強(qiáng),取托
10、杯和螺桿材料p中較小的一個(gè),螺桿p=380MPa,托杯p=235MPa;,所以進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算有:滿足強(qiáng)度條件。常用Q235和Q215。該千斤頂采用的是Q235。板動手柄的力矩:K·Lp=T1+T2,則式中:K加于手柄上一個(gè)工人的臂力,間歇工作時(shí),約為150250N,工作時(shí)間較長時(shí)為100150N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩,T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩, T2 = (D12+D11) f F/4。 手柄計(jì)算長度Lp是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離,考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離,手柄實(shí)際長度還應(yīng)加上+(50150)mm。手柄實(shí)際長度不應(yīng)超過千斤頂,使用時(shí)可在手柄上另加套管。手柄的實(shí)際長度是
11、把手柄看成一個(gè)懸臂梁,按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp,其強(qiáng)度條件為:sF 或?yàn)?dp式中:sF手柄材料許用彎曲應(yīng)力,當(dāng)手柄材料為Q215和Q235時(shí),sF=120Mpa。計(jì)算:所以手柄的直徑。手柄插入螺桿上端的孔中,為防止手柄從孔中滑出,在手柄兩端面應(yīng)加上擋環(huán)(圖16),并用螺釘或鉚合固定。因?yàn)槭直木纫蟛桓?,如圖計(jì)算選用的螺釘為(GB/T68-2000),而擋環(huán)尺寸為D=38mm,厚H=5mm。底座材料常用鑄鐵(HT150及HT200)(圖17),鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm,為了增加底座的穩(wěn)定性,底部尺寸應(yīng)大些,因此將其外形制成110的斜度。圖中:(為底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對于木材,取,這里取2Mpa)計(jì)算:牙形角=30的單線梯形螺紋螺桿材料:45鋼p=20MPa=1.5螺桿尺寸:P=5mm螺母尺寸
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