機械設計螺旋千斤頂
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目錄 說明書 2 一、螺旋副的設計及計算 2 1.1螺桿 2 1.2由耐磨性計算 2 1.3自鎖性驗算 1 1.4螺桿強度驗算 2 1.5穩(wěn)定性驗算 2 二、螺母設計及計算 2 2.1選材 2 2.2螺紋牙強度計算 2 2.3計算螺母外徑 2 2.4計算凸緣尺寸 4 三、手柄設計及尺寸 5 3.1手柄長度的計算 5 3.2手柄直徑的計算 6 四、托杯、底座等結(jié)構(gòu)尺寸的確定 7 4.1托杯設計 7 4.2底座設計 7 五、效率計算 9 六、參考文獻 9 9 說明書 一、螺旋副的設計及計算（F=29kN L=170mm) 1.1螺桿 選材：45號鋼 由課程設計教材得，σs=355MPa。由教材表2.8，取S=4，得 [σ]= σss=3554≈88.75MPa 1.2由耐磨性計算 螺紋中徑d2、旋合圈數(shù)Z及螺母高度H d2≥Fpπ?hP 選T型螺紋h=0.5p，取?=1.2，則 d2≥29000pπ1.20.5p18=29.24mm 公稱直徑d=30mm 螺距P=6mm 螺桿小徑d1=23mm 中徑d2=27mm d=31mm （d為螺母的大徑） 旋合圈數(shù)Z=??2p=1.2276=5.4 取Z=5圈<10,故可以滿足 H=ZP=56=30mm 1.3自鎖性驗算 螺旋副當量摩擦角ρv=arctanfv，有主教材表5-12得，螺旋副的當量摩擦系數(shù)fv=0.09，（為保證自鎖，螺紋升角至少要比當量摩擦角小1~1.5）。 φv=arctan0.09=5834 ?=arctanPπd2=arctan6π27=4274 ?<ρv-1=4834 所以自鎖 1.4螺桿強度驗算 由第四強度理論得， σca=4Fπd122+3T0.2d132 其中F為螺桿所受軸向壓力（或拉力），T為螺桿所受扭矩 T=Ftan?+φvd22 =122900027tan(4274+5834)=66555N?mm σ=429000π2322+3665550.22332≈84.4MPa <[σ]=88MPa 所以螺桿強度滿足。 1.5穩(wěn)定性驗算 柔度λs=4μld1，按下端固定，上端自由，螺桿長度系數(shù)μ=2 螺桿危險剖面的慣性半徑i=IA=d14, I是螺桿危險截面的慣性矩，I=πd1464，單位mm。 螺桿工作長度l l=L+H2+d=170+302+30=215mm 故得λs=4221523=74.78 臨界載荷Fcr=π2EIμl2,其中E是螺桿材料的拉壓彈性模量，E=2.06105MPa Fcr=π22.06105μl2πd1464=3.1422.06105221523.1423464 =150817.11N s=FcrF=150817.1129000=5.2>2.5~4 不失穩(wěn) 二、螺母設計及計算 2.1選材 螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，故選鑄錫青銅ZCuSn10P1,由文獻[1]表2.6知，[P]=18MPa 2.2螺紋牙強度計算 螺紋牙剪切強度 由教材表5-13知，τ=30MPa b=0.65P=0.656=3.9mm τ=Fπd1bz=29000π233.95=20.59MPa<τ=30MPa 所以安全 螺紋牙彎曲強度 由教材表5-13知，青銅螺母σb=40~60MPa 由課程設計教材，h=d-d22,則螺紋牙受力彎曲力臂h=d-d22=31-272=2mm, σb=6FhπDb2z=62900023.14313.925≈47MPa<σb 強度符合條件 2.3計算螺母外徑 σ=1.3Fπ4D2-d2≤[σ] σ=0.83σb 從而可得D≥5.2Fπσ+d2 由教材5-13表得，σb=40~60MPa 取σ=45MPa D≥5.229000π45+312=47.8mm 取整D=48mm 如圖所示，螺母受拉情況 2.4計算凸緣尺寸 計算凸緣直徑D1及厚度a 由經(jīng)驗公式D1≈1.2~1.3D D1=1.2548=60mm 由經(jīng)驗公式a=H3=10mm 凸緣支撐面擠壓強度計算 由經(jīng)驗公式 σp=1.5~1.7σb=1.5~1.745MPa=(67.5~76.5)MPa σp=FπD12-D24=29000π602-4824=28.5MPa<σp 所以安全 凸緣根部彎曲強度校核 σb=MW=F14D1-DπDa26=1.5FD1-DπDa2=1.52900060-48π48102 =34.6MPa<σb=40MPa 所以安全 凸緣根部剪切強度校核 τ=FπDa=29000π4810=19.24MPa<τ=30MPa 所以安全 三、手柄設計及尺寸 令作用在手柄的力為FH（通常取200N左右），手柄長為L，扳手力矩為T 3.1手柄長度的計算 由L=TFH得 T=Ftan?(?+φv)d22+13fcFD73-D03D72-D02 其中螺母與支撐面間的摩擦系數(shù)fc=0.15 D3=0.6~0.7d D6=1.7~1.9d D5=2.4~2.5d D7=D6-(2~4) D0=D3+(0.5~2) B=1.4~1.6d δ≥10mm，d為螺紋公稱直徑 D7=D6-2~4=1.7~1.930-2~4=51~57-2~4 =50mm D0=0.6~0.730+0.5~2=18~21+0.5~2=20mm T=29000tan4274+5834272 +130.1529000503-203502-202=134222N?mm 所以 L=TFH=134222200=671.11mm 為減小起重器的存放空間，一般取手柄不得大于起重器的高度，可取L=300mm，使用時加套管。 手柄材料：Q255，σs =270MPa σb=σs1.5~2=2702=135MPa 3.2手柄直徑的計算 手柄直徑可彎曲強度設計σb=MW=FHLπ32dk3≤σb 則手柄直徑?k≥3FHL0.1σb=3200671.110.1135=21.5mm 取?k=22mm 四、托杯、底座等結(jié)構(gòu)尺寸的確定 4.1托杯設計 選材：HT200 許用壓強P=0.4~0.5σb=0.4~0.5200=(80~100)MPa 托杯結(jié)構(gòu)尺寸參見下圖 由圖，托杯下端擠壓強度 p=FπD72-D024=290003.14502-2024=17.59MPa
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