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機械設計課程作業(yè)
——千斤頂?shù)脑O計
班級 A06機械（1）
姓名 施勤龍
學號 060101132
目錄
一、 任務要求
二、 結構設計
三、 材料選擇
四、 千斤頂整體結構尺寸設計計算
1． 螺紋傳動設計
2． 螺母的設計計算
3． 底座的設計計算
4． 手柄的設計
5． 托杯的設計
五、 參考文獻
一、任務要求：
（1） 任務
1. 千斤頂最大起重量為40KN
2．工作行程L=200mm ，單臂操作
3．作出結構原理、結構簡圖
4．繪制系統(tǒng)裝配圖，畫3#裝配圖一張
5．編寫設計說明書
（2） 要求
1. 設計螺桿要求校核耐磨性、自鎖性；校核螺紋工作圈數(shù)、螺桿強度和穩(wěn)定性
2. 設計螺母要求校核螺母螺紋牙強度
3．底座和托杯要求滿足一定的強度
4．機構應具有良好的傳力性能
5．繪制系統(tǒng)裝配圖，畫3#裝配圖一張
二、結構設計：
（1） 螺桿設計
螺紋根據(jù)不同的作用可以分為連接螺紋和傳動螺紋。
1． 螺旋傳動選擇：螺旋傳動按其螺旋副的摩擦性質不同，分為滑動螺旋副，滾動螺旋副和靜壓螺旋副?；瑒勇菪苯Y構簡單，便于制造，易于自鎖，所以螺旋千斤頂選擇滑動螺旋副。
2． 螺紋類型選擇：螺紋類型有矩形，梯形和鋸齒形。千斤頂選擇梯形螺紋、右旋，因為要求有自鎖性所以選擇單線螺紋以達到自鎖要求。
（2） 螺母設計
1． 根據(jù)凸緣拉伸強度計算確定直徑 D3
2． 根據(jù)環(huán)面擠壓強度計算確定直徑 D4
3． 根據(jù)凸緣根部彎曲強度計算確定凸緣厚度 a
4． 工作圈數(shù)u <10
（3） 底座設計
1．斜度：1/12—1/15
（4） 手柄設計
1. 長度計算
1）PL = T1+T2
2）P=30—40Kg
3）f=0.11—0.17
4）T1：螺紋副摩擦力矩
T2：托杯與螺桿摩擦力矩
（5） 托杯、底座設計
滿足一定的強度要求
三、材料選擇
（1）螺桿材料選擇：螺桿選擇40Cr；
（2）螺母材料選擇：螺母選擇鑄錫青銅；
（3）底座材料選擇：底座選擇灰鑄鐵（HT100）；
（4）托杯材料選擇：托杯選擇鑄鋼(ZG230-450)；
（5）手柄材料選擇：手柄選擇A3。
四、計算
（1）螺紋傳動設計
1．螺紋中徑d2的設
1）計算參數(shù)
許用壓強[P]的值：18-25MPa 取[P]=20MPa
?的值：?=1.2-3.5 取?=2.0
牙形角：θ =30°
2）計算公式 d2≥0.8F?[P]
d2 =25.28mm
2. 根據(jù)計算得的d2選擇梯形螺紋
螺紋規(guī)格：Tr30*6 LH
公稱直徑d=30.00mm 螺距P=6
中徑d2=27.00mm 螺紋小徑d3=23.00mm （24.00mm）
大徑D4=31.00mm
l2: 工作行程 200mm b:取10mm
l = l1+l2+2P = 266mm
D2 =1.7d = 51mm l3 =D2=51mm d3 =0.6d=18mm l4 =1.2b=12mm
3. 其它參數(shù)的計算
螺母高度 H=?d2 旋合圈數(shù)u=HP
工作強度 p=FPπd2hH=8.7MPa < [p]
旋合圈數(shù) u=HP=546=9 <10
4. 螺紋升角 φ
1） 計算參數(shù)
線程n =1
螺距P=6
摩擦系數(shù) ?=0.08-0.09 取 ?=0.09 ?v=1.155 ? = 0.104
σ=tan-1npπd2=4.04°
φv=tan-1?v= 5.93° φ<φv-1°
5. 強度計算
T=Fd22tanσ+φv=94.9N.m
σ=1AF2+ 34T2d12= 4πd12 F2+ 34T2d12= 118.4MPa ≤σ = 157 — 266.667 MPa
σ=1AF2+ 34T2d12= 4πd12 F2+ 34T2d12= 118.4MPa ≤σ
6. 螺桿穩(wěn)定性計算
L = 200 mm E=2.06x105MPa
Sa 螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，對于傳力螺旋，Ssc=FcrF=4.35≥Sa= 3.5—5.0
λ=μli=4μld=69.56>40 需要進行強度校核
I=πd1464 工作時螺桿一端固定一端自由取 μ=2
Fcr=π2E Iμl2=174288.03N
Ssc=FcrF=4.35≥Sa
（2）螺母的設計計算
[σb] =40—60 MPa [τ] =30—40 MPa L= D- D22=2mm
σp=1.4σb=56—84MPa σp=70MPa
[σ]=0.832[σb] =32.28—49.92MPa σ=41.1MPa
σ =6FLπDb2u=36.02MPa < [σb]
τ=FπDbu=11.70MPa < [τ]
1．凸緣拉伸強度計算直徑D3
σ = 1.2Fπ4D32-D2≤ [σ]
D3=D2+4.8Fπσ=302*106+4.8*403.14*41.1*103=48.86mm
2．凸緣環(huán)面擠壓強度計算直徑D4
σp=Fπ4D42-D32≤[σp]
D4=D32+4Fπ[σp]=48.86*10-32+4*403.14*70*103=55.81mm
3．凸緣根部彎曲強度計算凸緣厚度a
σ=FD4-D34πD3a26=1.5FD4-D3πD3a2≤[σb]
a=1.5FD4-D3πD3[σb]=7.77mm
（4） 底座的設計計算
地面擠壓強度 [σ=FD4-D34πD3a26=1.5FD4-D3πD3a2≤[σb]]=10MPa
壁厚：b=14 mm
斜度：1/14
D2` =D4+1mm = (55.81+1)mm =56.81mm
D1` =D2`+3b = (56.81+42)mm =98.81mm
D3` =D3+3b = (49.48+42)mm =91.48mm
L4` =1.5b=21mm L2` =54mm l1` =21.7mm
D5`=221014+49.482=79.84mm
σ=4FπD6` 2-D5` 2≤[ σ]
D6`=D5`2+4Fπ[ σ]
D6` = 106.8 mm 取 D6` = 108mm
（5） 手柄的設計
取 ?=0.15 P=40Kg F=400N
1． 長度計算
T1=F0d22tanσ+φv=94.9N
T2 =13?cF0D03-d03D02-d02= 116N
PL = T1+T2
L = (T1+T2)/P = 527.2mm
2． 直徑計算
[σb]=1.0—1.2[σ]
σb=MW=32Mπd03≤[σb]
d0=332Mπ[σb]=35.02mm
d4 = d0 +1mm = 36.02mm
（6） 托杯的設計
厚度：10mm
高度：B = 44mm
小端內半徑：D8`=d3+0.25mm=18.25mm
小端半徑：D7`=D2 - 4mm=1.6d - 4mm=44mm
D9 =2.5d =75mm