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機(jī)械設(shè)計(jì)課程作業(yè)
——千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)
班級(jí) A06機(jī)械（1）
姓名 施勤龍
學(xué)號(hào) 060101132
目錄
一、 任務(wù)要求
二、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
三、 材料選擇
四、 千斤頂整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算
1． 螺紋傳動(dòng)設(shè)計(jì)
2． 螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算
3． 底座的設(shè)計(jì)計(jì)算
4． 手柄的設(shè)計(jì)
5． 托杯的設(shè)計(jì)
五、 參考文獻(xiàn)
一、任務(wù)要求：
（1） 任務(wù)
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(jié)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
4．繪制系統(tǒng)裝配圖，畫3#裝配圖一張
5．編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書
（2） 要求
1. 設(shè)計(jì)螺桿要求校核耐磨性、自鎖性；校核螺紋工作圈數(shù)、螺桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性
2. 設(shè)計(jì)螺母要求校核螺母螺紋牙強(qiáng)度
3．底座和托杯要求滿足一定的強(qiáng)度
4．機(jī)構(gòu)應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
（1） 螺桿設(shè)計(jì)
螺紋根據(jù)不同的作用可以分為連接螺紋和傳動(dòng)螺紋。
1． 螺旋傳動(dòng)選擇：螺旋傳動(dòng)按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，分為滑動(dòng)螺旋副，滾動(dòng)螺旋副和靜壓螺旋副?；瑒?dòng)螺旋副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，易于自鎖，所以螺旋千斤頂選擇滑動(dòng)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?yàn)橐笥凶枣i性所以選擇單線螺紋以達(dá)到自鎖要求。
（2） 螺母設(shè)計(jì)
1． 根據(jù)凸緣拉伸強(qiáng)度計(jì)算確定直徑 D3
2． 根據(jù)環(huán)面擠壓強(qiáng)度計(jì)算確定直徑 D4
3． 根據(jù)凸緣根部彎曲強(qiáng)度計(jì)算確定凸緣厚度 a
4． 工作圈數(shù)u <10
（3） 底座設(shè)計(jì)
1．斜度：1/12—1/15
（4） 手柄設(shè)計(jì)
1. 長(zhǎng)度計(jì)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(shè)計(jì)
滿足一定的強(qiáng)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(jì)算
（1）螺紋傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1．螺紋中徑d2的設(shè)
1）計(jì)算參數(shù)
許用壓強(qiáng)[P]的值：18-25MPa 取[P]=20MPa
?的值：?=1.2-3.5 取?=2.0
牙形角：θ =30°
2）計(jì)算公式 d2≥0.8F?[P]
d2 =25.28mm
2. 根據(jù)計(jì)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(jì)算
螺母高度 H=?d2 旋合圈數(shù)u=HP
工作強(qiáng)度 p=FPπd2hH=8.7MPa < [p]
旋合圈數(shù) u=HP=546=9 <10
4. 螺紋升角 φ
1） 計(jì)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(qiáng)度計(jì)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(jì)算
L = 200 mm E=2.06x105MPa
Sa 螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，對(duì)于傳力螺旋，Ssc=FcrF=4.35≥Sa= 3.5—5.0
λ=μli=4μld=69.56>40 需要進(jìn)行強(qiáng)度校核
I=πd1464 工作時(shí)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(shè)計(jì)計(jì)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(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)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(shè)計(jì)計(jì)算
地面擠壓強(qiáng)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(shè)計(jì)
取 ?=0.15 P=40Kg F=400N
1． 長(zhǎng)度計(jì)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(jì)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(shè)計(jì)
厚度：10mm
高度：B = 44mm
小端內(nèi)半徑：D8`=d3+0.25mm=18.25mm
小端半徑：D7`=D2 - 4mm=1.6d - 4mm=44mm
D9 =2.5d =75mm