機械設計課程作業(yè)設計說明書 題目： 螺旋傳動設計 班級： 學號： 姓名： 目錄 1、設計題目 2 2、螺紋、螺桿、螺母設計 2 3、耐磨性計算 2 4、自鎖性校核 3 5、螺桿強度校核 3 6、螺母螺紋牙強度校核 3 7、螺桿的穩(wěn)定性校核 4 8、螺母外徑及凸緣設計 5 9、手柄設計 5 10、底座設計 6 11、其余各部分尺寸及參數(shù)（符號見參考書） 6 12、螺旋千斤頂?shù)男?6 13、參考資料 7 1、設計題目 螺旋千斤頂 已知條件：起重量Q=37.5KN，最大起重高度H=200mm，手柄操作力P=200N。 2、螺紋、螺桿、螺母設計 本千斤頂設計采用單頭左旋梯形螺紋傳動，單頭螺紋相比多頭螺紋具有較好的自鎖性能，且便于加工，左旋符合操作習慣。由于螺桿承受載荷較大，而且是小截面，故選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻得σs=355MPa, σb=600MPa，S=4， ［P］=20MPa。剖分式螺母不適用于此，所以選用整體式螺母。 由于千斤頂屬于低速重載的情況，且螺母與螺桿之間存在滑動磨損，故螺母采用強度高、耐磨、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3。查參考文獻得［］=35MPa，=50MPa。 托杯和底座均采用HT250材料。 3、耐磨性計算 查參考文獻得[p]=18~25MPa，取[p]=20MPa。按耐磨性條件選擇螺紋中徑，選用梯形螺紋。由參考文獻查得，取 =2.0。 由耐磨性條件公式： 式中 ——螺桿中徑，mm; Q——螺旋的軸向力，37.5KN； ——引入系數(shù)，=2.0 ; [p]——材料的許用壓力，20MPa; 代入數(shù)值后有。查參考文獻，優(yōu)先選用第一系列，取公稱直徑d=28mm，螺距P=8mm，中徑d2=25.5mm，小徑d1=22.5mm，內(nèi)螺紋大徑D4=28.5mm。 螺母高度H=d=51mm，螺母的螺紋工作圈數(shù)u==6.410. 螺紋牙的工作高度h=0.5P=4mm 4、自鎖性校核 為保證自鎖，取= 其中，由相關手冊查得 5、螺桿強度校核 千斤頂螺桿危險截面受軸向力F和扭轉(zhuǎn)力矩T的作用，根據(jù)第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為： 式中 —— 螺桿螺紋的小徑22.5mm； ——螺桿材料的許用應力(MPa); F——螺桿所受的軸向載荷(N)； T1—— 螺桿所受轉(zhuǎn)矩，對起重螺旋取T=T 將=0.09代入數(shù)據(jù)計算得到： 由得=122561Nmm，代入公式得=87.7MPa，顯然符合條件。 6、螺母螺紋牙強度校核 因為螺母材料強度低于螺桿，所以螺紋牙的剪切和彎曲破壞大多發(fā)生在螺母上，故可只校核螺母螺紋牙強度。查參考文獻得螺母材料的許用切應力,取=35MPa；許用彎曲應力[σb]=40~60MPa, 取[σb]=50MPa。螺母螺紋牙根部剪切強度條件為： 式中 Q——軸向載荷(N)； D——螺母內(nèi)螺紋大徑(mm); ——螺紋旋合圈數(shù)，取6.4； b——螺紋牙根部厚度(mm)，對于梯形螺紋b=0.65p。 代入數(shù)據(jù)計算： 即螺母滿足剪切強度要求。 螺母螺紋牙根部的彎曲強度條件為： 式中 ——彎曲力臂， 其它參數(shù)同上。 代入數(shù)據(jù)計算： 即螺母螺紋牙滿足彎曲強度要求。 7、螺桿的穩(wěn)定性校核 千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=200mm，則螺桿的最大工作長度 式中 —螺母高度(mm)，=51mm; =56~60mm，取=56mm； —螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊知，=7.5mm。 假設手柄直徑為d1=30mm,由尺寸經(jīng)驗公式h1=(1.8~2)d1=54~60mm取h1=56mm,則： L=243.5mm 則螺桿的柔度： 式中——長度系數(shù)，對本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則可取=2； d1——螺紋小徑，d1=22.5mm。 i——螺桿危險截面的慣性半徑(mm),,其中A為危險截面的面積(mm2)。 代入數(shù)據(jù)計算： 對于45#鋼，此時螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為： 代入數(shù)據(jù)計算： 由壓桿穩(wěn)定條件知螺桿滿足穩(wěn)定性要求。 8、螺母外徑及凸緣設計 根據(jù)經(jīng)驗公式，螺母外徑≈1.7d=1.728=49mm; 螺母凸緣外徑≈1.4=1.449=68.6mm，取=69mm； 螺母凸緣厚a=(0.2~0.3)=(0.2~0.3)51=10~15mm，取b=13mm。 9、手柄設計 加在手柄上的力需要克服螺紋副之間的摩擦阻力矩T1和托杯支撐面間的摩擦力矩T2。設加在手柄上的力F1=200N，手柄長度為L，則有F1 L = T1 + T2。對于T1和T2，有 Nmm， 為環(huán)形端面，所以 根據(jù)經(jīng)驗公式，mm,取D=60mm; mm，取D1=25mm。 托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q235，摩擦因數(shù)f=0.08,則 代入數(shù)據(jù)得：=98.6KN，L=920mm 那么手柄長度取=300mm,加套筒長620mm。 手柄直徑可按下式計算： ，—手柄材料的許用彎曲應力，可取=120MPa。得。取手柄直徑。 10、底座設計 螺桿下落至底面，再留10mm左右的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚。由經(jīng)驗公式，S=(1.5~2)=15~20mm,取S=20mm。 D5由結(jié)構(gòu)設計確定，D5=120mm；D4=1.4D5=1.4*120=168mm。 結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應力： 底面材料選擇鑄鐵HT250，查表得鑄鐵件壁厚為10~20mm時，，。 顯然，，底面強度滿足設計要求。 11、其余各部分尺寸及參數(shù)（符號見參考書） ，取 取 固定托盤用的擋圈螺釘。 螺桿底部擋圈螺釘 。 緊定螺釘 GB/T71-1985。 其余鑄造圓角，取R=4mm。 螺旋千斤頂裝配圖見A3圖紙。 12、螺旋千斤頂?shù)男? 式中：分子上P為螺距，分母上P為人手作用力。將各數(shù)值帶入得 13、參考資料 1、《機械設計課程大作業(yè)指導書》-機械設計課程組-2011年8月； 2、王之棟-《機械設計綜合課程設計》-機械工業(yè)出版社-2015.