第一篇：螺旋千斤頂課程設(shè)計

螺旋千斤頂

設(shè)計計算說明書

院

系

專業(yè)年級

設(shè) 計 者

指導(dǎo)教師

成績

2010年11月1日

-******12

設(shè)計任務(wù)書

設(shè)計題目：螺旋千斤頂

千斤頂結(jié)構(gòu)簡圖：

設(shè)計條件：

1、最大起重量F = 40kN；

2、最大升距H =200mm；

3、低速。

設(shè)計工作量：

繪制出總裝配圖一張，標注有關(guān)尺寸，填寫標題欄及零件明細表； 編寫設(shè)計計算說明書一份。

表2-1 而作為傳動類螺紋的主要有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。

梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角α=30o，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動。故本實驗選梯形螺紋，它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的規(guī)定。

三、零件尺寸的計算

3.1、螺桿

3.1.1、螺桿直徑及螺紋的計算

按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準查表選取相應(yīng)公稱直徑d、螺距p及其它尺寸。

螺桿直徑：

d2?對于矩形和梯形螺紋，h=0.5P,則：

FP

?h?[p]-56

i?Id1?A4

I為螺桿危險截面的軸慣性矩：I??d1464,mm4

當螺桿的柔度?s＜40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時應(yīng)注意正確確定。

3.1.5、螺桿柔度

（1）計算螺桿危險截面的軸慣性矩I和i 3.14?27?10?3I==6464i?Id327?10=?4A4?3?d34??4=2.6?104mm4

=6.75mm（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度l l＝H+5p+(1.4~1.6)d

=200+5×6+1.5×34=281mm 查表得?=2.00（一端固定，一端自由），E=200GPa。將以上數(shù)據(jù)代入臨界載荷條件，得：

?2EI?2?200?109?2.6?10?83Fcr???162?10N 2?32(?l)(2?281?10)所以，Scr?Fcr162?4.6?Ss=4.0 =F403.2、螺母

3.2.1、螺母設(shè)計與計算

根據(jù)課本中的說明，螺紋的高度H??d2。上文中已經(jīng)說明，?=1.4，d2=31mm，所以H=44mm。而螺紋工作圈數(shù)n=符合這一要求的。H?7.2，取8圈。需要說明的是，螺紋的工作圈數(shù)不宜超過10圈，8圈顯然是P3.2.2、螺母螺紋牙的強度計算

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，故只需校核螺母螺紋牙的強度。

如圖所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑D處展開，則可看作寬度為πD的懸臂梁。假設(shè)螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為

F，并作用在以螺紋中u徑D2為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面a-a的剪切強度條件為

??F?[?] ?Dbu螺紋危險截面a-a的彎曲強度條件為

?? 6Fl?[?b] 2?Dbu40?103?11.95MPa 經(jīng)計算，????35?10?3?0.634?6?10?3?86?40?103?1.5?10?3???26.9MPa ?3?32??35?10?(0.65?6?10)?8又經(jīng)查表得[?]=35MPa，[?]=50MPa，對比可知均滿足強度要求。

3.2.3、安裝要求

螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問的配合常采用

H8H或8等配合。為了安裝簡便，r7n7需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應(yīng)裝置緊定螺釘，緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為6～12mm。2.4.1 螺母的相關(guān)尺寸計算 查手冊D=d+1=35mm 內(nèi)螺紋小徑D1=d-7=28mm D3=(1.6~1.8)D

=1.7×35=59.5mm D4=(1.3~1.4)D3 =1.3×59.5=77.35mm H=44mm

10底座結(jié)構(gòu)及尺寸如圖.圖中

H1=H+（14～28）mm =200+20=220mm H-a=44-14.5=29.5mm D=d+1(查手冊)=34+1=35

D6=D3+（5～10）mm =61+6=67mm D7=D6+D8=

220H1=67+=121mm 554F2?D7 π[?]p4?40?10

3=?1112=194.0mm 3.14?2?取10mm，則S=?×（1.5~2）=20mm

式中：[?]p——底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。對于木材，取[?]p=2~2.5MPa。

參考文獻：

[1]濮良貴、紀名剛.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2006.[2]馬蘭.機械制圖[M]。北京：機械工業(yè)出版社，2007.[3] 孫恒.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2006.

第二篇：螺旋千斤頂產(chǎn)品設(shè)計書

課程產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書

項 目 名 稱： 螺旋千斤頂

小 組 成 員：胡天陽*** 李雪峰*** 耿杰*** 專 業(yè) 班 級： 13機械（4）指 導(dǎo) 教 師： 楊清艷

目錄

第一章緒論..............................................................錯誤！未定義書簽。第二章市場分析及調(diào)查............................................................................2 第三章模擬仿真概述................................................................................3 3.1模擬仿真的概念............................................................................3 3.2模擬仿真在機械教學(xué)中的影響....................................................4 第四章螺旋千斤頂具體零件設(shè)計............................................................7 4.1 SolidWorks模擬仿真基本概述.................................................7 4.2螺旋千斤頂?shù)慕M成.......................................................................8 第五章 螺旋千斤頂?shù)娜S模型............................................................10

5.1 螺旋千斤頂零件圖......................................................................10

5.2 螺旋千斤頂?shù)难b配圖..................................................................13 第六章設(shè)計小結(jié)......................................................................................15 參考文獻...................................................................................................16

第一章 緒論

SolidWorks有全面的零件實體建模功能，變量化的草圖輪廓繪制，驅(qū)動參數(shù)改變特征的大小和位臵，豐富的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口使SolidWorks可以將幾乎所有的機械CAD 軟件集成到現(xiàn)在的設(shè)計環(huán)境中來，在SolidWorks的模擬功能中，不僅可以做機構(gòu)的運動分析，模擬機構(gòu)的運行過程，還可同時將運動過程進行演示，但是這種演示只能在SolidWorks中進行觀看，但在新版本的SolidWorks中，結(jié)合使用模擬功能和運用插件Animator制作動畫，可以真實地反映機構(gòu)的運動過程，并把這個運動過程制成avi格式的動畫文件，用于諸多播放器中隨時、隨地地進行演示。

SoildWorks為實現(xiàn)用戶可以更加快捷方便的使用模擬仿真功能，從而進行幾次開發(fā)，SolidWorks 的開發(fā)通常是利用SolidWorks 公司提供的功能齊全的API 函數(shù)庫，使用Visual C ++ 或者Visual Basic 語言設(shè)計完成的。這樣的工作對于軟件開發(fā)企業(yè)來說比較簡單，而一旦二次開發(fā)軟件交付用戶使用，理解和修改代碼的工作對于用戶來說將變得十分困難。下面的討論就是基于用戶只具有基本的計算機操作能力，沒有軟件開發(fā)能力的前提之下，如何繞開代碼修改，仍能夠?qū)Χ伍_發(fā)軟件進行補充和升級的四種方法，以滿足企業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展的需要。

第二章 市場分析及調(diào)查

又稱機械千斤頂，是由人力通過螺旋副傳動，螺桿或螺母套筒作為頂舉件。普通螺旋千斤頂靠螺紋自鎖作用支持重物，構(gòu)造簡單，但傳動效率低，返程慢。自降螺旋千斤頂?shù)穆菁y無自鎖作用，裝有制動器。放松制動器，重物即可自行快速下降，縮短返程時間，但這種千斤頂構(gòu)造較復(fù)雜。螺旋千斤頂能長期支持重物，最大起重量已達100噸，應(yīng)用較廣。下部裝上水平螺桿后，還能使重物作小距離橫移。機械千斤頂是手動起重工具種類之一，其結(jié)構(gòu)緊湊，合理的利用搖桿的擺動，使小齒輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)一對圓錐齒輪合運轉(zhuǎn)，帶動螺桿旋轉(zhuǎn)，推動升降套筒，從而重物上升或下降。

目前市場上多用螺旋千斤頂，其可以節(jié)約成本，使用簡單方便，應(yīng)用范圍廣。螺旋千斤頂?shù)慕］^為簡單，因此選用螺旋千斤頂作為本次課程設(shè)計的課題。

第三章 模擬仿真概述

3.1模擬仿真的概念

模擬仿真就是用模型（物理模型或數(shù)學(xué)模型）來模仿實際系統(tǒng)，代替實際系統(tǒng)來進行實驗和研究。事實上，習(xí)慣定義的模擬仿真，即用模型來模仿實際系統(tǒng)進行實驗和研究，從來就是產(chǎn)品開發(fā)中的常用技術(shù)手段。計算機運動仿真作為計算機仿真技術(shù)的一個重要分支，可以歸入虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR(Virtual Reality)的范疇，它匯集了計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、實時計算技術(shù)、人機接口技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù)。作為一門新興的高技術(shù)，己經(jīng)成為工程技術(shù)領(lǐng)域計算機應(yīng)用的重要方向。

3.2模擬仿真在機械教學(xué)中的影響

傳統(tǒng)的機械類課程休系一般采用二維設(shè)計平臺進行教學(xué)，所存在的主要問題如下:

（1）傳統(tǒng)的二維設(shè)計僅僅用于設(shè)計工程圖，無法滿足后續(xù)CAE/CAM/PDM等課程的信息需求。

（2）以二維設(shè)計為主線展開教學(xué)，耗時過大，又不便于掌握和理解。

（3）課程體系松散，沒有考慮課程之間的相互關(guān)系，無法形成產(chǎn)品從設(shè)計到制造整個生命周期的信息鏈條。

（4）傳授的知識陳舊，無法體系現(xiàn)代制造技術(shù)的特點，因而也無法滿足用人單位的需要。

（5）設(shè)計、制圖、修改工作大，使學(xué)生無法把主要經(jīng)歷放在創(chuàng)新設(shè)計上。因而也不利于學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

工程制圖教學(xué)改革:在工程制圖課程教學(xué)中，大幅度增加三維設(shè)計的內(nèi)容，改變傳統(tǒng)設(shè)計以二維-三維-二維的傳統(tǒng)教學(xué)模式，運用Solidworks系統(tǒng)進行二維實體設(shè)計技術(shù)，采用新的三維-二維-三維的教學(xué)新模式。

機械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革：把Solidworks引入到這些課程的教學(xué)中可以極大地提高學(xué)牛的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)的積極性，也為應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)奠定了素質(zhì)基礎(chǔ)。Solidworks軟件不僅可以進行機械產(chǎn)品設(shè)計、還可以進行裝配、運動學(xué)和動力學(xué)分析。

課程設(shè)計教學(xué)改革:引入Solidworks后，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高了，最后設(shè)計的作品還可以進行裝配體的爆炸動畫以及裝配動畫，設(shè)計的效果很快就可以進行評價，一個成功的設(shè)計使學(xué)生的學(xué)習(xí)很有成就感，進一步加強了付專業(yè)的認識。

數(shù)控技術(shù)教學(xué)改革:Solidworks軟件也充分體現(xiàn)了現(xiàn)代制造工程的特點。它 提供了無縫集成的CAMWorks擂件數(shù)控加工環(huán)境，該環(huán)境提供數(shù)控車、數(shù)控銑、數(shù)控線切割、加工中心的編程等內(nèi)容，基本可以滿足現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的需求。

畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用:畢業(yè)設(shè)汁是大學(xué)生最后的一個集中性學(xué)習(xí)和實踐環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)中我們大量地引人了Solidworks軟件的應(yīng)用。比如，注塑模具設(shè)計的整個過程都可以在Solidwork環(huán)境下進行。設(shè)計流程圖為：產(chǎn)品模型—模具分?！⑺芊治觥＞哐b配—模具加工。

綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng):在技術(shù)進步的大背景下，產(chǎn)品的制造和加工工藝越來越精細，產(chǎn)品的成品品質(zhì)越來越精致、優(yōu)良。表現(xiàn)在產(chǎn)品的性能特征方面是產(chǎn)品的功能日益強大化，產(chǎn)品的形態(tài)特征上表現(xiàn)為品種的多樣化，在操作、控制上越來越簡單方便化。

第四章 螺旋千斤頂具體零件設(shè)計

4.1 SolidWorks模擬仿真基本概述

SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3D CAD軟件 ,自1995年問世以來 ,以其優(yōu)異的三維設(shè)計功能 ,操作簡單等一系列的優(yōu)點 ,極大地提高了設(shè)計效率 ,在與同類軟件的激烈競爭中已經(jīng)確立了它的市場地位 ,已經(jīng)成為三維機械設(shè)計軟件的標準。利用SolidWorks不僅可以生成二維工程圖，而且可以生成三維零件，用戶可以利用這些三維零件來建立二維工程圖及三維裝配體。SolidWorks采用雙向關(guān)聯(lián)尺寸驅(qū)動機制，設(shè)計者可以指定尺寸和各實體間的幾何關(guān)系，改變尺寸會改變零件的尺寸與形狀，并保留設(shè)計意圖。

Solidworks用戶界面非常人性化,便于操作。在Solidworks的標準菜單中包含了各種用于創(chuàng)建零件特征和基準特征的命令。其中基礎(chǔ)實體特征主要有拉伸凸臺基體、旋轉(zhuǎn)凸臺Π基體等。在基礎(chǔ)實體特征上可添加圓角、倒角、肋、抽殼、拔模及異型孔、線性陣列、圓角陣列、鏡像等放臵特征,這些特征的創(chuàng)建對于實體造型的完整性非常重要。在處理復(fù)雜的幾何形狀時還需要其他高級特征選項,包括掃描、放樣凸臺Π基體及參考幾何體中基準軸、基準面這些定位特征等。通過以上特征造型技術(shù)在Solidwork中能設(shè)計出需要的實體特征。

4.2螺旋千斤頂?shù)慕M成

我們根據(jù)螺旋千斤頂?shù)膶嵨镞M行了一系列的測繪，然后根據(jù)其實際尺寸，進行了三維立體建模，使用了SolidWorks軟件。

該圖是螺旋千斤頂?shù)娜S建模的裝配圖

螺旋千斤頂由底座，頂墊，鉸杠，螺釘，螺套，螺旋桿組成。

該圖是我們測繪的螺旋千斤頂實物圖

第五章 螺旋千斤頂?shù)娜S模型

5.1 螺旋千斤頂零件圖

頂墊

底座

鉸杠

螺釘

螺套

螺旋桿

以上就是該螺旋千斤頂?shù)牟考?gòu)成，該圖全都是由SolidWorks作圖繪制而成。

5.2 螺旋千斤頂?shù)难b配圖

螺旋千斤頂裝配圖

該圖即為螺旋千斤頂裝配圖，結(jié)構(gòu)較為簡單，我們在此基礎(chǔ)上，進行了實物運動仿真。

螺旋千斤頂?shù)难b配過程：

（1）單擊標準工具欄中的“新建”工具，單擊（裝配體），新建一個裝配體文件。

（2）單擊（插入零部件），瀏覽要打開的文件，點擊確定）。

（3）插入千斤頂?shù)闹鞲闪慵菪龡U，然后插入頂墊，用移動零件，單擊（配合），在配合列表中選擇“同心軸”，“配合選擇”中選擇螺旋桿和頂墊的大小相等的圓周，單擊（確定）。

（4）再插入螺套，用移動零件，單擊（配合），在配合列表中“”選擇“同心軸”，”配合選擇”中選擇螺旋桿和螺套的大小相等的圓周，點擊高級配合，在菜單中選擇齒輪，讓螺旋桿和螺套的螺紋進行嚙合，單擊（確定）。

（5）再插入底座，用移動零件，單擊（配合），在配合列表中選擇“同心軸”和“重合”，“配合選擇”中選擇螺套和底座的大小相等的圓周和上表面，單擊（確定）。

（6）最后插入絞杠，用移動零件，單擊（配合），在配合列表中選擇“重合”，“配合選擇”中選擇螺旋桿和絞杠，使螺旋桿上的圓的圓心和絞杠的軸線相重合，單擊（確定）。

（7）生成裝配列表。

（8）配合完畢，生成千斤頂?shù)难b配體。

第六章 設(shè)計小結(jié)

在整個產(chǎn)品設(shè)計階段，通過對SolidWorks軟件知識的學(xué)習(xí)，我了解到了Solidworks的基本原理和具體運用方法。并且能夠運用SolidWorks軟件對各種零件進行三維實體建模，掌握了利用插件對裝配體進行動畫演示。在本文中我利用SolidWorks軟件對千斤頂進行了三維造型設(shè)計，并利用軟件完成了對千斤頂?shù)娜S實體設(shè)計和動畫演示制作，但還有很多不理解的地方需要更加努力學(xué)習(xí)。

另外在本次設(shè)計中，我們培養(yǎng)了團隊精神，團隊分工明確，任務(wù)分配合理，共同學(xué)習(xí)共同進步。

參考文獻

[1]李曉燕，錢煒，仲梁維，Solidworks在畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用[J]，上海電力學(xué)院學(xué)報，2002 [2]繆朝東，Solidworks在機械制圖教學(xué)中的應(yīng)用研究，重慶工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報[J]，2004 [3]安愛琴，宋長源，王宏強，聶永芳，基于Solidworks的液壓泵工作原理動態(tài)仿真[J]，煤礦機械，2007 [4]褚蓮娣，基于Solidworks的3D家居產(chǎn)品造型設(shè)計[J]，機械管理開發(fā)，2008 [5]蔣亮，黃維菊，肖澤儀，丁文武，鄒慶，基于Solidworks的常規(guī)型抽油機三維動態(tài)仿真[J]，機械制造與研究，2008 [6]張書田，袁立軍，仝國偉，基于Solidworks2007的減速器虛擬裝配與運動仿真[J]，河北神風重型機械有限公司，2008 [7]余澤通，楊彬彬，宋長源，基于Solidworks的齒輪泵工作原理動態(tài)仿真研究[J]，河南科技學(xué)院報，2008 [8]祝永健，基于Solidworks的機械制圖教學(xué)改進與應(yīng)用[J]，文教資料，2008 [9]沈嶸楓，林宇洪，基于Solidworks的螺旋葉輪設(shè)計分析[J]，福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)報），2008 [10]衛(wèi)江洪，基于Solidworks的連桿機構(gòu)的運動分析與仿真[J]，機械工程與自動化，2008

第三篇：螺旋千斤頂設(shè)計指導(dǎo)書

螺旋千斤頂設(shè)計指導(dǎo)書

螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計

千斤頂一般由底座1，螺桿

4、螺母

5、托杯10，手柄7等零件所組成（見圖1—1）。螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)，并上下升降，把托杯上的重物舉起或放落。

設(shè)計時某些零件的主要尺寸是通過理論計算確定的，其它結(jié)構(gòu)尺寸則是根據(jù)經(jīng)驗公式或制造工藝決定的，必要時才進行強度驗算。

設(shè)計的原始數(shù)據(jù)是；最大起重量Q（KN）和最大提升高度l（mm）。

螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計步驟如下： 1.螺桿的設(shè)計與計算（1）螺桿螺紋類型的選擇

螺紋有矩（方）形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。

梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角α=300，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的基本牙形按GB5796.1—86的規(guī)定。

（2）選取螺桿材料

螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。（3）確定螺桿直徑

按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準選取相應(yīng)公稱直徑d、螺距t及其它尺寸。

（4）自鎖驗算 自鎖條件是λ≤φv

式中：λ為螺紋中徑處升角；φv為摩擦角（非矩形螺紋應(yīng)為當量摩擦角φv=tg-1fv，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比摩擦角小1°。即φv－λ≥l°

（5）結(jié)構(gòu)（見圖1—2）

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，dk≥dp十0.5mm。為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑d1小，其值可查手冊按退刀槽規(guī)范確定。退刀槽的寬度可取為1.5t。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。為了防止工作時螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈，擋圈用螺釘固定在螺桿端部。

（6）螺桿強度計算

對受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材。

（7）穩(wěn)定性計算

細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性，計算時應(yīng)注意正確確定螺桿長度系數(shù)μ。

當螺桿的柔度λs＜40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。2.螺母設(shè)計與計算（1）選取螺母材料

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。

（2）確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u

H，考慮到螺紋圈數(shù)u越多，t載荷分布越不均，故u不宜大于10，否則應(yīng)改選螺母材料或加大d。螺母高度H=φd2（H應(yīng)圓整為整數(shù)）螺紋工作圈數(shù)u?（3）校核螺紋牙強度

一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其它尺寸見圖1—3。必要時還應(yīng)對螺母外徑D3進行強度驗算。

（4）螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問的配合常采用

H8H或8等配合。為了安r7n7裝簡便，需在螺母下端（圖1—3）和底座孔上端（圖1—7）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1—1），緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為6～12mm。

3.托杯的設(shè)計與計算

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1-4。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。當螺桿轉(zhuǎn)動時，托杯和重物都不作相對轉(zhuǎn)動。因此在起重時，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，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。

p?Q22?(D12?D11)4≤[p]

（或1-1）

式中：[p]——許用壓強，應(yīng)取托杯與螺桿材料[p]的小者。4.手柄設(shè)計與計算（1）手柄材料 常用Q235和Q215（2）手柄長度Lp

板動手柄的力矩

F·Lp=T1+T2

則

T?T2

（式1-2）Lp?1F式中：F——加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150～250N，工作時間較長時為100～150N。

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

手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長D13+（50～150）mm。手柄實際長度不2應(yīng)超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。度還應(yīng)加上（3）手柄直徑dp

把手柄看成一個懸臂梁按彎曲強度確定其直徑dp，按彎曲強度條件，手柄彎曲應(yīng)力

?FF·Lp0.1d3p≤[σ]F

（式1-3）

故

dp≥

Lp·F

（式1-4）

0.1[?]F式中：[σ]F——手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當手柄材料為Q215和Q235時，[σ]F=120Mpa（4）結(jié)構(gòu)

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1-6），并用螺釘或鉚合固定。

5.底座設(shè)計

底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200）（圖1—7），鑄件的壁厚δ不應(yīng)小于8～12mm，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1∶10的斜度。

圖中

H1=l+（14～28）mm

D6=D3+（5～10）mm HD7=D6+1

5D8=4Q2 ?D3?[?]p式中：[σ]p——底座下枕墊物的許用擠壓應(yīng)力。

第四篇：千斤頂課程設(shè)計

千斤頂課程設(shè)計

A08機械（2）龐健松 080401227 螺旋千斤頂主要零件：螺桿、螺母、托杯、手柄和底座。

設(shè)計的原始數(shù)據(jù)：最大起重F=45KN、最大升起高度H=250mm。

螺旋起重器的結(jié)構(gòu)見圖,螺桿7和螺母6是它的主要零件。螺母6用緊定螺釘5固定在底座8上。轉(zhuǎn)動手柄4時，螺桿即轉(zhuǎn)動并上下運動。托杯1直接頂住重物，不隨螺桿轉(zhuǎn)動。

安全板3防止托杯脫落，安全板9防止螺桿由螺母中全部脫出。

對這一裝置的主要要求是:保證各零件有足夠的強度、耐磨性、能自鎖、穩(wěn)定性合格等。

一、螺桿的設(shè)計與計算

1.螺紋的牙型

選用矩形螺紋，采用內(nèi)徑對中，配合選H8/h8，在計算強度時不考慮螺紋的徑向間隙。

2.3.螺桿的材料

選用C45

螺桿直徑

螺桿工作時，同時受壓力與扭矩的作用，因此它的計算可近似按緊螺紋栓聯(lián)接的計算公式估算出螺紋內(nèi)徑，即：

d1?5.2F????

查式中螺桿的屈服極限?s=255MPa，取安全因數(shù)n=2，得許用壓應(yīng)力???=127.5MPa，取整數(shù)???=130MPa。

將上述數(shù)據(jù)帶入得螺桿的直徑為d1?0.02764m，取d=30mm。

1千斤頂課程設(shè)計

A08機械（2）龐健松 080401227 根據(jù)經(jīng)驗公式p?d14，得P=7.5mm。

p參考梯形螺紋標準，螺紋牙型高h=，得h=3.75mm。

2d圓整為整數(shù)后，取d1?d?p=38-7.5=30.5mm。

4.自鎖驗算

在考慮眾多因素后，實際應(yīng)滿足的自鎖條件為：

?????1

由tan??np/(?d2)

n=1，p=7.5mm，d2=得tan?=0.07373

當量摩擦角??=arctan ?，在有潤滑油情況下?=0.1，得???1=4.574 驗證結(jié)束，左邊小于右邊，達到自鎖條件。

2?d1?h2=32.375mm 5.結(jié)構(gòu)

手柄孔徑dK根據(jù)手柄直徑dp決定，dk?dp?0.5mm。根據(jù)后面手柄部分的計算得到dp=26mm，所以dk=26.5mm。退刀槽的直徑比d1小，取值為28mm。退刀槽的寬度取為1.5P=11.25mm。

6.螺桿的強度校核

對C45進行壓應(yīng)力校核，C45許用彎曲應(yīng)力??? b=120MPa，從后面的計算中得到數(shù)值，如下公式：

22?4F??T????b???3??d2??0.2d3???102MPa，符合該壓力下的強度要求。

1??2??7.螺桿穩(wěn)定性驗算

計算螺桿柔度時，螺桿最大受壓長度l可按將重物舉到最大起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度計算，即：

d

l?H?H?/2?1.5

式中d為大徑，d=34mm，得l=200+56.25/2+1.5X34=279mm 千斤頂課程設(shè)計

A08機械（2）龐健松 080401227 由穩(wěn)定性驗算公式Fcr??2EIl2

查機械手冊得C45的彈性模量E=200GPa，?22d?d1，得I=1.192?10?5m4 由慣性矩公式I=64??式中Fcr為滿足條件的軸向壓力

將上述數(shù)據(jù)帶入公式得，F(xiàn)cr=2.456?105KN,滿足條件，裝置穩(wěn)定

二、螺母的設(shè)計與計算

1.2.材料

螺母的材料選擇 鑄錫青銅56.25mm 螺紋圈數(shù)Z與高度H?，螺母的圈數(shù)通常是根據(jù)螺紋牙間強度條件求出，即：

Z?F

?d2h?p?式中：螺紋中徑d2=32.375mm，螺紋牙高度h=3.75mm 螺紋牙的強度計算

螺紋牙危險截面的抗剪強度條件為：??F?????98MPa，得Z?1.7 ?d1bZ6Fl???b??400MPa，2?d1bZ螺紋牙危險截面的抗彎強度條件為：?b?得Z?0.12

對于矩形螺紋b=0.5P，在條件Z?10的條件下，取Z=6?？紤]到退刀槽的影響，實際螺紋圈數(shù)為：Z??Z?1.5=7.5 所以得到螺母的高度：H??Z?P=56.25mm。

3.螺母其他尺寸（如圖）： 千斤頂課程設(shè)計

A08機械（2）龐健松 080401227

4.螺母與底座的配合

螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱面的配合采用H8/n7，為了方便安裝，應(yīng)在螺母下端和底座孔上端制出倒角，緊固螺釘?shù)闹睆饺8。

三、手柄設(shè)計與計算

1.2.材料

選用A5 手柄長度Lp

扳動手柄的轉(zhuǎn)矩KLP必須克服螺紋副的螺紋力矩M1和螺桿與托杯間的摩擦力矩M2，即：

LP?M1?M2 K

KLp?M1?M

2式中K為一個工人加于手柄上的臂力，間歇工作時約為150~250N，這里取K=250N。

dM1?F?tg???????2

M2??D4?D2??F

24在加潤滑油的情況下，摩擦系數(shù)?=0.06 千斤頂課程設(shè)計

A08機械（2）龐健松 080401227 將以上的數(shù)據(jù)帶入公式得Lp?0.71014m 手柄計算Lp是螺桿中心到人手施力點的距離?？紤]桿頭尺寸及人手握的長度，手柄的實際長度還應(yīng)該加上為820mm。

D2?100mm,最終得到千斤頂?shù)氖直枰拈L度23.手柄直徑dp

把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定直徑dp，其強度條件為：

dp?3KL

0.1???b式中???b為材料的許用彎曲應(yīng)力，對于A5手柄，???b=120MPa。代入數(shù)據(jù)計算得dp?25.8mm，取dp=26mm。

4.結(jié)構(gòu)

手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端應(yīng)加上擋環(huán)（如圖），并用螺釘或鉚釘固定。

四、底座設(shè)計

底座這里選用HT100，鑄件壁厚選用?=10mm。為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此，可按照1：5的錐度設(shè)計。

圖中：

D7?4F????p2?D6

式中???p為底座下枕墊物的許用應(yīng)力。對于木材，取???p=2MPa。

將以上數(shù)據(jù)帶入公式得D7=232.53mm，最終取D7=240mm。千斤頂課程設(shè)計

A08機械（2）龐健松 080401227 1D8?D5?H1?2???95mm

5五、托杯的設(shè)計與計算

杯用來承托重物，此次計算選用ZG230-450，尺寸如圖所示，為了使其與重物接觸良好，防止重物滑動，在托杯表面制出切口和溝紋。直徑D2的配合取H11/a11。

托杯的許用壓強可取為?P??18MPa，由此可確定托杯直徑D4，即：

D4?取D24F2 ?D2??P?=0.6?34.25=20.55mm，得D4?68.1mm，取D4=70mm

第五篇：螺旋千斤頂設(shè)計說明書

螺旋千斤頂設(shè)計說明書

姓名：班級: 學(xué)號: 2012年11月3日

設(shè)計要求：

一、設(shè)計題目：設(shè)計一螺旋千斤頂，已知起重重量50kN，起重高度250mm。

畫3# 裝配圖一張，設(shè)計說明書一份。

二、結(jié)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)簡圖、組成、受力分析。

三、螺桿的設(shè)計計算

四、螺母的設(shè)計計算

五、底座的設(shè)計

六、手柄的設(shè)計計算

七、托杯的設(shè)計

圖1 結(jié)構(gòu)原理圖

1.螺桿的設(shè)計與計算

1.1螺桿螺紋類型的選擇

選擇梯形螺紋，牙型角α=30?,梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的規(guī)定。選取螺桿材料為45鋼。確定螺桿直徑：

按耐磨性條件確定中徑d2對于梯形螺紋，其設(shè)計公式為：

d2?0.8F/?[p]

對于整體式螺母，為使受力分布均勻,螺紋工作圈數(shù)不宜過多，宜取??1.2～2.5;此處取

??1.5,許用壓力P?2Mpa從滑動螺旋傳動的許用壓強表中查得：人力驅(qū)動時，?P?可提高20%。故得

?P??20??1?2000??24Mpa

帶入設(shè)計公式，得

d2?24.5mm

按國家標準選擇公稱直徑和螺距為：

D?d?32mmd2?d?3?29mmP?6mm1.2自鎖驗算

自鎖驗算條件是???v d2?d?7?25mm

?v?arctan?f/cos???arctan0.08/cos15o ?4.73o???np/?d2???arctan?arvtan?6/29??

?3.77o???v

且螺紋中徑處升角滿足比當量摩擦角小1°，符合自鎖條件。

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)圖2進行螺母的結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）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，dk≥dp十0.5mm。

（2）為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑d1約小0.2~0.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5P，取d4?d1?0.5?28.5mm。（3）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。

圖2 螺桿頂端

1.4螺桿強度計算

螺桿受力較大，應(yīng)根據(jù)第四強度理論校核螺桿的強度

強度計算公式為：

?ca??2?3?2??F/A?2?3?T/W?????2

其中T為扭矩

T?Ftan??v????d2/2

查書上表5—8可得?s?360MPa

??????s/3?120MPa

已知F?50kN，又 T?Ftan??v????d2/2?108.35N?m2A?1/4?d2?490.625mm2

W??d13?3066.4mm3代入校核公式，得

?ca?118MPa

?ca????滿足強度要求。

1.5穩(wěn)定性計算

細長螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。

Fcr/F?2.5~4

螺桿的臨界載荷Fcr與柔度?s有關(guān) 其中?s??l/i 取??2

l?H?5t?1.5d?(250?5*6?1.5?32)mm?328mmi?I/A?1/2d1?25/4mm?6.25mm其中I為螺桿危險截面的軸慣性矩。將以上數(shù)據(jù)代入柔度計算公式，得

?s?2?328?6.25?104.96?40

需進行穩(wěn)定性校核。實際應(yīng)力的計算公式為：

2Fcr??2EI/??l?

其中I?iA?i?12?d24?31400

E?210GPa 將上述數(shù)據(jù)代入公式得

Fcr?210309.4kN Fcr/F?2.5~4

螺桿滿足穩(wěn)定性要求

2.螺母設(shè)計計算

2.1選取螺母材料為青銅

確定螺母高度H'及工作圈數(shù)u'

H'??d2?1.5?29?43.5mm

u'?H'/t?43.5?6?7.25mm

考慮退刀槽的影響，取實際工作圈數(shù)為

u'?u?1.5?7.25?1.5?8.75

?'應(yīng)當圓整，又考慮到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，故取

?'?9

H'?u'?t?9?6?54mm

圖3 螺母

2.2校核螺紋牙強度

螺母的其它尺寸見圖3，螺紋牙多發(fā)生剪切與彎曲破壞。由于螺母的材料強度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強度。

（1）剪切強度校核

已知D?d?32mm

D2?d2?29mm 剪切強度條件為：

??F≤[?] ?Db?b?0.65P?0.65?6mm?3.9mm [?]?30~40MPa，查書上表5—13得：梯形螺紋：則剪切強度為 ??50000?14.17MPa

??32?3.9?9??[?]

符合剪切強度條件。

（2）彎曲條件校核

彎曲強度條件為：

??3Fh?[?b]

?Db2?查書上表5—13得：[?b]?40~60MPa，h?0.5P?0.5?6mm?3mm 則彎曲強度為

??3?45?3=29.44Mpa ??32?3.92?9??[?b]

符合彎曲強度條件。

2.3配合：

（1）采用H8配合。r7（2）為了安裝簡便，需在螺母下端（圖1―3）和底座孔上端（圖1―7）做出倒角。（3）為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應(yīng)裝置緊定螺釘，查書上表5—2選擇緊定螺釘。

3.托環(huán)的設(shè)計與計算

3.1托杯材料的選擇

選擇托環(huán)材料為Q235鋼。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)尺寸見圖4。

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，應(yīng)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。

3.3接觸面強度校核

查表得Q235鋼的許用壓強為?P??225MPa 為避免工作時過度磨損，接觸面間的壓強應(yīng)滿足

P?F??P? 22?(D12?D11)4根據(jù)圖1-4，取相關(guān)尺寸為：

D11?0.6d?0.6?32mm?19.2mm

D10?2.5d?80mmD13?1.8d?58mmD12?D13?4mm?54mm

?P?50000?25.3MPa??P?

?(542?19.22)4接觸面壓強滿足要求，選材合理。

圖4 托杯頂端

4.手柄的設(shè)計計算

4.1手柄材料的選擇

選擇手柄材料為Q235鋼

4.2計算手柄長度Lp 扳動手柄的力矩：K?Lp?T1?T2，則

Lp?T1?T2 K取K?200N

???v)?又 T1?Ftan(d2?97.51N?m 2T2?(D12?D11)fF/4?(19.2?66)?0.083?45/4?88.39N?m?LP?

T1?T297.51?88.39?m?929.5mm K200手柄實際長度為：

Lp?929.5?58?100?1058.5mm 2由于手柄長度不超過千斤頂，因此取Lp?350mm，使用時在手柄上另加套筒。

4.3手柄直徑dp的確定

把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑Dp，強度條件為

?F?KLp0.1d3p?[?F]

得設(shè)計公式為

dp?3KLp0.1[?F]

已知[?F]?120MPa

?dp?3200?1058mm?26.03mm

0.1?120取dp?30mm

4.4結(jié)構(gòu)

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)，并用螺釘固定，選擇開槽沉頭螺釘GB/T67 M8?16

5.底座設(shè)計

5.1選擇底座材料

選擇底座材料為HT200，其???p?2MPa

5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖5 底座

H1?(H?20)mm?(250?20)mm?270mmD6?(D3?8)mm?(54?8)mm?62mmH1250?(62?)mm?112mm 554F4?50000D8??D72??1122mm?210mm????p2?D7?D6?取??10mm，則有

H'?a?(54?18)mm?36mm

參考文獻

【1】 吳宗澤，羅圣國；機械設(shè)計課程設(shè)計手冊；北京：高等教育出版社；2006.05 【2】 濮良貴；機械設(shè)計；北京：高等教育出版社；2012.02