第一篇：機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)最終

便攜式螺紋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書

（班級(jí)：車輛工程141 姓名：王俊 學(xué)號(hào)：1608140120）1.設(shè)計(jì)任務(wù)書

1.1 螺旋千斤頂?shù)脑恚呵Ы镯數(shù)墓ぷ髟硎?通過(guò)螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)將物體由低處向高處的傳送的，并使托杯中的物體做直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)我們的傳動(dòng)要求。其中，螺母固定，當(dāng)手柄旋動(dòng)的時(shí)候，螺桿通過(guò)與螺母的螺旋副的運(yùn)動(dòng)，螺紋之間產(chǎn)生自鎖，使裝有重物的托杯往上運(yùn)動(dòng)。1.2 原始數(shù)據(jù)

最大起重量： F = 35 kN

最大升程 ： H = 200 mm 2.計(jì)算內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟

2.1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.1.1 螺桿螺紋類型的選擇

選擇梯形螺紋螺旋傳動(dòng)，右旋，牙型角α=30?,因?yàn)樘菪温菁y的牙根強(qiáng)度高，易于對(duì)中，易于制造，內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的規(guī)定。2.1.2選取螺桿材料

因?yàn)槁輻U承受的載荷較大，而且是小截面，故選擇45#鋼。2.1.3確定螺桿直徑 按耐磨性條件確定中徑d2

對(duì)于梯形螺紋，h=0.5p,由耐磨性條件可轉(zhuǎn)化為： d2?0.8F/?[p]

d2:螺紋中徑，mm;F：螺旋的軸向載荷，N;Φ:引入系數(shù)；[p]:材料的許用壓強(qiáng)，Mpa;對(duì)于整體式螺母，為使受力分布均勻,螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，宜取??1.2～2.5;此處取 ??1.5,許用壓力P?20Mpa 從滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的許用壓強(qiáng)表中查得： 人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，?P?可提高20% 故?P??20??1?2000??24Mpa 帶入設(shè)計(jì)公式，得

d2?24.9mm

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇公稱直徑和螺距為：

D?d?30mmd2?d?3?27mm

d1?d?7?23mmP?6mm2.1.4自鎖驗(yàn)算

自鎖驗(yàn)算條件是???v

?v?arctan?f/cos???arctan0.08/cos15o ?4.73o???np/?d2???arctan?arctan?6/30??

?3.64????v

且螺紋中徑處升角滿足比當(dāng)量摩擦角小1°，符合自鎖條件。2.1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)圖1-2進(jìn)行螺母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（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?34mm。

（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。

（4）為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。

2.1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算

螺桿受力較大，應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度

強(qiáng)度計(jì)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

查表可得?s?360MPa

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

已知F = 35 kN，又 T?Ftan??v????d2/2?79.82N?mA?1/4?d12?572.56mm2W?1/16?d13?3864.7mm3代入校核公式，得

?ca?101.2MPa

?ca????

滿足強(qiáng)度要求。2.1.7穩(wěn)定性計(jì)算

細(xì)長(zhǎng)螺桿工作時(shí)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(yàn)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?(200?5?1?1.5?30)mm?250mmi?I/A?1/4d1?23/4mm?5.75mm

其中I為螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩。將以上數(shù)據(jù)代入柔度計(jì)算公式，得

?s?2?250?5.75?87.0?40

需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。實(shí)際應(yīng)力的計(jì)算公式為

Fcr??2EI/??l? 2其中I??d1464?13736.66mm4 E?2.06?105MPa 將上述數(shù)據(jù)代入公式得

Fcr?202326.15kN Fcr/F?2.5~4

螺桿滿足穩(wěn)定性要求 2.2螺母設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.1選取螺母材料

螺母采用強(qiáng)度高、耐磨、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅 2.2.2確定螺母高度H'及工作圈數(shù)u'

H'??d2?1.5?27?40.5mm

u?H'/t?40.5?6?6.75mm

因?yàn)榭紤]退刀槽的影響，取實(shí)際工作圈數(shù)為：

u'?u?1.5?6.75?1.5?8.25mm

?'應(yīng)當(dāng)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

2.2.3校核螺紋牙強(qiáng)度

螺母的其它尺寸見圖1―3，螺紋牙多發(fā)生剪切與彎曲破壞。由于螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。（1）剪切強(qiáng)度校核

已知D?d?30mm D2?d2?27mm 剪切強(qiáng)度條件為： ??F≤[?] ?Db?查表得：[?]?30~40MPa，b?0.65P?0.65?6mm?3.9mm 則剪切強(qiáng)度為：

??35000?10.58MPa

??30?3.9?9??[?]

符合剪切強(qiáng)度條件；（2）彎曲條件校核

彎曲強(qiáng)度條件為：

??6Fl?[?b] 2?Db?查表得[?b]?40~60MPa，l?（D?D2）/2?(30?27)/2?1.5mm 則彎曲強(qiáng)度為

??6?35000?1.5?24.42Mpa ??[?b]，符合彎曲強(qiáng)度條件。2??30?3.9?9

2.2.4配合（1）采用H8配合。r7（2）為了安裝簡(jiǎn)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(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘，查表選擇緊定螺釘GB/T71?1985 M6?12。2.3托環(huán)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.3.1托杯材料的選擇

選擇托環(huán)材料為Q235鋼。2.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(duì)滑動(dòng)，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。2.3.3接觸面強(qiáng)度校核

查表得Q235鋼的許用壓強(qiáng)為?P??225MPa 為避免工作時(shí)過(guò)度磨損，接觸面間的壓強(qiáng)應(yīng)滿足

P?F?(D122?D112)4??P?

根據(jù)圖1-4，取相關(guān)尺寸為：

D11?0.6d?0.6?30mm?18mmD10?2.5d?2.5?30mm?75mmD13?1.8d?1.8?30mm?54mmD12?D13?4mm?50mm?P?

35?20.5MPa??P? 22?(50?18)4接觸面壓強(qiáng)滿足要求，選材合理。2.4手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.4.1手柄材料的選擇

選擇手柄材料為Q235鋼 2.4.2計(jì)算手柄長(zhǎng)度Lp 扳動(dòng)手柄的力矩：K?Lp?T1?T2，則

Lp?T1?T2 K取K?200N

又 T1?Ftan(???v)?T2?(D12?D11)fF/4?(50?18)?0.083?35/4?49.39N?m?LP?d22?68.49N?m

T1?T268.49?49.39?m?0.589m?589mm K200手柄實(shí)際長(zhǎng)度為：

Lp?589?54?100?716mm 2由于手柄長(zhǎng)度不超過(guò)千斤頂，因此取Lp?350mm，使用時(shí)在手柄上另加套筒。

2.4.3手柄直徑dp的確定

把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑Dp，強(qiáng)度條件為

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

得設(shè)計(jì)公式為 dp?3KLp0.1[?F]

已知[?F]?120MPa

?dp?3200?1111mm?22.9mm

0.1?120取dp?25mm 2.4.4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 2.5底座設(shè)計(jì) 2.5.1選擇底座材料

選擇底座材料為HT200，其???p?2MPa 2.5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由圖1-7可得底座的相應(yīng)尺寸：

H1?(H?20)mm?(200?20)mm?220mmD6?(D3?8)mm?(58?8)mm?66mmD7?D6?D8?4FH15?(66??D72?220)mm?110mm54?50?1102mm?102mm2?

????p取??10mm，則有

H'?（1.5~2）??(54?18)mm?36mm

第二篇：機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)——千斤頂

機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)

螺旋起重器設(shè)計(jì)說(shuō)明書

一、設(shè)計(jì)題目（3.1.3）

螺旋起重器（千斤頂）

已知條件：起重量FQ=50KN，最大起重高度H=150mm。

二、螺桿、螺母選材

本千斤頂設(shè)計(jì)采用梯形螺紋螺旋傳動(dòng)。由于螺桿承受載荷較大，而且是小截面，故選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻(xiàn)[2]表10.2得σs=355MPa,[?]??s3~5,取[σ]=110MPa;σb=600MPa。

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(dòng)磨損，故螺母采用強(qiáng)度高、耐磨、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3(考慮速度低)，查表得螺母材料的許用切應(yīng)力[?]?30~40MPa,取[?]=35MPa；許用彎曲應(yīng)力

[σb]=40~60MPa, 取[σb]=50MPa。

托杯和底座均采用鑄鐵材料。

三、螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 耐磨性計(jì)算

由耐磨性條件公式：

Ps?FA?F?p??d2?h?H?[p]

對(duì)于梯形螺紋，有h=0.5p,那么耐磨性條件轉(zhuǎn)化為： d2?0.8式中

d2——螺紋中徑，mm;F——螺旋的軸向載荷，N； H——螺母旋合高度，mm;? ——引入系數(shù)，?=H/d2;

F?[p] [p]——材料的許用壓強(qiáng)，MPa;查機(jī)械設(shè)計(jì)表5.8，得[p]=18~25MPa，取[p]=20MPa，對(duì)于整體式螺母，取?=2.0，那么有d2?0.8??1.2~2.5，50KN2.0*20MPa?28.3mm。查參考文獻(xiàn)[4]表H.5,試取公稱直徑d=36mm,螺距p=6mm,中徑d2=33mm,小徑d1=29mm,內(nèi)螺紋大徑D4=37mm。那么螺母高度H???d2?2.0*33?66mm，螺紋圈數(shù)

z?Hp?666?11，按要求取10，α=2β=30°。

3.2 螺桿強(qiáng)度校核

千斤頂螺桿危險(xiǎn)截面受軸向力F和扭轉(zhuǎn)力矩T1的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩T1。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為

??(4F?d12)?3(216T1?d13)?[?]

對(duì)于梯形螺紋該式可化為 d1?4*1.25F?[?] 式中

d1——螺桿螺紋的小徑(mm)；

[?]——螺桿材料的許用應(yīng)力(MPa);

F—— 螺桿所受的軸向載荷(N)；

d2

2T1——螺桿所受轉(zhuǎn)矩(N·mm),T1?Ftan(???')4*1.25*50KN。

代入數(shù)據(jù)，d1??*110MPa?26.90mm

而選擇d1=29mm,滿足螺桿強(qiáng)度要求。3.3螺紋牙強(qiáng)度校核

因?yàn)槁菽覆牧蠌?qiáng)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(qiáng)度。螺母螺紋牙根部剪切強(qiáng)度條件為：

??Fz?D4b?[?]

式中

F——軸向載荷(N)；

D4——螺母螺紋大徑(mm);

Z——螺紋旋合圈數(shù)；

b——螺紋牙根部厚度(mm)，對(duì)于梯形螺紋b=0.65p。

代入數(shù)據(jù)計(jì)算

??5000010*?*37*0.65*6?11.03MPa?[?]

即螺母滿足剪切強(qiáng)度要求。

螺母螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為：

?b?

3Flz?D4b2?[?b]

式中

l——彎曲力臂，l?代入數(shù)據(jù)計(jì)算

?b?D4?d12?37?292?4mm；

3*50000*210*?*37*(0.65*6)2?16.97MPa?[?b]

即螺母螺紋牙滿足彎曲強(qiáng)度要求。3.4 螺紋副自鎖條件校核

由螺紋副自鎖條件：

???',?'?arctafn'

式中

?——螺紋螺旋升角（°），??arctan'?——當(dāng)量摩擦角(°);

np?d2

n——螺紋線數(shù)，n=1;p

——螺紋導(dǎo)程(mm);

d2——螺紋中徑(mm);f'——當(dāng)量摩擦系數(shù),查機(jī)械設(shè)計(jì)表5.10，得f'=0.08~0.10,取

f'=0.09;

1*6代入數(shù)據(jù) ??arctan?*29?3.77?

?'?arctan0.09?5.14?

因?yàn)?≤?'，所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5螺桿的穩(wěn)定性校核

千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=150mm.則螺桿的最大工作長(zhǎng)度

L?150?H螺母2?h1?l退刀槽

式中

H螺母——螺母高度(mm)，H螺母=66mm;l退刀槽——螺桿與手柄座相接處額尺寸，查手冊(cè)知，l退刀槽=10.5mm。

假設(shè)手柄直徑為d1=28mm,由尺寸經(jīng)驗(yàn)公式h1=(1.8~2)d1=50.4~56mm取

h1=52mm,則

L=150+33+52+10.5=250.5mm 則螺桿的柔度

???Li?4?Ld1

式中

?——長(zhǎng)度系數(shù)，對(duì)本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則可取

?=2；

d1——螺紋小徑，d1=29mm。

i——螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑(mm),i?截面的面積(mm2)。

代入數(shù)據(jù)計(jì)算

??4*2*250.529?69.10

IA?d14,其中A為危險(xiǎn)對(duì)于45#調(diào)制鋼，此時(shí)螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為：

Fc???3401?0.00013*69.12?2944?138565.6N

那么，由壓桿穩(wěn)定條件

FcF?138565.650000?2.77?2.5

故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。

四、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺母外徑D2≈1.5d=1.5×36=54mm;螺母凸緣外徑D3≈1.4D2=1.4×54=75.6mm;螺母凸緣厚b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×66=13.2~19.8mm，取b=15mm。

五、手柄設(shè)計(jì)

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(shè)加在手柄上的力F1=250N，手柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，則有F1 L1 = T1 + T2。對(duì)于T1和T2，有

T1?Ftan(???')d22?50000*tan(3.77?5.14)*33232?129339.1N·mm

T2?fF3?[D?(2~4)]?(D1?2)[D?(2~4)]?(D1?2)23

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，D?（1.6~1.8）d?(1.6~1.8)?36?57.6~64.8mm,取D=60mm;D1（取D1=25mm。0.6~0.8）d?(0.6~0.8)?36?21.6~28.8mm，?托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q235，摩擦因數(shù)f=0.12,則

T2?fF3?[D?(2~4)]?(D1?2)[D?(2~4)]?(D1?2)2332≈

0.12*500003*57?2757?272332?131357.1N?mm

那么手柄長(zhǎng)度L1?筒長(zhǎng)700mm。T1?T2F1?129339.1?131357.1250?1042.8mm，取L1=400mm,加套設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為σ，查參考文獻(xiàn)[2]表10.1,?s?225MPa，查參考文獻(xiàn)[3],得??b???s1.5~2，則??b?=112.5~150MPa,取??b?=125MPa。

T1?T2Wz32(T1?T2)???b?，轉(zhuǎn)化為： 則手柄直徑d1應(yīng)滿足 ??32(T1?T2)??d1d1?3???b??332*(129339.1?131357.1)?*125?27.7mm

取手柄直徑d1=28mm。

六、底座設(shè)計(jì)

螺桿下落至底面，再留20~30mm的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚??10mm。由經(jīng)驗(yàn)公式，S=(1.5~2)?=12~16mm,取S=16mm。

D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，D5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。

結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力：

?p?F?4?250000(D4?D5)2?4?4.052MPa

(179.2?128)2底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為10~20mm時(shí)，?b?100MPa，[?p]?(0.4~0.5)?b?(0.4~0.5)*100?(40~50)MPa。

顯然，?p?[?p]，下

FA?F上表面校核：?b1??4?24*50000(D3?D2)2?*(75.6?54)22?22.74MPa，查表

得[σb]=195MPa, ?b1<[σb]。

故上表面滿足強(qiáng)度要求。為方便，取D4=180mm。

七、其余各部分尺寸及參數(shù)

DT?(2.0~2.5)d?(2.0~2.5)*36?72~90mm，取DT=76mm；

D?(1.6~1.8)d?(1.6~1.8)*36?57.6~64.8mm，取D=60mm；

D1?(0.6~0.8)d?(0.6~0.8)*36?21.6~28.8mm，取D1=24mm;h?(0.8~1)D?(0.8~1)*60?48~60mm，取h=55mm；

h1?(1.8~2)d1?(1.8~2)*28?50.4~56mm，取h1=54mm； h2?(0.6~0.8)D1?(0.6~0.8)*24?14.4~19.2mm，取h2=18mm；

d3?(0.25~0.3)D1?(0.25~0.3)*24?6~7.2mma?6~8mm，取d3=6mm；，取a=6mm；

t?6~8mm，取t=6mm。

固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑26mm，厚5mm；螺釘GB/T5783-2000A M8×16。

螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑42mm，厚5mm；螺釘 GB/T5783-2000A M8×16。

緊定螺釘 GB/T71-1985 M8×20。其余鑄造圓角，取R=2mm。

底座高度為205mm，裝配后千斤頂?shù)纳捣秶鸀?60~510mm。

八、參考資料

[1]張鋒，宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，2009.10 [2]宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，2006 [3]王黎欽，陳鐵鳴.機(jī)械設(shè)計(jì).5版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.1

第三篇：機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)——千斤頂

螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)說(shuō)明書

目錄

一、設(shè)計(jì)題目--------2

二、螺母、螺桿選材-----------------------------2

三、螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 耐磨性計(jì)算--2 3.2 螺桿強(qiáng)度校核------------------------------3 3.3 螺紋牙強(qiáng)度校核---------------------------3 3.4 螺紋副自鎖條件校核--------------------4 3.5 螺桿穩(wěn)定性校核---------------------------4

四、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)----------------------5

五、手柄設(shè)計(jì)-------5

六、底座設(shè)計(jì)-------6

七、其余各部分尺寸及參數(shù)-------------------7

八、參考資料--------8

螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)說(shuō)明書

一、設(shè)計(jì)題目

螺旋起重器（千斤頂）

已知條件：起重量FQ=40KN，最大起重高度H=200mm。

二、螺桿、螺母選材

本千斤頂設(shè)計(jì)采用梯形螺紋螺旋傳動(dòng)。由于螺桿承受載荷較大，而且是小截面，故選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻(xiàn)[2]得σs=355MPa,查機(jī)械設(shè)計(jì)表5.9得[?]??s3~5,取[σ]=110MPa;σb=600MPa。

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(dòng)磨損，故螺母采用強(qiáng)度高、耐磨、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3，查表5.9得螺母材料的許用切應(yīng)力[?]?30~40MPa,取[?]=35MPa；許用彎曲應(yīng)力[σb]=40~60MPa, 取[σb]=50MPa。

托盤和底座均采用鑄鐵材料。

三、螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 耐磨性計(jì)算

由耐磨性條件公式：

Ps?FA?F?p??d2?h?H?[p]

對(duì)于梯形螺紋，有h=0.5p,那么耐磨性條件轉(zhuǎn)化為： d2?0.8式中

d2——螺紋中徑，mm;F——螺旋的軸向載荷，N； H——螺母旋合高度，mm;? ——引入系數(shù)，?=H/d2;

F?[p] [p]——材料的許用壓強(qiáng)，MPa;查機(jī)械設(shè)計(jì)表5.8，得[p]=18~25MPa，取[p]=20MPa，對(duì)于整體式螺母，取?=2.0，那么有d2?0.8??1.2~2.5，40KN2.0*20MPa?25.3mm。查參考文獻(xiàn)[4]表H.5,試取公稱直徑d=32mm,螺距p=6mm,中徑d2=29mm,小徑d1=25mm,內(nèi)螺紋大徑D4=33mm。那么螺母高度H???d2?2.0*29?58mm，螺紋圈數(shù)z?Hp?586?9.7，α=2β=30°。

螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)說(shuō)明書

3.2 螺桿強(qiáng)度校核

千斤頂螺桿危險(xiǎn)截面受軸向力F和扭轉(zhuǎn)力矩T1的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩T1。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為

??(4F?d12)?3(216T1?d13)?[?]

對(duì)于梯形螺紋該式可化為 d1?4*1.25F?[?] 式中

d1——螺桿螺紋的小徑(mm)；

[?]——螺桿材料的許用應(yīng)力(MPa);

F—— 螺桿所受的軸向載荷(N)；

d2

2T1——螺桿所受轉(zhuǎn)矩(N·mm),T1?Ftan(???')4*1.25*40KN。

代入數(shù)據(jù)，d1??*110MPa?24.06mm

而選擇d1=25mm,滿足螺桿強(qiáng)度要求。3.3螺紋牙強(qiáng)度校核

因?yàn)槁菽覆牧蠌?qiáng)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(qiáng)度。螺母螺紋牙根部剪切強(qiáng)度條件為：

??Fz?D4b?[?]

式中

F——軸向載荷(N)；

D4——螺母螺紋大徑(mm);

Z——螺紋旋合圈數(shù)；

b——螺紋牙根部厚度(mm)，對(duì)于梯形螺紋b=0.65p。

代入數(shù)據(jù)計(jì)算

??400009.3*?*33*0.65*6?10.64MPa?[?]

即螺母滿足剪切強(qiáng)度要求。

螺母螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為：

?b?3Flz?D4b2?[?b]

式中

l——彎曲力臂，l?

D4?d223

?33?292?2mm；

螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)說(shuō)明書

其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計(jì)算

?b?3*40000*29.3*?*33*(0.65*6)2?16.73MPa?[?b]

即螺母螺紋牙滿足彎曲強(qiáng)度要求。3.4 螺紋副自鎖條件校核

由螺紋副自鎖條件：

???',?'?arctafn'

式中

?——螺紋螺旋升角（°），??arctan'?——當(dāng)量摩擦角(°);

np?d2

n——螺紋線數(shù)，n=1;

p——螺紋導(dǎo)程(mm);

d2——螺紋中徑(mm);f'——當(dāng)量摩擦系數(shù),查機(jī)械設(shè)計(jì)表5.10，得f'=0.08~0.10,取

f'=0.09;

1*6代入數(shù)據(jù) ??arctan?*29?3.77?

?'?arctan0.09?5.14?

因?yàn)?≤?'，所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5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(zhǎng)度

L?200?H螺母2?h1?l退刀槽

式中

H螺母——螺母高度(mm)，H螺母=58mm;h1符號(hào)參見參考文獻(xiàn)[1]圖3.1；

l退刀槽——螺桿與手柄座相接處額尺寸，查手冊(cè)知，l退刀槽=10.5mm。

假設(shè)手柄直徑為d1=26mm,由尺寸經(jīng)驗(yàn)公式h1=(1.8~2)d1=46.8~54mm取

螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)說(shuō)明書

h1=50mm,則

L=200+29+50+10.5=289.5mm 則螺桿的柔度

???Li?4?Ld1

式中

?——長(zhǎng)度系數(shù)，對(duì)本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則可取

?=2；

d1——螺紋小徑，d1=25mm。

i——螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑(mm),i?截面的面積(mm2)。

代入數(shù)據(jù)計(jì)算

??4*2*289.525?92.64?90IA?d14,其中A為危險(xiǎn)

對(duì)于45#調(diào)制鋼，此時(shí)螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為：

Fc??EI(?L)22

5式中 E——螺桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼 E=2.07×10MPa； I——螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩(mm),I?代入數(shù)據(jù)計(jì)算 Fc??2

4?d1644；

*2.07?1025(2*289.5)?4*25644?148782.9N

那么，由壓桿穩(wěn)定條件

FcF?148782.940000?3.72?2.5

故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。

四、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺母外徑D2≈1.5d=1.5×32=48mm;螺母凸緣外徑D3≈1.4D2=1.4×48=67.2mm;螺母凸緣厚b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×58=11.6~17.4mm，取b=15mm。

五、手柄設(shè)計(jì)

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(shè)加在手柄上的力F1=300N，手柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，則有F1 L1 = T1 + T2。對(duì)

螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)說(shuō)明書

于T1和T2，有

T1?Ftan(???')d22?40000*tan(3.77?5.14)*329232?90929.3N·mm

T2?fF3?[D?(2~4)]?(D1?2)[D?(2~4)]?(D1?2)2

公式中的符號(hào)見參考書[1]圖3.2和圖3.3。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，D?(1.6~1.8)d?(1.6~1.8)?32?51.2~57.6mm,取D=55mm;D1?(0.6~0.8)d?(0.6~0.8)?32?19.2~26.6mm，取D1=25mm。

托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q235，摩擦因數(shù)f=0.12,則

T2?fF3?[D?(2~4)]?(D1?2)[D?(2~4)]?(D1?2)2332≈

0.12*400003*53?2753?272332?99380N?mm

那么手柄長(zhǎng)度L1?500mm。T1?T2F1?90929.3?99380300?634.4mm，取L1=200mm,加套筒長(zhǎng)設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為σ，查參考文獻(xiàn)[2]表10.1,?s?225MPa，查參考文獻(xiàn)[3],得??b???s1.5~2，則??b?=112.5~150MPa,取??b?=125MPa。

T1?T2Wz32(T1?T2)???b?，轉(zhuǎn)化為： 則手柄直徑d1應(yīng)滿足 ??32(T1?T2)??d1d1?3???b??332*(90929.3?99380)?*125?24.9mm

取手柄直徑d1=26mm。

六、底座設(shè)計(jì)

螺桿下落至底面，再留20~30mm的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚??10mm。由經(jīng)驗(yàn)公式，S=(1.5~2)?=12~16mm,取S=16mm。各符號(hào)見參考書[1]圖3.2和圖3.3。

D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，D5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。

結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力：

?p?F?4?240000(D4?D5)2?4?3.242MPa

(179.2?128)6

螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)說(shuō)明書

有結(jié)果可知，千斤頂在最大載荷下，可以在木材上使用。底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為

10~20mm。

時(shí)，?b?10M0Pa，[?p]?(0.4~0.5)?b?(0.4~0.5)*100?(40~50)MPa

顯然，?p?[?p]，下表面強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

FA?F上表面校核：?b1??4?24*40000(D3?D2)2?*(67.2?48)22?23.03MPa，查參考文獻(xiàn)[4]表B.4，得[σb]=195MPa, ?b1<[σb]。

故上表面滿足強(qiáng)度要求。

七、其余各部分尺寸及參數(shù)（符號(hào)見參考書[1]圖3.2和圖3.3）

DT?(2.0~2.5)d?(2.0~2.5)*32?64~80mm，取DT=76mm；

D?(1.6~1.8)d?(1.6~1.8)*32?51.2~57.6mm，取D=55mm；

D1?(0.6~0.8)d?(0.6~0.8)*32?19.2~25.6mm，取D1=24mm;h?(0.8~1)D?(0.8~1)*55?44~55mm，取h=55mm；

h1?(1.8~2)d1?(1.8~2)*26?46.8~52mm，取h1=50mm； h2?(0.6~0.8)D1?(0.6~0.8)*24?14.4~19.2mm，取h2=18mm；

d3?(0.25~0.3)D1?(0.25~0.3)*24?6~7.2mma?6~8mm，取d3=6mm；，取a=6mm；

t?6~8mm，取t=6mm。

固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑26mm，厚5mm；螺釘GB/T5783-2000A M8×10。

螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑34mm，厚5mm；螺釘 GB/T5783-2000A M8×16。

緊定螺釘 GB/T71-1985 M8×20。其余鑄造圓角，取R=2mm。

底座高度為284mm，裝配后千斤頂?shù)纳捣秶鸀?14~614mm。螺旋起重器（千斤頂）裝配圖見A3圖紙。

螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)說(shuō)明書

八、參考資料

[1]張豐，宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，2009.10 [2]宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，2006 [3]王黎欽，陳鐵鳴.機(jī)械設(shè)計(jì).5版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.1 [4]于慧力，張春宜.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).北京：科學(xué)出版社，2007 [5]劉瑩，吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)教程.2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.9 [6]金鈴，劉玉光，李立群.畫法幾何及機(jī)械制圖.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2003.7

第四篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作業(yè)答案(三)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)答案

（三）第8章

齒輪傳動(dòng)

1．漸開線齒廓形狀取決于________直徑大小。

A．節(jié)圓

B．分度圓

C．基圓

D．齒頂圓

2．對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，決定齒廓形狀的基本參數(shù)是________，________，________。

3．標(biāo)準(zhǔn)外嚙合斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是：兩齒輪的_________模數(shù)和_________都相等，齒輪的_________角相等、旋向_________。

4．采用展成法加工正常齒齒輪時(shí)，不發(fā)生根切的最少齒數(shù)是_______ 5．一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，兩齒輪的________始終相切。A．分度圓

B．基圓

C．節(jié)圓

D．齒根圓

6．已知一標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪，其齒頂圓直徑da1＝77.5mm，齒數(shù)z1＝29?，F(xiàn)要求設(shè)計(jì)一個(gè)大齒輪與其相嚙合，傳動(dòng)的安裝中心距a＝145mm，試計(jì)算這個(gè)大齒輪的主要尺寸。（分度圓直徑d2、齒頂圓直徑da2、齒根圓直徑df2、基圓直徑db2）

7．兩級(jí)平行軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)如圖所示，高速級(jí)mn＝3mm，?1＝15°Z2＝51；低速級(jí)mn＝5mm，Z3＝17試問(wèn)：

（1）低速級(jí)斜齒輪旋向如何選擇才能使中間軸上兩齒輪軸向力的方向相反?（2）低速級(jí)齒輪取多大螺旋角?2才能使中間軸的軸向力相互抵消?

8．單級(jí)閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，大齒輪材料為ZG45，正火處理，已知傳遞功率Pl＝4kW，n1＝720r/min，m＝4mm，zl＝25，z2＝73，b1=84mm，b2=78mm，雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，齒輪在軸上對(duì)稱布置，中等沖擊，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。試校核此齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度。1．C 2．齒數(shù)

壓力角

變位系數(shù)

3．法面

法面壓力角

螺旋角相等

相反 4．17 5．C 6．解：da1?(z1?2ha*)m

?m?2.5mm

a?m(z1?z2)/2

?z2?87mm

d2?mz2?2.5?87?217.5mm

da2?(z2?2ha*)m?222.5mm

df2?(z2?2ha*?2c*)m?211.25mm

db?d2cos??204.38mm

7．解：（1）低速級(jí)斜齒輪旋向?yàn)樽笮拍苁怪虚g軸上兩齒輪軸向力相反。

（2）Ft2tg?1?Ft3tg?2

Ft2?2TIId22TIId

3Ft3?

tg?1?co?s1tg?2?co?s22TII2TII?

tg?1?tg?

2→

mn2Z2mn3Z3d2d3?2?

sinsin?1?mn3Z3

mn2Z2

?2?8.27°

8．解：

小齒選用45號(hào)鋼，輪調(diào)質(zhì)處理，查表硬度220HBS 大齒輪ZG45 硬度180HBC

查表得 ?Flim1?190MPa

?Flim 0Pa2?14M

?Hlim2?47M ?Hli15Pa0Pam?55M

查表得：SH?1.SF?1.??H?1??Hl1in555SH?1.1

?50.45MPa ??H?2??Hli2n?470?427.3MPaSH1.1

??F?1??Fl1in190SF?1.4

??F?2??13.57MPa?Fl2in140SF?1.4 ?100MPa

計(jì)算轉(zhuǎn)矩：

T1?9.55?106?4?5.3?104N?mm 720由于原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，中等沖擊，對(duì)稱布置，故得K=1.2 由于是閉式齒輪，我們先較核齒面接觸疲勞強(qiáng)度，我們按標(biāo)準(zhǔn)中心距進(jìn)行較核：

a?m(z1?z2)/2?196mm u?z273??2.92 z125 ∴?H

KT1(u?1)3?355?221.7MPa?427.3（安全）

ub2a2下面，我們?cè)佥^核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。查表得：

YFS1?4.22

YFS2?3.88

???F?1z1??F?2z2YFS1?YFS2

??F1?2KT1YFS1＜100 ＜135.7(安全)?17.2MPa2b2mz1

第9章

齒輪傳動(dòng)

1．為什么將蝸桿分度圓直徑dl規(guī)定為蝸桿傳動(dòng)中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)？

2．為什么蝸桿的傳動(dòng)比i只能表達(dá)為i＝z2/z1，卻不能以i＝d2/d1來(lái)表示？ 3．圖示的各蝸桿傳動(dòng)均以蝸桿為主動(dòng)件。試標(biāo)出圖中未注明的蝸輪或蝸桿的轉(zhuǎn)向及旋向，并畫出蝸桿和蝸輪受力的作用點(diǎn)和三個(gè)分力的方向。

（a）

（b）

1．為便于加工蝸輪刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，一般將蝸桿的分度圓直徑規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值。

2．因?yàn)槲佪單仐U傳動(dòng)的傳動(dòng)比與蝸桿的直徑無(wú)關(guān)。3．（a）

（b）

第10章

作業(yè)題

1．圖示所示輪系，已知Z1=18、Z2=20、Z2'=

25、Z3=

25、Z3'=

2、Z4=40，求該輪系的傳動(dòng)比，并判斷蝸輪4的轉(zhuǎn)向。

2．在圖示輪系中，已知z1、z2、z2'、z3、z4、z4'、z5、z5'、z6。求傳動(dòng)比i16。

3．如圖所示的輪系，已知z1?15,z2?25,z2??15,z3?30,z3??15,z4?30,z4??2（右旋）z5?60,z5??20,m?4mm,若n1?500r/min，求齒條6線速度v的大小和方向。

4．圖示行星輪系，已知Z1 = Z2’ = 41，Z2 = Z3 = 39，試計(jì)算傳動(dòng)比 iH1。

1．解：i＝z2z3z420?25?40??22

轉(zhuǎn)向：逆時(shí)針 18?25?2z1z2'z3'2．解：i16?3．解： z2z3z4z5z6

z1z2'z3z4'z5'z2z3z4z5n1??200

i?n5z1z2'z3'z4'

n5?n1?2.5r/min i

v6?4．解：

H

i13??d5n5'60?1000??mz5n5'60?1000?0.0105m/s?10.5mm/s

zzn1?nH1521 ?23?n3?nHz1z2'1681由于輪3為固定輪（即n3?0），i1H?zzn139?39160H? ?1?i13?1?23 ＝1?41?411681nHz1z2'

iH1?1/i1H?10.51

第五篇：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第二次作業(yè)答案

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第二次作業(yè)

一、填空題

1、常用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有棘輪 機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)。

2、在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定普通螺紋的牙型角為 60 度，公稱直徑指的是螺紋的_大徑_。

3、螺旋傳動(dòng)是依靠由螺桿和螺母 組成螺旋副傳遞運(yùn)動(dòng).4、螺紋“M12×1.5LH”的含義是_公稱直徑12mm、螺距1.5mm的單線左旋普通螺紋。

5、普通V帶按截面尺寸由小到大的順序分為 Y、Z、A、B、C、D、E七種類型。

6、帶傳動(dòng)采用張緊輪的目的是提高帶的初拉力。

二、選擇題

1、帶傳動(dòng)主要是依靠（B）來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和功率的，（A）帶和兩輪之間的正壓力（B）帶和兩輪接觸面之間的摩擦力（C）帶的緊邊拉力(D)帶的初拉力

2、在載荷較大的帶傳動(dòng)中，若希望價(jià)格便宜些，則應(yīng)優(yōu)先選用（B）(A)圓帶 B．多楔帶 C．V帶 D．平帶

3、帶傳動(dòng)中，帶輪直徑越大，帶的彎曲應(yīng)力就越（B）。

(A)大(B)小

4、采用螺紋聯(lián)接時(shí)，若被聯(lián)接件總厚度較大，且材料較軟，在需要經(jīng)常裝拆的情況下宜采用___ B ___。

(A)螺栓聯(lián)接(B)雙頭螺柱聯(lián)接(C)螺釘聯(lián)接

5、屬于螺旋傳動(dòng)的是（C）

(A)滑板和導(dǎo)軌移動(dòng)(B)鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)(C)螺桿和螺母的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)

三、判斷題

1、V帶的包角限制在α≥1500。（X）

2、在同樣條件下，V帶截面尺寸大則傳遞的功率就小。（X）

3、若被聯(lián)接件總厚度不厚，在需要經(jīng)常裝拆的情況下宜采用螺栓聯(lián)接（√）

4、機(jī)床的絲桿常用梯形螺紋。（√）

5、槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù)z應(yīng)大于或等于3。（√）

四、計(jì)算題

1、答題要求：已有答題過(guò)程，只要求在劃線處填空。

如下圖，已知?dú)飧着c缸蓋的螺栓聯(lián)接中，根據(jù)緊密性要求，缸蓋與缸體間采用橡膠墊圈密封，氣缸內(nèi)徑D=200mm，氣缸工作壓力p=1.2Mpa , 若螺栓數(shù)目z=10,，螺栓所受拉力F及殘余預(yù)緊力F0/ =1.8 F。若螺栓選用30號(hào)鋼，試確定螺栓直徑。

解：

1、確定每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷F

F=πD2 p/4z = π×2002×1.2/4×10 = 3770N

2、計(jì)算每個(gè)螺栓的 總拉力F∑ F∑= F+ F0/ = F+ 1.8F =2.8F = 2.8×3770 = 10556N

3、確定螺栓的公稱直徑d

（1）螺栓材料選用30號(hào)鋼,查表得σs = 315Mpa。根據(jù)缸蓋與缸體間的緊密性要求，查表得安全系數(shù)S=3.[σ]= σs/S =315/3 =105 Mpa

（2）計(jì)算螺栓的小徑d1

d1= √（4×1.3 F∑）/(π×[σ])

=√（4×1.3×10556）/(π×105)= 12.9 mm

根據(jù)d1的計(jì)算值,查螺紋的 公稱直徑 的標(biāo)準(zhǔn)值 為16 mm，故能選M16 螺栓.