第一篇：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(shū)

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(chēng)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(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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(pán)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(shū).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(shū).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

第二篇：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(shū)

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(shū)

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(pán)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(chēng)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(shū)

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(mǎn)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(mǎn)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(shū)

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(mǎn)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(mǎn)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(jiàn)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(shū)

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(mǎn)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(shū)

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(jiàn)參考書(shū)[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(mǎn)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(jiàn)參考書(shū)[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(shū)

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(mǎn)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(mǎn)足強(qiáng)度要求。

七、其余各部分尺寸及參數(shù)（符號(hào)見(jiàn)參考書(shū)[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(pán)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(jiàn)A3圖紙。

螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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(shū).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(shū).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(huà)法幾何及機(jī)械制圖.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2003.7

第三篇：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(shū)

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

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(lèi)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(chēng)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(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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(jiàn)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(jiàn)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(mǎn)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(mǎn)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(kāi)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

第四篇：2013年機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)軸設(shè)計(jì)

湖 北 民 族 學(xué) 院

HUBEI MINZU UNIVERSITY 大作業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

課程名稱(chēng)： 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目：

設(shè)計(jì)攪拌機(jī)用單級(jí)斜齒圓柱

齒輪減速器中的低速軸

院

系：

理 學(xué) 院

專(zhuān)業(yè)班級(jí)：

機(jī)械電子工程0211411班

設(shè) 計(jì) 者：

學(xué)

號(hào)：

設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013年12月20日

目錄(宋體，三號(hào)，加粗，居中)

1、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) …………………………………………………………1

2、……………………………………………………………

3、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………

3.1軸向固定方式 ……………………………………………………… 3.2選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型 ……………………………………………………… 3.3鍵連接設(shè)計(jì) ………………………………………………… 3.4階梯軸各部分直徑確定…………………………………………………… 3.5階梯軸各部段長(zhǎng)度及跨距的確定 ………………………………………

4、軸的受力分析 ……………………………………………………………

4.1畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖 ……………………………………………………… 4.2計(jì)算支反力 ……………………………………………………… 4.3畫(huà)彎矩圖 ……………………………………………………… 4.4畫(huà)扭矩圖 ………………………………………………………

5、校核軸的彎扭合成強(qiáng)度……………………………………………………

6、軸的安全系數(shù)校核計(jì)算………………………………………………

7、參考文獻(xiàn)……………………………………………

注：其余小四，宋體。自己按照所需標(biāo)題編號(hào)，排整齊。

設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1.已知條件

某攪拌機(jī)用單級(jí)斜齒圓柱減速器簡(jiǎn)圖如上所示。已知：電動(dòng)機(jī)額定功率P=4kW，轉(zhuǎn)速n1=750r/min，低速軸轉(zhuǎn)速n2=130r/min，大齒輪節(jié)圓直徑d2=300mm，寬度B2=90mm，輪齒螺旋角β=12°，法向壓力角αn=20°。

2．設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)攪拌機(jī)用單級(jí)斜齒圓柱減速器中的高速級(jí)/低速軸（包括選擇兩端的軸承及外伸端的聯(lián)軸器）。

要求：（1）完成軸的全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

（2）根據(jù)彎扭合成理論驗(yàn)算軸的強(qiáng)度；（3）精確校核軸的危險(xiǎn)截面是否安全。

第五篇：千斤頂課程設(shè)計(jì)

千斤頂課程設(shè)計(jì)

A08機(jī)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(jì)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(jiàn)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(dòng)手柄4時(shí)，螺桿即轉(zhuǎn)動(dòng)并上下運(yùn)動(dòng)。托杯1直接頂住重物，不隨螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。

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

一、螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算

1.螺紋的牙型

選用矩形螺紋，采用內(nèi)徑對(duì)中，配合選H8/h8，在計(jì)算強(qiáng)度時(shí)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(shí)，同時(shí)受壓力與扭矩的作用，因此它的計(jì)算可近似按緊螺紋栓聯(lián)接的計(jì)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(jì)

A08機(jī)械（2）龐健松 080401227 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式p?d14，得P=7.5mm。

p參考梯形螺紋標(biāo)準(zhǔn)，螺紋牙型高h(yuǎn)=，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(yàn)算

在考慮眾多因素后，實(shí)際應(yīng)滿(mǎn)足的自鎖條件為：

?????1

由tan??np/(?d2)

n=1，p=7.5mm，d2=得tan?=0.07373

當(dāng)量摩擦角??=arctan ?，在有潤(rùn)滑油情況下?=0.1，得???1=4.574 驗(yàn)證結(jié)束，左邊小于右邊，達(dá)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(jì)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(qiáng)度校核

對(duì)C45進(jìn)行壓應(yīng)力校核，C45許用彎曲應(yīng)力??? b=120MPa，從后面的計(jì)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(qiáng)度要求。

1??2??7.螺桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

計(jì)算螺桿柔度時(shí)，螺桿最大受壓長(zhǎng)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(jì)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(jì)

A08機(jī)械（2）龐健松 080401227 由穩(wěn)定性驗(yàn)算公式Fcr??2EIl2

查機(jī)械手冊(cè)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(mǎn)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(mǎn)足條件，裝置穩(wěn)定

二、螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)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(qiáng)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(qiáng)度計(jì)算

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

對(duì)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(shí)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(jì)

A08機(jī)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(jì)與計(jì)算

1.2.材料

選用A5 手柄長(zhǎng)度Lp

扳動(dòng)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(gè)工人加于手柄上的臂力，間歇工作時(shí)約為150~250N，這里取K=250N。

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

M2??D4?D2??F

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

A08機(jī)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(jì)算Lp是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離。考慮桿頭尺寸及人手握的長(zhǎng)度，手柄的實(shí)際長(zhǎng)度還應(yīng)該加上為820mm。

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

把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定直徑dp，其強(qiáng)度條件為：

dp?3KL

0.1???b式中???b為材料的許用彎曲應(yīng)力，對(duì)于A5手柄，???b=120MPa。代入數(shù)據(jù)計(jì)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(jì)

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(jì)。

圖中：

D7?4F????p2?D6

式中???p為底座下枕墊物的許用應(yīng)力。對(duì)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(jì)

A08機(jī)械（2）龐健松 080401227 1D8?D5?H1?2???95mm

5五、托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算

杯用來(lái)承托重物，此次計(jì)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(dòng)，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(qiáng)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