1、机械设计课程作业任务书1题目：螺旋千斤顶起重量 Q= 27.5KN 起重高度 H= 200mm 手柄操作力 P= 250N 班级 机械（卓越）1301 学号 3130301121 姓名 王梦宇 完成日期 2015 年 10月 指导教师 朱长顺 评分 机械设计课程作业任务书2目 录序言：设计的简单介绍-41螺杆和螺母的设计计算-51.1螺旋副的计算-51.1.1螺杆螺纹类型的选择-51.1.2选取螺杆材料-51.1.3计算-51.1.4自锁验算 -61.2螺杆的计算-71.2.1螺杆强度-71.2.2稳定性计算-81.3 螺母的计算-91.3.1螺母的基本参数-机械设计课程作业任务书3101.3
2、.2螺纹牙强度-111.3.3螺母体强度-112托杯设计-123底座设计-134 手柄设计与计算-144.1手柄材料-144.2手柄长度-155 螺旋千斤顶的效率-166 课程小结-177参考资料-18机械设计课程作业任务书4简单介绍千斤顶一般由底座 1，螺杆 4、螺母 5、托杯 10，手柄 7等零件所组成（见图11） 。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。 设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造。5设计计算内容 计算及说明 结果1.1螺旋副的计算1.1.1螺杆螺纹类型的选择1.1.2选取螺杆材料1、螺杆和螺母的设计计算1.1
3、螺旋副的计算螺杆材料：一般采用 Q235、Q275、40、45、50 等钢。选45 钢。螺母材料：选用铸造铝青铜。螺纹有矩形、梯形与锯齿形，选择的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角 =30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹。属于一般传动螺旋一般用途，精度选择中等。螺杆材料：45 钢螺母材料：铸造铝青铜梯形螺纹中等精度1.1.3计算由1表 1 得计算公式：d2 mmphFP（a）国家规定 =1.22.5，取 =1.4（梯形螺纹）机械设计课程作业任务书61.1.4自锁验算 （b）螺纹牙的工作高度 h=0.5P；（c）p 取 20Mpa（d）已知轴向力 Q=27.5Kn（e
4、）计算螺杆中径d2 631024.15.07=25.07mm查机械制图附表 2-3，d 取 32mm，取 =29mm,P=6mm2dphzFp2（f）螺母高度mdH6.409.12 （h）螺母的螺纹工作圈数 7.6 Pz（g）螺纹牙的工作高度 3m0.5=.h满足条件MpaPazdFp2038.147139.72v=arctanvf（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小 11.5）（a）当螺旋副材料为钢对青铜时取 =0.09vf（b） v=arctan =arctan0.09=5.14vf（c） =arctan(nP / d2)d=32mm=29mm2dp=6mmmh=3mmHm6.40z
5、=7 MPap38.14=0.09vfv=5.1476.3机械设计课程作业任务书7=arctan 76.32914.（d）所以 = v-1，所以满足自锁条件根据第四强度理论对其强度进行校核。1.2.1螺杆强度1.2 螺杆的计算23121ca 64 dTdF（a）螺杆所受的扭矩注： 为螺纹升角， v 为当量摩擦角。 （b）45 钢的=355MPasmNdFT4.6210294.576.3tan50)( 32 mNT4.62机械设计课程作业任务书8MPass 75.84353（c）查表知 d1=25mm （d）计算 caMPaPa75.819.6 10254.3.610243. 2323ca 满足
6、强度要求d1=25mmMPa6c1.2.2稳定性计算（a）起重高度 H=200mm（b）螺杆危险剖面的惯性半径 mdAIi25.641（c）螺杆的工作长度 mdHl3.26825.140（d）螺杆的长度系数取 2(一端固定，一端自由)（e）螺杆的柔度 856.2.63ils（f）计算临界载荷因为 ，又因为 所以临界载荷10ilsMpa40BNdQsc322109.7451.)86.5246(.（g）稳定性计算mi25.6l3.268856.sNQc17980机械设计课程作业任务书95.329.4105.2798Q3ScsS 29.4scS1.3.1螺母的基本参数1.3 螺母的计算螺纹牙多发生剪
7、切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度 mD1.5637.)8.16(3 4844Ha.3.0 mD1.5634.78a53.1机械设计课程作业任务书101.3.2螺纹牙强度（a）内螺纹大径查表得 D=33mm， 7z（b）梯形螺纹的螺纹牙根部宽度 mP9.365.0.（c）青铜螺母的 ，取 35MPaMPa4（d）计算剪切强度，满足条件MPaDbzQ72.97109.314353（e）螺纹牙受力弯曲力臂 mDl 29-2（f）青铜螺母 ，选取Pab604MPab50（g）计算弯曲强度，符合强度条件MPazDbl90.27)109.3(14325.76Q232 D
8、=33mmmb9.3Pa72.9mlPab90.2机械设计课程作业任务书111.3.3螺母体强度1）首先校核螺母外径2）计算螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度3）计算螺母凸缘根部的弯曲强度（a）螺母材料的许用拉伸应力 ，取，选取 40MPaMPab8.492.38.0（b）螺母外径（校核） mDD50.2803.14327).(Q.52623（c）螺母材料的许用挤压应力MPabp 8056.)7.1(（d）螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度所以满足条件ppMPaD59.110.560478.2)(Q23334（e）螺母凸缘根部的弯曲强度MPa40mD50.283MPap80MPap59.1机械设计
9、课程作业任务书12所以满足条件bbMPaDW91.51053.0664782. )(Q.12332 MPab78.21以螺杆螺纹外径为依据，设计出托杯的各个合理尺寸，并进行接触面比压的校核二、托杯设计托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。托杯各部分尺寸见图 4。为了使托杯与重物良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托盘表现制有切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应安有挡圈。由于托杯在起重时不转动，因此，托杯底部与螺杆接触面有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面要加注润滑剂，另一方面还需限制接触面间比压 ，许用压力p可取 1520p2/mNmdD4.78325.).24(6 mD4.
10、786机械设计课程作业任务书13mdD8.20365.)7.06(5 7192 .4.40p14.2)028.576(3.)D(Q325MPap满足条件mD8.205674.MPap14.2三、底座设计底座常用铸铁铸造，壁厚一般不应小于 812mm，为稳定起见，可以制成 1/101/12 的斜度，所以壁厚（ ）选择12mm。底面尺寸可以按照支撑材料的挤压强度决定。H1=220mm机械设计课程作业任务书14H1=H+（14 28）mm =200+20=220mmD6=D3+（510）mm =56.1+8=64.1mmD7=D6+ =78.4+ =122.4mm120m27.180104.2435
11、.Q236327p8式中： p联接结合面材料的许用挤压应力。当联接结合面材料为木头时，取 p=2MPa。D6=64.1mmD7=122.4mm 27.1804.1手柄材料4、手柄设计与计算常用碳素结构钢制造，如 Q235 和 Q275。机械设计课程作业任务书154.2手柄长度（a）螺旋副间的摩擦阻力矩 mN4.6214.576.3957)(Q21tgfdTv（b）断面摩擦力矩 mDfTcN805.2440218.-6.17-Q402（e）式中 为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取cf=0.111.（f）螺旋驱动力矩 mTN245.870.61（g）驱动力作用半径（即手柄的计算长度） PTLp
12、3490.（h）手柄的实际长度 mDp47510298.3)5(2（j） 为手柄材料的许用弯曲应力，可取 =120MPa，hh（k）手柄的直径mN4.621TmTN81.241.0cfmLp349L475机械设计课程作业任务书16mTdhp1902.4587.633 mdp.19根据效率公式计算千斤顶的效率 五、 螺旋千斤顶的效率%1.30349.0256.7QpPL式中：分子上 P 为螺距，分母上 P 为人手作用力%1.30机械设计课程作业任务书17设计小结 通过此次机械设计的螺纹千斤顶大作业，我初步掌握了有关机械设计的一些基本步骤和流程。作业是检验学习成果的必要手段，在此次大作业中，我能够
13、将各方面零碎的知识点通过设计整合在一起。 在设计千斤顶的过程中，我不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。在稳定性条件校核时，我发现我的数据始终不能满足要求。最后我回归第一步，在 和p 不变的基础上，查表增加了螺纹中径的取值。最后使计算结果满足要求。设计一个千斤顶难就难在，后续校核时发生错误必须调头去修改最初的数据，这样的结果往往是整个数据都必须重头到尾地计算一遍。在今后学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功。装配图方面，发现螺钉的选择也是要按标准来的，于是又改掉重新画了一遍。工图标准马虎不得。千斤顶设计让我感触很深。使我对机械设计有了具体的认识。通过这次大作业，我熟悉了机械原理与设计的知识。我认为，这是一个很棒的体验。机械设计课程作业任务书18参考文献1马履中.机械原理与设计（下册）.北京: 机械工业出版社,2009.22江苏大学机械设计课程组.机械设计课程大作业指导书,2011.83王之栎.机械设计综合课程设计M.北京:机械工业出版社,2007.8
