手驅(qū)動(dòng)螺旋千斤頂畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目：手驅(qū)動(dòng)螺旋千斤頂</p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號：xxxxxxxxxx </p><p>　　學(xué) 部 （系）： 機(jī)械與電氣工程學(xué)部</p><p>　　專 業(yè) 年 級： 08級機(jī)械設(shè)計(jì)與制造

2、 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： xxx 職稱或?qū)W位： 講師 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p><b>　　

3、Abstract</b></p><p><b>　　Key words</b></p><p>　　1. 螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和原理 </p><p>　　1.1 螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu) </p><p>　　螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟?lt;/p><p>　　2. 螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p&

4、gt;<p>　　2.1 螺桿螺紋類型的選擇</p><p>　　2.2 選取螺桿材料</p><p>　　2.3 確定螺桿直徑</p><p>　　2.4 校核螺桿自鎖能力</p><p><b>　　2.5 結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　2.6 螺桿強(qiáng)度計(jì)算&l

5、t;/p><p>　　2.7 穩(wěn)定性計(jì)算 </p><p>　　3. 螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算 </p><p>　　3.1 選取螺母材料</p><p>　　3.2 螺母的基本參數(shù) </p><p>　　3.3 確定螺母高度H’及螺紋工作圈數(shù)u’ </p><p>　　3.3.1 求螺母高度H

6、 </p><p>　　3.3.2 求螺紋工作圈數(shù)u’</p><p>　　3.3.3 螺母實(shí)際高度H’</p><p>　　3.4 校核螺紋牙強(qiáng)度 </p><p><b>　　3.5 安裝要求</b></p><p>　　3.6 螺母的相關(guān)尺寸計(jì)算</p><p

7、>　　4. 托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　5. 手柄的設(shè)計(jì)與計(jì)算 </p><p><b>　　5.1手柄材料</b></p><p><b>　　5.2手柄長度 </b></p><p><b>　　5.3手柄直徑 </b></p><p

8、><b>　　5.4手柄結(jié)構(gòu) </b></p><p><b>　　6.底座的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　7.螺旋傳動(dòng)效率的計(jì)算</p><p>　　8.其他尺寸的確定 </p><p><b>　　9參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　千

9、斤頂技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用，機(jī)械工業(yè)擔(dān)負(fù)著為國民經(jīng)濟(jì)部門提供各種性能先進(jìn)，價(jià)格低廉，使用安全可靠，造型美觀的技術(shù)裝備的任務(wù)，在國家現(xiàn)代化建設(shè)中舉足輕重，機(jī)械產(chǎn)品的競爭力取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品的質(zhì)量取決于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。</p><p>　　千斤頂是

10、一種起重高度?。ㄐ∮?m）的最簡單的設(shè)備。主要用于礦、交通運(yùn)輸部門作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座，底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設(shè)備。 ，</p><p>　　本次設(shè)計(jì)既是產(chǎn)品開發(fā)周期中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，有貫穿于產(chǎn)品開發(fā)過稱的始終，設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品功能和目標(biāo)的方案，結(jié)構(gòu)和選材，制造方法以及產(chǎn)品運(yùn)行，使用和維修方法。設(shè)計(jì)

11、不合理會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品不完善，成本提高或可靠性、安全性不高。產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的缺陷造成的先天不足，難以采取制造和使用措施加以彌補(bǔ)。嚴(yán)重的設(shè)計(jì)不合理甚至?xí)斐僧a(chǎn)品設(shè)計(jì)不出來或不能使用，導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)失敗。</p><p>　　現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的要求不對傳統(tǒng)機(jī)械高得多，因而在產(chǎn)品開發(fā)和改進(jìn)過程中，只有全面深入地運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論，方法和技術(shù)才能滿足現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品越來越苛刻的要求，提高其市場競爭能力。</p><p>

12、;　　螺旋千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和原理</p><p><b>　　1.1結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　螺旋千斤頂由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄等零件所組成。螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)并上升或下降，把托杯上的重物舉起或放下。螺桿7和螺桿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

13、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(qiáng)度、耐磨性、能自鎖、穩(wěn)定性合格等。</p><p><b>　　1.2原理</b></p><p>　　千斤頂是利用螺旋傳動(dòng)來頂舉重物，是汽車修理和機(jī)械安裝常用的一種起重或頂壓工具，但頂舉的高度不能太高。工作中，手柄穿在螺旋桿頂部的孔中，旋動(dòng)手柄，螺旋桿在螺套中靠螺紋上、下移動(dòng)，頂墊上的重物隨

14、著螺桿的上升而頂起。螺套鑲在底座里，用螺釘定位，磨損后便于更換修配，在螺桿的球面型頂部，套一個(gè)頂墊，靠螺釘和螺旋桿聯(lián)接而不固定，使頂墊相對螺桿滑動(dòng)而不掉落。</p><p><b>　　螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算</b></p><p>　　2.1螺桿螺紋類型的選擇</p><p>　　螺紋有三角形、矩形、梯形、鋸齒形，常用的是梯形螺紋。</p&g

15、t;<p>　　梯形螺紋牙型是等腰梯形，牙型角α=30°，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼近不易松動(dòng)，能夠起到傳動(dòng)作用。故選梯形螺紋，它的基本型號按GB/T5796.1-2005的規(guī)定。</p><p><b>　　2.2選取螺桿材料</b></p><p>　　螺桿材料常用Q235、Q275、40鋼、45鋼、55鋼等。螺桿承受重載，可初選螺桿的材料

16、為45鋼。最后根據(jù)強(qiáng)度條件來驗(yàn)證確定最終材料。由手冊查得</p><p>　　抗拉強(qiáng)度 ， 屈服強(qiáng)度 。 </p><p><b>　　2.3確定螺桿直徑</b></p><p>　　根據(jù)耐磨性條件確定螺桿中徑d2，d2計(jì)算出來之后，按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d、螺距p及其他尺寸。</p><p>　　式

17、中，d2為螺桿螺紋中徑；</p><p>　　F為作用在螺桿上的軸向力；</p><p>　　[ ]為許用比壓（MPa），查表10-6，螺旋千斤頂工作時(shí)為低速轉(zhuǎn)動(dòng)，許用比壓 范圍為 ,取 </p><p>　　h為螺紋接觸高度（mm），對于梯形螺紋,h=0.5P;</p><p>　　為系數(shù)，定義 ，對于整體螺紋，范圍為 ，可以取 ;<

18、/p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　20.34mm</b></p><p>　　查機(jī)械手冊，公稱直徑優(yōu)先選用第一系列，取d=24mm,d1=20.8mm,d2=22.5mm,故P=d1/4=5.2mm,取整數(shù)5mm,</p><p>　　2.4校核螺桿自鎖能力</p

19、><p>　　自鎖條件是 ≤ 。式中： 為螺紋中徑處升角； 為當(dāng)量摩擦角（ =arctan ，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1°。）查教材表5-12，取0.09。由 ;</p><p><b>　　( )得，</b></p><p>　　∵5.32°-4.05°=1.27°≥1°，

20、</p><p>　　故 ≤ ，滿足自鎖條件。</p><p><b>　　2.5螺桿結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　如下圖：</b></p><p>　　螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，</p><p>　　因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據(jù)手柄

21、直徑</p><p>　　dp決定，dk≥dp十0.5mm。為了便于切制螺紋，螺紋</p><p>　　上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑</p><p>　　d1約小0.2 0.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5P。為了</p><p>　　便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于</p><p>　

22、　d1的圓柱體。為了防止工作</p><p>　　時(shí)螺桿從螺母中脫出，在螺</p><p>　　桿下端必須安置鋼制擋圈</p><p>　　(GB/T891-1986)，擋圈用緊定</p><p>　　螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿</p><p>　　端部。其中：1.5P=7.5mm</p>

23、<p>　　D13=(1.7 1.9)d=1.8×24=43.2mm</p><p><b>　　取 =50mm</b></p><p>　　(1.4 1.6)d=1.5 24=36mm</p><p>　　H1+H`=160+40=200mm</p><p><b>　　0.25d=6mm

24、</b></p><p><b>　　2.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　螺桿工作時(shí)既受軸向力F，又受轉(zhuǎn)矩T的作用，螺桿危險(xiǎn)</p><p>　　剖面上既受壓縮應(yīng)力，又受剪切應(yīng)力。根據(jù)第四強(qiáng)度理論進(jìn)行，</p><p>　　其強(qiáng)度條件為 </p><p>　　==

25、≤[ ]（MPa）</p><p>　　式中，d1為螺桿的螺紋小徑（mm）</p><p>　　[ ]為螺桿材料的許用應(yīng)力，一般可以取[ ]=50～80MPa。</p><p><b>　　其中扭矩，</b></p><p>　　T=F .tan( + ). </p><p>　　=20

26、5;103×tan(4.05°+5.30°)× ×10-3</p><p><b>　　=36N.m</b></p><p>　　A為危險(xiǎn)截面面積， A= </p><p><b>　　為螺紋中徑處升角；</b></p><p><b>　

27、　為當(dāng)量摩擦角</b></p><p><b>　　故， </b></p><p>　　=56.8Mpa≤[]=88.8Mpa</p><p>　　查機(jī)械手冊，45號鋼，</p><p><b>　　屈服強(qiáng)度 </b></p><p><b>　　

28、[ ] </b></p><p>　　Xx≤88.75，即[ ]</p><p>　　故，螺桿強(qiáng)度條件滿足。</p><p><b>　　2.7穩(wěn)定性計(jì)算</b></p><p>　　細(xì)長的螺桿工作時(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。</p><p>　　

29、Fcr / F 3.5 ~ 5</p><p>　　螺桿的臨界載荷Fcr與柔度λs有關(guān)，λs= L/i，為螺桿的長度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，L為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取L＝H+4P+(1.4~1.6)d，i為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，</p><p>　　若危險(xiǎn)截面面積A=d12/4，則</p><p>　　(I為螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩)&l

30、t;/p><p>　　當(dāng)螺桿的柔度λs＜40時(shí)，可以不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意正確確定。</p><p>　?。?）計(jì)算螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩I和i</p><p><b>　　I==</b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　

31、=</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　?。?）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度L</p><p>　　L＝H+4p+(1.4~1.6)d</p><p>　　=160+4×5+36</p><p><b>　　=216mm<

32、/b></p><p><b>　　(3) 計(jì)算柔度</b></p><p>　　查教材， 取2(一端固定，一端自由)</p><p>　　查教材公式，E取206GPa</p><p><b>　　λs=L/i=</b></p><p><b>　　=82.2

33、9</b></p><p>　?。?）計(jì)算臨界載荷Fcr</p><p><b>　　Fcr=</b></p><p><b>　　=106.6kN</b></p><p><b>　　(2) 穩(wěn)定性計(jì)算</b></p><p><b&

34、gt;　　=5.33</b></p><p><b>　　穩(wěn)定性合格。</b></p><p><b>　　螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算</b></p><p><b>　　3.1選取螺母材料</b></p><p>　　螺母材料一般選用青銅，如果螺母尺寸較大，可以選用鋼或鑄鐵

35、制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。此次設(shè)計(jì)選用青銅。</p><p>　　3.2螺母的基本參數(shù)</p><p><b>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，</b></p><p>　　D1=23mm,D4=28.5mm。</p><p>　　3.3確定螺母高度H’及螺紋工作圈數(shù)u’</p><p>　　螺母高度H

36、=φd2，螺紋工作圈數(shù)，考慮退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)u = u+1.5(u應(yīng)取整)?？紤]到螺紋圈數(shù)u越多，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。螺母高度由下式計(jì)算：H= up。</p><p>　　3.3.1求螺母高度H</p><p><b>　　H =φd2</b></p><p>　　=1.4×22.5

37、×10-3=31.5mm </p><p>　　3.3.2螺紋工作圈數(shù)u’</p><p><b>　　==6.3</b></p><p><b>　　u = u+1.5</b></p><p>　　=6.3+1.5=7.8</p><p><b>　　u

38、應(yīng)圓整, u取8</b></p><p>　　3.3.3 螺母實(shí)際高度H</p><p>　　H= up=8×5=40mm</p><p>　　3.4校核螺紋牙強(qiáng)度</p><p>　　一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度，一般是驗(yàn)算牙根處的剪切和彎曲強(qiáng)度。</p><p>　　螺

39、紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別為：</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　≤[ ]</b></p><p>　　式中，b為螺紋根部的寬度，b=0.65p（梯形螺紋），</p><p>　　l==(28.5-22.5) mm</p><p>　　

40、取30-40Mpa, 取40-60Mpa</p><p><b>　　故， = </b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=10.6MPa</b></p><p><b>　　=</b></p><

41、;p><b>　　=</b></p><p><b>　　=29.08Mpa</b></p><p>　　可見，螺母螺紋牙強(qiáng)度合格。</p><p><b>　　3.5安裝要求</b></p><p>　　螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問的配合常采用或等配合。為了安裝簡

42、便，需在螺母下端（圖3-1）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(dòng)，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。</p><p>　　3.6螺母的相關(guān)尺寸計(jì)算</p><p>　　查手冊D=28.5mm</p><p>　　內(nèi)螺紋小徑D1=23mm</p><p>　　D3= (1.6~

43、1.8)D</p><p>　　=1.7×28.5=48.45mm</p><p><b>　　取 =48</b></p><p>　　D4= (1.3~1.4)D3</p><p>　　=1.3×48=62.4mm</p><p>　　取

44、 </p><p>　　H′=45mm </p><p>　　a=H′/3=45/3=15mm</p><p><b>　　4托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算</b></p><p>　　托杯用來承載重物

45、，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結(jié)構(gòu)尺寸見圖4-1。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(dòng)，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。</p><p>　　當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托杯和重物都不作相對轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在起重時(shí)，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動(dòng)，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。</p><p&g

46、t;　　式中：[p]——許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料[p]的小者。</p><p>　　D10=(2.4~2.5)d</p><p>　　=2.4524=58.8mm 取60mm</p><p>　　D11=(0.6~0.7）d=0.6524=15.6mm 取16mm</p><p>　　D13=(1.7~1.9)d=1.824=43.2；取

47、46mm</p><p>　　D12=(2~4)=44mm</p><p>　　故 ≤[] ([]>23Mpa) </p><p>　　=15.17MPa<[p]</p><p>　　5. 手柄的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>

48、<b>　　5.1手柄材料</b></p><p>　　常用的材料有Q235和Q215。本次設(shè)計(jì)選取Q235號鋼。</p><p><b>　　5.2手柄長度Lp</b></p><p><b>　　扳動(dòng)手柄的力矩：</b></p><p>　　K·Lp=T1+T2

49、 </p><p><b>　　則 </b></p><p>　　式中：K——加在手柄上一個(gè)工人的臂力，間歇工作時(shí)，約為150～250N，工作時(shí)間較長時(shí)為100～150N。</p><p>　　T1——螺旋副間的摩擦阻力矩，</p><p>　　=20×103tan(4.05°+5.30&#

50、176;) ×</p><p><b>　　=36N.m</b></p><p>　　T2——托杯與軸端支承面的摩擦力矩， </p><p>　　T2 = (D12+D11) f F/4。 (f查手冊取0.06)</p><p>　　=(44+16) ×0.06×20/4=18N.m<

51、/p><p>　　則 ==0.27m 取0.3m</p><p>　　手柄計(jì)算長度Lp是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實(shí)際長度還應(yīng)加上+（50～150）mm。手柄實(shí)際長度不應(yīng)超過千斤頂，使用時(shí)可在手柄上另加套管。</p><p>　　因此，手柄實(shí)際長度’=++55=380mm</p><p><b>

52、　　5.3手柄直徑dp</b></p><p>　　把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑dp，其強(qiáng)度條件為</p><p>　　≤[]F </p><p>　　故 dp≥ </p><p><b>　　≥=18.5mm</b></p&g

53、t;<p><b>　　dp取22mm</b></p><p>　　式中：[]F——手柄材料許用彎曲應(yīng)力，</p><p>　　當(dāng)手柄材料為Q215和Q235時(shí)，[]F=120Mpa。</p><p><b>　　5.4手柄結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　手柄插入螺桿上端的孔中，為防

54、止手柄從孔中滑出，</p><p>　　在手柄兩端面應(yīng)加上擋環(huán)，并用螺釘或鉚合固定。</p><p>　　相關(guān)尺寸如圖1-6： dp 7mm</p><p>　　dp+(6~8)= dp+8=30mm</p><p><b>　　6. 底座設(shè)計(jì)</b></p><p>　　底座材料常用鑄鐵（

55、HT150及HT200），鑄件的壁厚δ不應(yīng)小于8～12mm，取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。</p><p>　　底座結(jié)構(gòu)及尺寸如圖1―6</p><p><b>　　圖中 </b></p><p>　　H1=H+（14～28）mm =160+25=185mm</p>

56、<p>　　-a=45-15=30mm</p><p>　　D=d+1(查手冊) =24+1=25mm</p><p>　　D6=D3+（5～10）mm =44+6=50mm</p><p>　　D7=D6+=50+=86mm</p><p><b>　　D8=</b></p><p>

57、　　==141.9mm；</p><p><b>　　取144mm。</b></p><p>　　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。</p><p>　　7 螺旋千斤頂?shù)男?lt;/p><p>　　式中：分子上P為螺距，分母上P’為人手作用力</p><p

58、><b>　　8.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 鐘毅芳、吳昌林、唐增寶主編，機(jī)械設(shè)計(jì)，華中科技大學(xué)出版社2008</p><p>　　[2] 傅祥志主編，機(jī)械原理，華中科技大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[3] 常明主編，畫法幾何及機(jī)械制圖，華中科技大學(xué)出版社，2008.</p><p>

59、　　[4] 熊良山、張福潤主編，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)基礎(chǔ)，華中科技大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[5]唐增寶、常建娥主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，華中科技大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[6]謝鐵邦、李柱、席宏卓主編，互換性與技術(shù)測量，華中科技大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[7]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p>