題目：機械千斤頂機械工程及其自動化學院機械設計制造及其自動化專業(yè) 1 班設計者：學 號：指導教師完成日期目錄、、 目的…………………………………………1、、 題目及方案…………………………………1、、 受力簡圖……………………………………1、、 計算內(nèi)容……………………………………2、、 參考文獻……………………………………11一、目的1．熟悉螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟砼c設計方法；2．初步學會綜合、運用所學過的知識，解決實際問題，培養(yǎng)獨立工作能力；3．熟悉有關設計資料，學會查手冊。二、題目螺旋千斤頂（最大起重量 F=62KN，最大起重高度 H1=250mm，手柄施加力 Fp=200N。 ）三、受力簡圖 T2h1H'FFp1軸 力 圖 扭 矩 圖托 杯 L四、計算內(nèi)容計算及說明 結論1、選取螺桿和螺母的材料螺桿材料選用 45 號鋼 σs=355MPa（查機械設計課程設計手冊 P27 表 2-7） ，根據(jù)機械設計 P58 表 5-13，選安全系數(shù)S=3，則[σ]= = =118.33MPa。s35螺母螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，螺母材料選用鑄鐵，則由機械設計 P58 表 5-13,選[σb]=45MPa，[ τ]=40MPa。2、螺桿的設計計算(1) 選擇螺桿的牙型 螺紋有矩形、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，牙型角 α=30°，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動，牙根強度高，所以選用梯形螺紋。因為千斤頂需要有良好的自鎖性，所以選用單線螺紋。因此選用的螺桿螺紋是牙型角 α=30°的單線梯形螺紋。(2) 按強度計算螺桿的小徑 d1 根據(jù)強度計算公式 d1≥1.25][F?進行計算。F 為初始的給定值 62KN，[σ]=118.33MPa。計算結果取整。(3) 利用如下表格：梯形螺紋參數(shù)數(shù)組 A（I，J） （mm ）外螺紋小徑 d1外螺紋大徑d內(nèi)螺紋大徑 D螺紋中徑d2（D 2）螺距 P15.5 20 20.5 18 4螺桿材料：45號鋼，[σ]=118.33MPa螺母材料鑄鐵，[σb]=45MPa，[τ ]=40MPa。因此選用的螺桿螺紋是牙型角 α=30 °的單線梯形螺紋。螺桿小徑d1=39mm16.5 （22） 22.5 19.5 518.5 24 24.5 21.5 520.5 （26） 26.5 23.5 5計算及說明 結論22.5 28 28.5 25.5 523 （30） 31 27 625 32 33 29 627 （34） 35 31 629 36 37 33 630 （38） 39 34.5 732 40 41 36.5 734 （42） 43 38.5 736 44 45 40.5 737 （46） 47 42 839 48 49 44 841 （50） 51 46 843 52 53 48 8注：括號內(nèi)為第二系列根據(jù)螺桿螺紋小徑 d1 ,查出標準螺距 P、中徑 d2、大徑 d、螺母螺紋大徑 D。(4) 驗算自鎖性： Ψ≤Φv式中：Ψ 為螺紋中經(jīng)處升角；Φv 為當量摩擦角，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當量摩擦角小 1°。(5) 驗算螺桿的穩(wěn)定性：由《機械設計》P99 的式 5-50 可知 Fcr /F≥3.5～5；此處采用安全系數(shù) 3.5 進行計算。F cr 為螺桿的臨界載荷，臨界載荷 Fcr=（E 為螺桿材料的拉壓彈性模量，E=2.06 ×105MPa；I2)l(I??螺桿材料為45 號鋼，n=1，d=48mm，d 1=39mm，d 2=44mm，P=8螺母螺紋大徑 D=49mmΨ=3.31°Φv=7.08°滿足自鎖條件。Fcr /F=11.146741≥3.5，螺桿穩(wěn)定性滿足要求為螺桿危險截面的慣性矩， ） 。其中螺桿的工作長度 l=h1+H1+H/2（h=0.5P，H 為螺母高度, 長度系數(shù) μ=2計算及說明 結論3、螺母的設計計算(1) 根據(jù)耐磨性定出螺母的高度 H 利用公式 H≥ 求出螺母高度并取整（式中]p[hdFP2?h1=2d1，[p] 為許用壓力可查機械設計課本 P97 表 5-12，因為螺母選用鑄鐵且其滑動速度一般小于 2.4m/min，所以取[p]=13MPa)求旋合圈數(shù) u由于螺栓和螺母的剛度及變形性質不同，即使制造和裝配都很精確，各圈螺紋牙上的受力也是不同的。在第八圈之后的螺紋牙幾乎不承受載荷。因此 u≤10（不必取整 )，校核 φ＝ H /d2=1.2～2.5(2) 校核螺紋牙的剪切強度(τ = ≤[τ], D 為螺母螺紋大徑 ,buF?b=0.634P ) 和彎曲強度(σ b= ≤[σb], h=0.5 P ) h324、手柄的設計計算(1) 選擇材料 選用 Q235 碳素結構鋼，σ s=225MPa，[ σb]=150MPa。(2)計算手柄的總長度利用公式 L (L=Lp+D/2, 取整。其中：Lp= ,T1=p21FT?, T2= ,當托杯的材料為鑄鐵時由課本機械設計 P97 表 5-12 可以查得摩擦系數(shù) f=0.12～0.15 ，H=70mmu=8.75φ＝H /d2=70/44=1.59 滿足條件選用 Q235碳素結構鋼，σs=225MPa，[σ b]=150MPa手柄長度L=1299.55mm計算及說明 結論這里取 0.15 計算, D0=D-(1～2)mm,d 0=D1+(1～2)mm, 由《機械設計圖冊》可查得 D=（1.6~1.8 ）d，D 1=（ 0.6~0.8）d。這里取 D0=1.8d-2，d 0=0.8d+2)注：若 L 超過千斤頂總高度時，手柄應分段。（3）計算手柄的直徑 dp把手柄看成是懸臂梁，然后按彎曲強度計算直徑 dp （dp= , 取整。其中：當手柄材料為 Q235 時[ σb]][1.0LpFb3??=150MPa）5、計算傳動總效率 η （η = ）)T(2FP21??6、所有的步驟按照程序框圖進行編程計算數(shù)據(jù)。程序框圖見附件運行結果：手柄直徑dp=25.71mmη=0.309560NYNYN附件螺旋傳動設計程序框圖Y開始輸入螺紋參數(shù)數(shù)組 A（I，J）輸入原始數(shù)據(jù) F、H’ 、 Fp螺桿、螺母、手柄材料識別符及參數(shù)計算螺桿的小徑 d1d1≥ ][F25.?I=1，J=1d1≤A（I ，1）d1=A（I ，1）d= A（ I，2）D=A（I ，3）d2=A（I ，4）P=A（I，5）計算螺桿升角 Ψ 和當量摩擦角ΦvΨ≤Φv計算螺母高度 H、u、φ 及有關尺寸校核螺紋牙強度τ≤[τ] ；σ b≤[ σ b]計算手柄長度 L計算手柄直徑dpFcr/F≥3.5計算 Fcr計算總效率 η輸出 A（I，J） 、Ψ、Φv、F cr/F、H 、u 等結果結束I=I+1I=I+1I=I+1參考文獻：C 語言程序設計學習指導 廈門大學出版社 主編：葉東毅C 語言程序設計教程 廈門大學出版社 主編：葉東毅機械原理 高等教育出版社 主編：葉仲和、藍兆輝機械設計（第八版） 高等教育出版社 主編：濮良貴、紀名剛機械設計課程設計手冊（第四版） 高等教育出版社 主編：吳宗澤、高志、羅圣國、李威機械設計課程設計圖冊（第三版） 高等教育出版社 主編：壟溎義