螺旋千斤顶机械设计大作业（福大）

螺旋千斤顶

装 订 位 置 题目： 螺旋千斤顶的设计与计算 机械 系 机制 专业 2011级（3）班 设计者：吴胜 021******* 指导教师：陈亮 完成日期：2013.10.10

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装 订 位 置 目录 一、目的 …………………………3 二、题目及方案 …………………3 三、受力简图 ……………………4 四、计算内容 ……………………4 五、程序.......................9 六、参考文献 ……………………12

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装 订 位 置 一、目的： 1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计方法； 2、初步学会综合、运用所学过的知识，解决实际问题，培养独立工作能力； 3、熟悉有关设计资料，学会查手册。 二、题目及方案： 设计一个螺旋千斤顶，要求满足以下原始数据： 最大起重量F（KN） 最大起重高度H’（mm） 手柄施加力Fp（N） 52 220 200

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装 订 位 置 三、受力简图： F 托杯F h1 H' H 轴力图 Lp：手柄有效长度； T：施于手柄的力矩； T1：克服螺纹副中的摩擦力矩； FpLpTT2T1扭矩图T2：克服托杯与支承面间的摩擦力矩。 四、计算内容：

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装 订 位 置 计算及说明 1．选择螺杆和螺母的材料 螺杆：45 螺母：ZCuA19Fe4Ni4Mn2（铝青铜） 结论 螺杆小径: d1=29mm 螺杆大径: 2．螺杆的设计计算 (1) 选择螺杆的牙型（梯形） (2) 按强度计算螺杆的小径d（1d1?12.5[?]?Fd=36mm 螺杆中径: ）[?]d2=33mm 螺纹大径: D=37mm 螺距: P=6mm ?ss，s=3～5，?s=355MPa，s=3，则????118.3MPa Fd1≥1.25[?]=1.25×52KN=26.2mm 118.3MPa取d1=29mm，则d=36mm，内螺纹大径D=37mm，螺纹中径d2=33mm，螺距P=6mm。 (3) 验算自锁性 f???V?arctancos?螺纹升角?2?15, ?；其中????3.31? 小于 ???5.32? 由表5-12得f=0.08～0.10，取f=0.09 则有???arctanf0.09??arctan?5.32， ?cos?cos15满足自锁条p螺纹升角??arctan满足自锁条件。 件。 ?3.31?????5.32?，?d2

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装 订 位 置 (4) 验算螺杆的稳定性 稳定条件：Fcr /F≥3.5～5 ?2EI其中,临界载荷Fcr?， 2(?l) 千斤顶一端固定，一端自由，则??2， E?2.06?10MPa，I5??d1464 Fcr F?7.067?5由l?h1?H'?H；h1?(1.8~2)d1，取中间值1.9， 2h1?1.9d1?1.9?29?55.1mm，取整得 h1?56mm H可由螺母的设计计算得出。 则可算出螺杆长度： l?h1?H'?H=56+220+H/2=301mm， 222543.14?2.06?10?3.14?34?EI则有Fcr?==367.5KN, 22(?l)64?(2?301)所以Fcr367.5??7.067>5，满足要求。 F52满足稳定性条件 3．螺母的设计计算 (1) 根据耐磨性定出螺母的高度H H≥ FP ?d2h[p]梯形螺纹工作高度h=0.5p=0.5×6mm=3.0mm 由《机械设计》表5-12得钢-青铜滑动螺旋副低速下的许用压力[p]=18～25MPa,取[p]=20MPa， 6

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装 订 位 置 ??52KN?6FP==0.050m=50.0mm.取H=50mm ?d2h[p]??33?3.0?20M螺母高度 H=50mm 旋合圈数u=H/P=50/6=8.33<10.满足条件。 校核φ＝H/d2=50/33=1.52.在1.2～2.5之间，满足条件。 旋合圈数 u=8.33<10 φ=1.52在1.2~2.5之间 (2) 校核螺纹牙的剪切强度 F3Fh剪切强度??????，弯曲强度?b????b? 2?Dbu?Dbu螺母大径D=37mm 螺纹牙根厚度b=0.634p=0.634×6mm=3.804mm.取b=4mm 螺纹工作高度h=0.5P=0.5×6mm=3.0mm , 则剪切强度: 剪切强度 ??13.43MPa < [?] 52KF==13.43MPa<[?]=30～40MPa ???Dbu3.14?37?4?8.33弯曲强度： ?b?3Fh=2?Dbu 3?52K?3.0?30.22MPa<[?b]=40～23.14?37?4?8.33弯曲强度 ?b?30.22MPa 60MPa 螺纹牙满足强度要求。 < [?b] 4．手柄的设计计算： (1)选择材料 选用Q235材料 螺纹牙满足强度要求

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装 订 位 置 (2)计算手柄的总长度L T1=FL?Lp?D/2 手柄总长 L=1521mm T1?T2，其中：Lp?，Fp?5.32?)=1.30?105N·mm，33d2tan(3.31?tan(????)=52K?22D03?d031,f=0.12～0.15，取f=0.14,D0=D-(1~2)mm， T2?fF223D0?d0D=（1.6~1.8）d,取D=1.7d=1.7×36=61.2mm，取整为D=62mm，则D0=60mm,d0?D1?(1~2)mm，D1?(0.6~0.8)d,D1?0.7d?0.7?36?25.2mm， 取整得D1=26mm，则d0=28mm， D03?d0311603?2835T2?fF2??0.14?52K??1.67?10N?mm 2223D0?d0360?28T?T2Lp?1Fp(1.30?1.67)?105?=1485mm200 手柄总长L?Lp?D/2=1485+72/2=1521mm （3）计算手柄的直径dp 把手柄看成是悬臂梁，然后按弯曲强度计算直径dp 3 手柄直径 dp=28mmdp=则： 3Fp?Lp，其中[?b]=150MPa 0.1[?b] dp=Fp?Lp3200?1521=?27.27mm，取整dp=28mm 0.1[?b]0.1?150 传动效率 η=0.1673 5．计算传动总效率η

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η52K?6FP==2?(T1?T2)2?3.14?(1.30?1.67)?105=0.1673 五、程序 include #include #define PI 3.1415926 float A[17][5]={ {15.5,20,20.5,18,4},{16.5,22,22.5,19.5,5},{18.5,24,24.5,21.5,5},{20.5,26,26.5,23.5,5}, {22.5,28,28.5,25.5,5},{23,30,31,27,6},{25,32,33,29,6},{27,34,35,31,6}, {29,36,37,33,6},{30,38,39,34.5,7},{32,40,41,36.5,7},{34,42,43,38.5,7}, {36,44,45,40.5,7},{39,48,49,44,8},{41,50,51,46,8},{43,52,53,48,8},{45,55,56,50.5,9}}; double F,H1,Fp; double d1,d,D,d2,P; double H2,u,Fcr,jq,wq,Lp,L,dp,xl; double st,mct=5.14; void part1(int i); void part2(int i); void show(int i); void main() { int i=0,j=0; printf(\螺纹参数数组已输入\\n\ printf(\输入原始数据 F (KN):\ scanf(\ printf(\输入原始数据 H`(mm):\ scanf(\ printf(\输入原始数据 Fp(N):\ scanf(\ double temp = F/101000; d1=1.25*1000*sqrt(temp); part1(i); } void part1(int i) { if(d1<=A[i][0])

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{ d1=A[i][0];d=A[i][1];D=A[i][2];d2=A[i][3];P=A[i][4]; double temp = PI * d2; temp = P / temp; st=atan(temp)*double(180)/PI; if(st<=mct) part2(i); else part1(++i); } else part1(++i); } void part2(int i) { //计算螺母高度H,u及有关尺寸公式 H2=F*1000*P/(PI*d2*0.5*P*24); H2=int(H2+0.5); u=H2/P; //计算Fcr double temp = 2*(1.9*d1+H1+H2/2); Fcr=PI*PI*2.06*pow(10,5)*PI*pow(d1,4)/(64*pow(temp,2)); //8.93*10^4 //剪切强度jq,弯曲强度wq temp=0.634*P; jq=F/(PI*D*temp*u); wq=3*F*0.5*P/(PI*D*u*pow(temp,2)); //计算手柄长度L double T1,T2; double D0,d0; D0=1.7*d-1; d0=0.7*d+1; temp=(pow(D0,3)-pow(d0,3))/(pow(D0,2)-pow(d0,2)); T1=F*d2/2*tan((st+mct)/double(180)*PI); T2=0.13*F*temp/3; Lp=(T1+T2)/Fp; L=int(Lp*1000+D/2+0.5); //计算手柄直径dp temp=Fp*Lp*1000/(0.1*150); dp=pow(temp,1.0/3); if((Fcr/(F*1000))<3.5) part1(++i); else { //计算总效率 xl

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xl =F*P/(2*PI*(T1+T2)); //输出 show(i); } } void show(int i) { int j; for(j=0;j<5;j++) printf(\ printf(\Ψ = %.2lf \\nΦv = %.2lf \\nFcr = %.2lfN \\nH = %.2lfmm \\nu = %.2lf\\n\ printf(\τ = %.2lfMPa \\nφb = %.2lfMPa \\nL = %0.2lfmm dp = %.2lfmm \\nη = %.2lf%% \\n\} 程序输入数据，其结果如下： 程序运行结果与笔算结果比较：17.67?16.73?100%?5%，产生原因为笔算17.67过程考虑了便于加工等因素，进行了取整、圆整等。

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参考文献

[1] 濮良贵, 纪名刚. 《机械设计》.8版. 北京 高等教育出版社，2006. [2] 吴宗泽，罗圣国. 《机械设计课程设计手册》.3版. 北京： 高等教育出版社，2006.

[3] 潘沛霖，陈秀，严国良等.《机械设计课程设计图册》.3版. 北京： 高等教育出版社，1989.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/26sw.html