装订位置题目：螺旋千斤顶的设计和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)装订位置一、目的：1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计方法；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）52最大起重高度H’（mm）220手柄施加力Fp（N）200装订位置三、受力简图：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；T2：克服托杯和支承面间的摩擦力矩。

四、计算内容：T2h1H'HFFFpT1T轴力图扭矩图托杯Lp装订位置计算及说明结论1．选择螺杆和螺母的材料螺杆：45螺母：ZCuA19Fe4Ni4Mn2（铝青铜）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d1）（][5.121σFd≥ssσσ=][，s=3～5，σs=355MPa，s=3，则[]=σ118.3MPad1≥1.25][σF=1.25×MPaKN3.11852=26.2mm取d1=29mm，则d=36mm，内螺纹大径D=37mm，螺纹中径2d=33mm，螺距P=6mm。

(3) 验算自锁性arctancosVfβψ≤Φ=；其中152==αβ,由表5-12得f=0.08～0.10，取f=0.09则有32.515cos09.0arctancosarctan===βΦνf，螺纹升角32.531.3arctan2=<==νΦπψdp，满足自锁条件。

螺杆小径:d1=29mm螺杆大径:d=36mm螺杆中径:d2=33mm螺纹大径:D=37mm螺距:P=6mm螺纹升角31.3=ψ小于32.5=Φν满足自锁条件。

装订位置(4) 验算螺杆的稳定性稳定条件：F cr /F≥3.5～5其中,临界载荷22()crEIFlπμ=，千斤顶一端固定，一端自由，则2μ=，52.0610E MPa=⨯，6441dIπ=由'12Hl h H=++；11(1.8~2)h d=，取中间值1.9，mmdh1.55299.19.111=⨯==，取整得mmh561=H可由螺母的设计计算得出。

则可算出螺杆长度：'12Hl h H=++=56+220+H/2=301mm，则有22()crEIFlπμ==2452)3012(643414.31006.214.3⨯⨯⨯⨯⨯⨯=367.5KN,所以067.7525.367==FFcr>5，满足要求。

3．螺母的设计计算(1) 根据耐磨性定出螺母的高度HH≥][2phdFPπ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，5067.7>=FFcr满足稳定性条件装订位置][2phdFPπH≥=MKN200.333652⨯⨯⨯⨯π=0.050m=50.0mm.取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。

(2) 校核螺纹牙的剪切强度剪切强度[]FDbuττπ=≤，弯曲强度[]23b bFhDb uσσπ=≤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:DbuFπτ==33.843714.352⨯⨯⨯K=13.43MPa<[τ]=30～40MPa弯曲强度：uDbFhb23πσ==MPaK22.3033.843714.30.35232=⨯⨯⨯⨯⨯<[bσ]=40～60MPa螺纹牙满足强度要求。

4．手柄的设计计算：(1)选择材料选用Q235材料螺母高度H=50mm旋合圈数u=8.33<10φ=1.52在1.2~2.5之间剪切强度=τ13.43MPa< [τ]弯曲强度MPab22.30=σ< [bσ]螺纹牙满足强度要求装订位置(2)计算手柄的总长度L2/DLLp+=，其中：pp FTTL21+=，1T=)tan(22νΦ+ψdF=)32.531.3tan(23352+⨯K=51030.1⨯N·mm，2233231dDdDfFT--=,f=0.12～0.15，取f=0.14,D=D-(1~2)mm，D=（1.6~1.8）d,取D=1.7d=1.7×36=61.2mm，取整为D=62mm，则D=60mm,mmDd)2~1(1+=，dD)8.0~6.0(1=,mmdD2.25367.07.01=⨯==，取整得1D=26mm，则d=28mm，mmNKdDdDfFT•⨯=--⨯⨯⨯=--=52233223321067.1286028605214.03131pp FTTL21+=20010)67.130.1(5⨯+==1485mm手柄总长2/DLLp+==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dpdp=][1.0LpFpb3σ⋅，其中][bσ=150MPa则：dp=][1.03bLpFpσ⋅==⨯⨯31501.0152120027.27mm，取整dp=28mm5．计算传动总效率η手柄总长L=1521mm手柄直径dp=28mm传动效率η=0.1673η=)T T (2FP21+π=510)67.130.1(14.32652⨯+⨯⨯⨯K =0.1673五、程序include<stdio.h> #include<math.h> #define PI 3.1415926 floatA[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("%lf",&F);printf("输入原始数据 H`(mm):"); scanf("%lf",&H1);printf("输入原始数据 Fp(N):"); scanf("%lf",&Fp);double temp = F/101000; d1=1.25*1000*sqrt(temp); part1(i); }void part1(int i) {if(d1<=A[i][0]){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);elsepart1(++i);}elsepart1(++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Fcrdouble 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wqtemp=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Ldouble 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dptemp=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 xlxl =F*P/(2*PI*(T1+T2));//输出show(i);}}void show(int i){int j;for(j=0;j<5;j++)printf("%.1f mm ",A[i][j]);printf("\n Ψ = %.2lf \n Φv = %.2lf \nFcr = %.2lfN \nH = %.2lfmm \nu = %.2lf\n",st,mct,Fcr,H2,u);printf("Fcr/F = %.2lf \n τ = %.2lfMPa \n φb = %.2lfMPa \nL = %0.2lfmm dp = %.2lfmm \n η = %.2lf%% \n",Fcr/(F*1000),jq*1000,wq*1000,L,dp,xl*100); }程序输入数据，其结果如下：程序运行结果和笔算结果比较：%5%10067.1773.1667.17=⨯-，产生原因为笔算过程考虑了便于加工等因素，进行了取整、圆整等。