螺旋千斤顶设计计算说明书.docx

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螺旋千斤顶设计计算说明书

江苏大学

《机械原理与设计》

螺旋千斤顶

设计计算说明书

系别

专业班级

学生姓名

学号 

2015年12月

目      录 

1螺杆和螺母的设计计算------------------------1 

1.1螺旋副的计算-----------------------------1 

1.1.1螺杆螺纹类型的选择--------------------1 

1.1.2选取螺杆材料--------------------------1 

1.1.3计算----------------------------------1 

1.1.4自锁验算------------------------------2 

1.2螺杆的计算-------------------------------2 

1.2.1螺杆强度------------------------------2 

1.2.2稳定性计算----------------------------3 

1.3螺母的计算-------------------------------3 

1.3.1螺母的基本参数------------------------3 

1.3.2螺纹牙强度---------------------------4   

1.3.3螺母体强度----------------------------4 

2托杯设计------------------------------------5 

3底座设计------------------------------------6 

4手柄设计与计算------------------------------6 

4.1手柄材料---------------------------------6 

4.2手柄长度---------------------------------7 

5螺旋千斤顶的效率----------------------------7

6附A4装配图

1螺杆和螺母的设计计算（Q=30KN,H=150mm） 

1.1螺旋副的计算 

1.1.1螺杆螺纹类型的选择 

螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。

梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30º，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。

故选梯形螺纹。

1.1.2选取螺杆材料 

螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。

选Q235钢。

1.1.3计算 

根据国家规定Ψ=1.2~2.5，取Ψ=1.5（梯形螺纹）；螺纹牙的工作高度h=0.5P；查表，[p]取20Mpa 

故，d2≥0.8≈25.29㎜

查表，d取28mm，取25.3mm，P=7mm 

螺母高度 

H’=Ψ=37.95㎜，H’取39mm 

螺母的螺纹工作圈数 

u=10；所以u取7.8圈 

螺纹牙的工作高度 

h=0.5P=2.5㎜

1.1.4自锁验算 

自锁条件是λ≤，式中:

λ为螺纹升角；为螺旋副当量摩擦角，=，当螺旋副材料为钢对青铜时取=0.09（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小1°~1.5°） 

Λ=arctan（nP/π）≈3.7°

=arctan0.09≈5.14°

故，λ=3.7°＜-1°，所以满足自锁条件  

1.2螺杆的计算 

1.2.1螺杆强度 

螺旋千斤顶工作时，螺杆受轴向压力F和转矩T的作用，应根据第四强度理论对其强度进行校核

 ==≤[]

式中[]为螺杆材料的许用应力（MPa），[]=s/3～5

其中扭矩

 式中:

λ为螺纹升角,Ρv为当量摩擦角。

查手册，Q235钢,s=235MPa 

满足强度要求

1.2.2稳定性计算 

细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。

起重高度H=150mm，螺杆危险剖面的惯性半径 

 螺杆的工作长度 

l=H++1.5d=211.5mm

 查教材，μ取2（一端固定，一端自由） 螺杆的柔度 

所以临界载荷

稳定性计算 

，

稳定性符合要求

1.3螺母的计算 

1.3.1螺母的基本参数 

螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，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，所以螺母材料选用青铜。

1.3.2螺纹牙强度 

已知Q=30KN，内螺纹大径D=28mm

梯形螺纹的螺纹牙根部宽度b=0.65P=3.25mm，青铜螺母

剪切强度：

,所以满足条件 

螺纹牙受力弯曲力臂

 青铜螺母

弯曲强度：

，,符合强度条件 

1.3.3螺母体强度 

螺母材料的许用拉伸应力,

选取42MPa. 

螺母悬置部分受拉伸和扭转联合作用，为计算简单，将F增大30%，按拉伸强度计算得：

螺母外径（校核）:

，所以

螺母材料的许用挤压应力:

螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度计算:

 ,,所以满足条件

螺母凸缘根部的弯曲强度：

，

所以满足条件

2托杯设计 

托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。

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，许用压力可取15～20N/mm²，托杯结构如图

3底座设计 

底座通常用铸铁铸造，壁厚一般不应该小于8~12mm，为稳定起见，可以制成1/10~1/12的斜度，所以壁厚（δ）选择为12mm

式中H-起重高度，mm；-联接接合面材料的许用挤压应力，MPa。

当结合面材料为木材时，=2MPa。

4 手柄设计与计算

4.1手柄材料1 

常用碳素结构钢制造，如Q235和Q275。

本千斤顶采用Q235. 

4.2手柄长度

螺旋副间的摩擦阻力矩

断面摩擦力矩 

式中为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取=12.0~1.0 螺旋驱动力矩 

驱动力作用半径（即手柄的计算长度） 

手柄的实际长度 

因为L过长，可以用段手柄外加套筒。

手柄的直径

式中为手柄材料的许用弯曲应力，可取，所以pd取23mm 

5 螺旋千斤顶的效率

式中：

分子上P为螺距，分母上P为人手作力。