螺旋千斤顶设计说明书终终终终版Word格式文档下载.docx

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二、螺旋千斤顶的结构4

三、螺杆的设计与计算5

1、螺杆螺纹类型的选择5

2、选取螺杆材料5

3、确定螺杆直径5

4、自锁验算5

5、结构如下图（1-2）:

6

6、螺杆强度计算6

7、稳定性计算7

四、螺母设计与计算8

1、选取螺母材料8

2、确定螺母高度H及螺纹工作圈数u8

3、校核螺纹牙强度8

4、结构要求9

五、托杯的设计与计算9

六、手柄设计与计算10

1、手柄材料10

2、手柄长度Lp与板动手柄的力矩：

10

3、手柄直径dp11

4、结构11

5、底座设计12

七、装配图见A3图纸。

13

参考文献13

致13

一、设计目的

1.熟悉螺旋千斤顶的工作原理，设计与计算的方法；

2.运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识，解决材料的选择，强度计算和刚度计算，制造工艺与装配工艺等方面的问题。

3.熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。

二、螺旋千斤顶的结构

千斤顶一般由底座1，螺杆4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所组成（见图1—1）。

螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。

设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决定的，必要时才进行强度验算。

设计的原始数据是；

最大起重量FQ（kN）和最大提升高度h（mm）。

螺旋千斤顶的设计步骤如下：

三、螺杆的设计与计算

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

，梯形螺纹的外螺纹以锥面贴紧不易松动。

故选梯形螺纹，它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。

2、选取螺杆材料

螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。

本次选用45钢。

3、确定螺杆直径

按耐磨性条件确定螺杆中径d2。

求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距p及其它尺寸。

d2≥

根据国家规定

=1.2~2.5，取

=1.2（梯形螺纹）；

h=0.5p；

查教材表5-12，[p]取25Mpa，又由于φ=1.2<

2.5,则[P]可提高20%，所以[P]=（1+20%）×

25=30MPa。

故，d2≥

=28.3mm

查机械设计手册，d取32mm

则p=6mm，d1=25mm

d2=29mm

4、自锁验算

自锁条件是≤v，式中：

为螺纹中径处升角；

v为当量摩擦角（当量摩擦角v=arctanv，

查教材表5-12，f取0.09

=

arctan（np/d2）=arctan[1×

6/（3.14×

29）]=3.76°

v=arctan（f/cosβ）=arctan[0.1/cos（30°

/2）]=5.91°

故，<

v

满足自锁条件

5、结构如下图（1-2）:

螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7，因此需要加大直径。

手柄孔径dk的大小根据手柄直径

dp决定，dk≥dp十0.5mm。

为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。

退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1约小0.2~0.5mm。

退刀槽的宽度可取为1.5t。

为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。

为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈（GB/T891-1986），挡圈用紧定螺钉（GB/T68-2000）固定在螺杆端部。

其中：

1.5t=1.5p=9mmd4=25-0.4=24.6mm

D13=（1.7~1.9）d=1.7×

32=54.4mm

（1.4~1.6）d=1.5×

32mm=48mm

0.25d=0.25×

32mm=8mm

d+（6~10）=d+8=40mm

4~6取5。

6、螺杆强度计算

对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆

的强度。

强度计算方法参阅教材公式（5-47），

ca=

≤[]

其中扭矩

=45×

103×

tan（3.76°

+5.91°

）×

29/2N·

mm

=111182.3N·

式中：

为螺纹中径处升角，v为当量摩擦角。

A=πd1²

/4=3.14×

25²

/4=490.6

查手册表2-7，45钢，

=355MPa

[]=

=

=355/4=88.75MPa

故，ca=

ca=62.8MPa≤[]=88.75MPa

满足强度条件

7、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。

Fcr/F2.5~4

螺杆的临界载荷Fcr与柔度λs有关，λs=l/i，为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l=H+3P+（1.4~1.6），i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=d12/4，则

（I为螺杆危险截面的轴惯性矩）。

当螺杆的柔度λs＜40时，可以不必进行稳定性校核。

计算时应注意正确确定。

计算柔度

（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和i

I=

=19165.04

=6.25mm

（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度l

l＝H+3P+（1.4~1.6）d

=200+3×

6+1.5×

32=266mm

（3）计算柔度

查教材表5-14，μ取2（一端固定，一端自由）

λs=l/i

=85.1240，所以需要进行稳定性校核。

计算稳定性

（1）计算临界载荷Fcr

查教材公式5-51，E=2.06×

105MPa

Fcr=

=137534.9N

（2）稳定性计算

=3.062.5~4.0

满足稳定性条件

四、螺母设计与计算

1、选取螺母材料

螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，其孔浇注青铜或巴氏合金。

2、确定螺母高度H及螺纹工作圈数u

螺母高度H=φd2=1.2×

29=34.8螺纹工作圈数

，（u应圆整，取6）。

考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d。

3、校核螺纹牙强度

一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。

螺母的其它尺寸见图1—3。

必要时还应对螺母外径D3进行强度验算。

D=d+0.5=32+0.5=32.5mm

D3=1.6D=1.6×

32.5=52mm

D4=1.3D3=1.3×

52=67.6mm

a=H/3=36/3=12mm

螺母螺纹牙剪切强度校核：

螺母螺纹牙弯曲强度校核：

满足强度条件。

4、结构要求

螺母压入底座上的孔，圆柱接触面问的配合常采用

或

等配合。

为了安装简便，需在螺母下端（图1―3）和底座孔上端（图1―7）做出倒角。

为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图1―1），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6～12mm。

D10=（2.4~2.5）d=2.4×

32=76.8mm

D11=（0.6~0.7）d=0.6×

32=19.2mm

D13=（1.7~1.9）d=1.7×

D12=D13-（2~4）=54.4-3=51.4mm

五、托杯的设计与计算

托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图1―4。

为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。

为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。

当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。

因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。

≤[p]（式1-1）

[p]——许用压强，应取托杯与螺杆材料[p]的小者。

[p]取23.6Mpa

故

≤[

]

=21.94Mpa<

23.6Mpa

六、手柄设计与计算

1、手柄材料

常用Q235和Q215。

选235钢。

2、手柄长度Lp与板动手柄的力矩：

K·

Lp=T1+T2则

（式1-2）

K——加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150～250N，工作时间较长时为100～150N。

T1——螺旋副间的摩擦阻力矩，

T1=45×

=111182.3N·

T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩，

T2=（D12+D11）fF/4。

（查教材表5-5摩擦因数f=0.09）

=（54.6+19.2）×

0.09×

45×

103/4

=74722.5N·

则

（K取200）

=（111182.3+74722.5）/200

=929.5mm

手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上

+（50～150）mm。

手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。

因此，手柄实际长度

+57.6/2+100=929.5+28.8+100=1058.3mm

3、手柄直径dp

把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为

≤[]F（式1-3）

故dp≥

=26.0mm

所以dp取26mm。

[]F——手柄材料许用弯曲应力，

当手柄材料为Q215和Q235时，[]F=120Mpa。

4、结构

手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图1―6），并用螺钉或铆合固定。

图中尺寸：

dp=6mm

dp+（6~10）=dp+8=26+8=34mm

5、底座设计

底座材料常用铸铁（HT150及HT200），铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1:

10的斜度。

底座结构及尺寸如图1―7

图中δ取10mm，r取5mm，R取8mm；

H1=l+（14～28）mm=200+20=220mm

H-a=36-12=24mm

D6=D3+（5～10）mm=52+8=60mm

D7=D6+

=60+220/5=104mm

D8=

=192mm

[]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。

对于木材，取[]p=2~2.5MPa。

参考文献

【1】濮良贵，机械设计第九版【M】.：

高等教育，2013.

【2】吴宗泽，机械设计课程设计手册第四版【M】.：

高等教育，2012

致

本次设计螺旋千斤顶，本小组四位成员都付出了艰辛的汗水，从中我们也意识到“万众一心，众志成城”蕴含的强大力量，培养了我们团结的意识。

特此感！