简单千斤顶设计说明书Word文件下载.docx

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第七章底座设计………………………………………………………………….…9

第八章轴承选取……………………………………………………………………10

第一章设计题目及材料选择

1.1设计题目

设计简单千斤顶的螺杆和螺母级其他结构的主要尺寸。

起重量为6.6t（约66000N），起重高度为180mm，间歇工作，可用于比较狭窄的工作场合。

1.2设计要求

螺旋千斤顶是用人力转动手柄来举升重物的机械，它应有以下几个要求：

a．能满足将5.5t重物举起180mm的功能，并能平稳的下降且具有足够的使用寿命。

b．在上升及下降过程中，可以停在任意位置而不自行下滑。

c．人手推力不可以过大，防止人产生过度疲劳。

d．千斤顶的支承面与重物之间不能有相对滑动，千斤顶与地面有足够的接触面积。

e．除以上要求外，还应保证工作可靠，操作安全，加工经济等。

1.3主要零件的常用材料

螺杆：

45

螺母：

ZQSn10-1

底座：

HT150

托杯：

Q235

手柄：

A3

1.4千斤顶结构示意图

第二章主要零件受力分析

图1和图2分别表示螺杆和螺母的受力情况。

螺杆除受压力Q外，还受转矩，即螺母的摩擦力矩T1和推力轴承的摩擦力矩T2。

其中T2由以下公式求得

（1）

其中：

μ——滚动轴承的摩擦系数，对单向推力轴承μ=0.0013~0.0020

d——轴承内径，mm

F——轴承负荷，对推力轴承是轴向负荷，N

由图可知，工作时，螺杆上的螺纹部分承受转矩T1和压力Q与螺母上相同

第三章螺杆的设计计算

3.1螺杆牙型选择

考虑到螺旋千斤顶要求在上升及下降过程中，可以停在任意位置而不自行下滑（即有自锁能力），又要使结构简单，故采用滑动螺旋，并选用梯形螺纹，牙型角α=30°

，梯形螺纹内外螺纹以锥面相结合，不易松动，牙形可按照GB5796.1—86的规定。

3.2按抗压，扭强度计算螺纹直径

其中

，安全系数S=4，材料屈服极限

则许用应力

则小径：

则按照梯形螺纹国家标准

选用T42×

6-2。

其大径d=42mm,螺距t=6mm，

小径d1=35mm，中径d2=39mm，工作高度h=3mm，螺纹高度h1=3.5mm，β=15°

，

查阅有关技术手册知：

螺杆退刀槽直径

；

退刀槽宽度b’=7.5mm

3.3精确校核螺旋强度

螺杆工作时承受轴向压力Ｆ和扭矩T的作用。

螺杆危险截面上既有压缩应力；

又有切应力。

根据第四强度理论求出危险截面的计算应力

，其强度条件为：

T为螺杆所受的扭矩；

A为螺杆螺纹段的危险截面面积；

为螺杆螺纹段的抗扭截面系数；

[σ]为螺杆材料的许用应力；

螺旋升角

摩擦系数f=0.08~0.1，取f=0.1

当量摩擦角

则摩擦力矩：

因此合成应力：

因此满足强度要求

3.4按耐磨性初步计算螺母高度

滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。

其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。

因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压应力p，使其小于材料的许用压应力[p]。

假设作用于螺杆的轴向力为Qmax（N），螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）为A（

），螺纹中径为d2（

），螺纹工作高度为h（

），螺纹螺距为t（

），螺母高度为H’（

），螺纹工件圈数为u＝h/t。

则螺纹工作面上的耐磨性条件为：

螺母材料：

取螺母螺纹工作表面的许用压力[p]=18MP

则螺母的螺纹圈数为：

取u=10，符合螺母螺纹工作圈数不宜超过10圈的要求

螺母高度：

H’=ut=10×

6=60mm

3.5稳定性校核

对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力Qmax大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。

因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力Qmax必须小于临界载荷Qcr，则螺杆的稳定性条件为：

式中：

n——螺杆稳定性的计算安全系数；

nst——螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋（如起重螺杆等），

=3.5～5.0;

Qcr——螺杆的临界载荷；

螺杆柔度：

μ为螺杆的长度系数，设计时取μ＝2

L为螺杆的工作长度，等于螺母中部到托杯支承面的距离，初步作图L=281mm

i为危险截面的惯性半径，

则

由于λ1=86，λ2=43.2。

。

材料力学第303页

则λ2<

λ<

λ1，所以要采用经验公式

则

，故满足稳定性要求。

3.6自锁性校核

螺旋升角φ=2.8°

当量摩擦角ρv=5.911°

>

φ+1°

校核结果：

自锁性可靠

第四章螺母的设计计算

4.1根据螺杆的螺纹直径查的螺母大径

根据螺杆的螺纹直径查得：

螺母大径d’=d+1=43mm

螺母小径d1=d-6=36mm

旋合间隙c=h1-h=3.5-3=0.5mm

凸缘高度a=H’/3=60/3=20mm

4.2校核螺纹牙强度

螺母失效形式有，螺纹牙磨损，牙根部弯曲折断或者被剪切，螺母悬置部分被拉扭断。

a.螺纹牙剪切强度校核

ZQSn10-1，其的许用剪切强度[τ]=35MPa

螺纹牙根厚度：

b=0.65t=0.65×

6=3.9mm

剪切应力：

因此，螺纹牙根剪切强度校核安全

b.螺纹牙根弯曲强度校核

ZQSn10-1，其的许用弯曲强度[σ]b=50MPa

弯曲应力：

b——螺纹牙根部的厚度

——弯曲力臂，

则弯曲应力：

因此螺纹牙弯曲强度校核结果是安全的

c.螺母体拉扭强度校核

许用抗拉应力[σ]=0.83[σ]b=0.83×

50=41.5MPa

即

取D=68mm

D1=（1.3~1.4）D=（1.3~1.4）×

68=88.4~95.2mm

取D1=90mm

4.3螺母凸缘强度校核

螺母凸缘失效形式：

螺母凸缘支承表面被挤压，凸缘根部弯曲或剪断

a.挤压强度校核

[

]p=（1.5~1.7_[σ]b=（1.5~1.7）×

50=75~85MPa

所以挤压强度校核：

安全

b.剪切强度校核

[τ]=35MPa

剪切强度校核：

c.弯曲强度校核

弯曲强度校核：

4.4螺母尺寸

参照上面螺母剖面图

D1=90mm，D=68mm，a=20mm，H’=60mm，d1=36mm,d’=43mm

第五章托杯的设计与计算

托杯用来承托重物，选用用Q235钢模锻制成。

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。

其经验设计结构尺寸见图5，具体设计计算尺寸如下：

D10=104mm，D11=25mm，D12=D13-4=78-4=74mm，D14=52mm

当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动，在设计千斤顶时，要在托杯下面安装一个推力轴承。

[p]——许用压强，应取托杯与螺杆材料[p]的小者。

则[p]＝55ＭＰa

故满足挤压强度要求。

[τ]——许用剪切强度,[τ]=188MPa

故满足剪切强度要求

第六章手柄设计与计算

6.1力矩分析

手柄材料为A3

螺纹摩擦力矩

选用推力轴承：

滚动轴承51305GB/T301-1995

其内径为

，取μ=0.002

，故T2可以忽略不记

则转矩

6.2手柄直径dh

计算时手柄所受的最大转矩M近似等于T，

取许用弯曲应力

由

得

取

6.3手柄长度Lp

防止人产生过度疲劳，人手推力不可以过大，一般取150~200N，这里计算时取175N

，则取

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。

手柄的实际尺寸

，手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时手柄应可拆卸。

第七章底座设计

底座材料常用铸铁（HT150）（图6），铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，取为10ｍｍ，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。

图中H1=L’+（14～28）mm

D6=D+（5～10）mm

D7=D6+

其中L’为千斤顶起重最大高度

具体数值为：

H1=200mm；

D6=75mm；

[σ]p——底座下枕垫物的许用挤压应力，

一般木材[σ]p=2~4MPa。

取D8=200mm

第八章轴承选取

失效形式：

滚动体与地权接触点处的变形超过滚珠直径的万分之一

选取滚动轴承51305

额定静载荷：

C0=61.4KN

安全系数S=C0/Qmax=61.4/66=0.93

要求S介于0.8~1.2，所以安全