螺旋千斤顶设计说明书终终终终版.docx
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螺旋千斤顶设计说明书终终终终版
螺旋千斤顶
设计计算说明书
院系
工程技术学院
专业年级
2012级车辆工程
设计者
金雨
学号
0142
指导教师
成绩
丽老师
2014年10月20日
螺旋千斤顶设计任务书
学生金雨专业年级2012级车辆2班
设计题目：
设计螺族千斤顶
设计条件：
U最大起重量F=45kN;
2、最大升距〃=2O（h^
设计工作量：
绘制出总装配图一，标注有关尺寸，填写标題栏及零件明细表;
编写设计计算说明书一份。
指导教师签名：
年月日
目录3
一、设计目的4
二、螺旌千斤顶的结构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、稳宦性计算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、手柄长度厶与板动手柄的力矩：
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）和最大提升高度力（血）。
螺症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=30s,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山。
求出d2后，按标准选取相应公称直径Ch螺距P及其它尺寸。
d2≥O.8×
根据国家规定=1∙2'2.5,取.=1.2（梯形螺纹）；h二0.5p;查教材表5-12t［p］取25MPm又由于φφ
Φ=1.2<2.5,则［P］可提高20%,所以［P］=（1+20%）×25=30MPao
故，d2≥O.8×IF二2&3mm
\0肉
查机核设计手册，d取32mm
则p=6mm,dι=25mm
d2-29mm
4.自锁验算
自锁条件是0≤p,式中：
肖为螺纹中径处升角；0为当量摩擦角（当量摩擦角PFarCtanμ,∙,
查教材表5-12.f取0.09
ψ=arctan（np∕πd2）=arctan[1×6∕（3.14×29）]=3.76°
PFarCtan（f∕cosβ）=arctan[0.1/cos（30°/2）]=5.91o故，ψ^p∖
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
dt.决定，CkMdP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CL应比螺杆小径山约小0.2~0.5nun。
退刀槽的宽度可取为1.5t0为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于山的圆柱依。
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）,档圈用紧定螺钉（GB/T68-2000）固定在螺杆端部。
其中：
1.5t=l.5p二9mmd∣=25-0.4=24.6mm
DIa=（L7~1.9）d=1.7×32=54.4mm
（1.4、1.6）d=l.5×32mm-48mm
0.25d二0.25X32mm=8mm
d÷（6、10）二d+8二4Omln
4~6取5。
131-2
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）,
其中扭矩
T=FIan（W+Q）•半=45×10×tan（3.76'+5.91）×29/2N・mm
=111182.3N∙mm
式中：
0为螺纹中径处升角，0为当量.摩擦角。
7
Λ=πdι/4=3.14×252/4=490.6≡∞
查手册表2-7,45钢，σv=355MPa
[σ]二=—二355/4二88.75MPa
3~54
故，σfa=l卜+3X（竺）2
AVdι
σcα=62.8MPa≤[σ]=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。
Ei∕∕≥2.5、4
螺杆的临界载荷凡与柔度入Jl有关，∖^μl∕i.“为螺杆的长度系数•与螺杆的端部结构有关，1为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取WH+3P+（l∙4'1.6）∖i为螺杆危险截面的惯性半径,若危险截面面积A=πd174,则心E=⅛-（7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。
①计算柔度
（1）
计算螺杆危险截面的轴惯性矩/和i
查教材表5-14,U取2（—端固定，一端自由）
λs=μl∕i
=2×266zg512>40^所以需要进行稳定性校核。
6.25
②计算稳定性
（1）计算临界载荷Er
查教材公式5-5U06XlO5MPa
πzEI3.142X2.06×IO5×19165.04
Er=T==137534.9N
（∕z7）2（2X266尸
（2）稳定性计算
137534.9
45000
=3.06≥2.5、4・O
Dr（1.67∙8）D
D<=（L3-1.4）D3a=H73
满足稳定性条件
四、螺母设计与计算
h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Ir及螺纹工作圈数U
螺母高度洋≠d2=1.2X29=34.8螺纹工作圈数
U=-=—=5・8，（U应圆整，取6）。
考虑到螺纹圈数U越多,P6
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DJ进行强度验算。
D=d+O.5=32÷0.5=32.5mm
D：
f1.6D=1.6×32.5=52mm
D4=1.3Dλ=1.3X52=67.6mm
a=H∕3=36∕3=12mm
螺母螺纹牙剪切强度校核：
F_45000
πDou3・14*32.5*0.65*6*6
=18.84磴
<[r]=30
螺纹牙弯曲强度校核:
6FI
σπDb2u
6x45XlO3X1.5
πX32.5X3.92X6
=43.5MPa≤
[σfr]=60MPfl
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釆用H或岂等配合。
为了安装简便，需在螺母下端（图
r7n7
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。
DIo=（2.4~2.5）d=2.4×32=76.8πun
Dll=（0.6"0.7）d二0.6X32=19.2mm
DU=（L7~1.9）d=l.7×32=54.4mm
Di2=Dis-（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
ps∙7s∙）
S≡VΛ）
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。
（0.b0.2）d
■■■I
∏«∙
Ul1∣ββ≡DIZ
Di3
Dιo≡=（2.4-2.5）d
Dt3-（2-4）mj
DlI-（0.6-0.7）d
≤[p]（式IT）
式中:
[p]一一许用压强，应取托杯与螺杆材料W的小者。
[p]取23.6Mpa
故"=∕r（D>D汀W"
4
45×IO3
^3.14×（54.62一19.22）
4
=21.94Mpa<23.6Mpa
六、手柄设计与计算
1、手柄材料
常用Q235和Q215o选235钢。
2、手柄长度厶与板动手柄的力矩:
K•厶二7∣+%贝IJLP=人*八
（式1-2）
式中：
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。
T∖——螺旋副间的摩擦阻力矩，
7l=45×10×tan（3.76'+5.91）×29∕2N∙mm
=111182.3N∙mm
TI—一托杯与轴端支承面的摩擦力矩,
Z=（DMDJ∕7√4o（查教材表5-5摩擦因数∕≡0.09）
把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径CU其强
=（54.6÷19.2）×0.09×45×1074
=74722.5N∙mm
（K取200）
=（Illl82.3÷74722.5）/200=929.5mm
手柄计算长度厶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匹+（50〜150）nun。
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。
2
因此，手柄实际长度
Ll∕=LP+57.6/2+100=929.5+28.8+100=1058.3mm3、手柄直径dp
度条件为
S[cj]f（式l-3）
所以dp取26mm。
式中：
［σ∙h——手柄材料许用弯曲应力，
当手柄材料为Q215和Q235时，［σ］p=120Mpao4、结构
两端面应加上挡环（图1—6）,并用螺钉或钾合固定。
图中尺寸：
丄dp=6mm
4dp+（6"10）=dp+8=26+8=34mm
5、底座设计
底座材料常用铸铁（HTl50及HT200）,铸件的壁厚。
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6取IOmm,r取5mm,R取8mm；
Hi=I+（14〜28）nun=200+20二22Omjn
H-3二36T2=24mm
Dfi=D3+（5〜10）mm=52÷8=60mm
H
DFDt汁」二60+220/5二104mm
D：
=192πuπ
式中:
[σ]p—一底座下枕垫物的许用挤压应力。
对于木材，取[σ]p=2'2.5MPao
七、装配图见A3图纸。
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【\1】.：
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！
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