螺旋千斤顶毕业设计论文.docx

1、螺旋千斤顶毕业设计论文 第四章 千斤顶的设计已知轴向载荷F=15000N,最小高度271，最大高度为391mm,即最大举升高度391-271=120mm. 方案图如下所示：1托杯 2手臂 3销 4手柄 5挡环 6螺套7螺杆 8螺钉 9底座图4.1 千斤顶剖视图4.1螺杆的设计计算4.1.1. 选择材料前面已做分析，此次设计选用梯形螺纹，基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。考虑到千斤顶转速较低，单个作用面受力不大，螺杆材料常用Q235，275，40，45，55等，此处螺杆选常用的45钢。由手册查=360Mpa；为了提高耐磨性，螺母选较软的材料锡青铜为ZCuSn10P-1，由上表知钢对

2、青铜低速时，对人力驱动p可提高20%，即p=，p=25MPa，螺母为整体螺母由于磨损后不能调整间隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故，此处取。4.1.2. 确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2,求出d2后，按标准选取相应的公称直径d2，螺距p及其他尺寸。根据规定对整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取，此处取。螺杆螺母材料分别取为钢青铜，查表3.2滑动速度为低速，对人力驱动p可提高20%，即p=，p=25MPa，（摩擦系数起动时取大值，校核是为安全起见，应以起动时为准。由f值0.08-0.1，应取f=0.1,代入F=40KN梯形螺纹，h=0

3、5p,已知取，则计算d2 （式4.1）根据GB/T5796.3-,2005查得取标准公称直径d=20mmp取标准值p=4mm小径D3=15.5mm中径d2=D2=18mm大径D4=20.5mm牙顶和牙底宽=0.336p=1.344mm4.1.3. 螺纹副自锁性验算：自锁条件是式中：为螺纹中径处升角； 为当量摩擦系数。（，式中为螺纹工作面的牙形斜角）；为当量摩擦角（为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小10.）查教材表 得（取起动时计算用最大值）故，所以自锁性可保证。4.1.4. 螺杆强度校核受力较大的螺杆需进行强度计算。螺杆工作时承受轴向力F及转矩T的作用。螺杆危险截面上既有压缩应力，

4、又有切应力。因此，校核螺杆强度时，应根据第四强度理论求出螺杆危险截面的计算应力，强度校核公式为： （式4.13）式中: F-螺杆所受的轴向压力，N；A-螺杆危险截面的面积；,；-螺杆螺纹段的抗扭截面系数,；d1-为螺杆螺纹的小径（mm）；-为螺杆材料的许用应力（Mpa）； T-为螺杆所受转矩（N.mm）；其中扭矩式中：为螺纹中径处螺纹升角；为当量摩擦角。查手册GBT699-1999.45钢的，教材表5-13，如下表表 滑动螺旋副材料的许用应力项目许用应力/Mpa钢制螺杆, 为材料的屈服极限/Mpa螺母材料许用弯曲应力许用切应力青铜40-6030-40耐磨铸铁50-6040铸铁45-5540钢（

5、1.0-1.2）0.6注：静载荷许用应力取大值。安全系数3-5，取3。故有：所以得到强度校核满足设计要求。4.1.5. 螺杆稳定性校核 (1)计算柔度=螺杆一端固定，一端自由，长度系数=2；螺杆最大受力长度L由起重高度、螺母高H、铰支头高及螺杆轴向预留余量决定，其中。因此，螺杆的工作长度，螺杆危险截面惯性半径i= 。 = 40 （式4.24）所以需要校核。(2)计算临界载荷：查手册表1-6，E取200GP。I= （式4.25）因此：FC=（式4.26）S=4 稳定性满足设计要求。4.2螺母的设计计算.2.1 选取螺母材料 螺母选较软的材料锡青铜由上表3.1选取材料为 ZCuSn10P-1。.2

6、.1 确定螺母高度及螺纹工作圈数U螺母高： （式4.2）螺纹工作圈数z： （式4.3）考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数=10.5（应圆整）考虑到螺纹圈数越多载荷分布越不均匀，故u不宜取大，此次设计u取11。所以螺母的实际高度.2.1 校核螺纹牙强度由上表查得青铜螺母螺纹牙许用弯曲应力；许用剪切应力；梯形螺纹螺纹牙根宽度mm；梯形螺纹螺纹牙工作高度。则：弯曲强度校核： 合格 （式4.5）剪切强度校核：，合格 （式4.6）式中：螺母螺纹大径，mm.Z螺母螺纹工作圈数。.2.1 螺母外部尺寸计算（1）计算确定D3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：= （式

7、4.10）式中，为螺母材料的许用拉伸应力，可取=0.83b，由上表取b=50Mpa，因此=0.83b=41.5Mpa。故 D3 （式4.11）取D3=32 mm（2）确定D5和a按经验公式D5=（1.31.4）D3及a=可求：D5=（1.31.4）32=41.6-44.8mm 取D1=44 mm （式4.12）a= （式4.13）（3）校核凸缘支承表面的挤压强度，强度条件为：p=p （式4.14）满足设计要求。（4） 校核凸缘根部弯曲强度：p= （式4.15）满足设计要求。 （5）校核凸缘根部剪切强度，强度条件为：= （式4.16）式中，螺母材料的许用切应力=35Mpa 故：= （式4.17）

8、满足设计要求。 4.3手柄设计计算4.3.1 拖杯与手柄的结构：确定手柄长度，则手柄上的工作转矩为：T=FHLH=T1+T2= （式4.18）式中：T1、T2分别为螺纹副摩擦力矩及拖杯与接触面摩擦力矩（Nmm）；fc拖杯与支承面的摩擦系数，fc=0.15；D0托杯底座与支承面接触部分外径（mm），由经验公式确定，取mm；d0 托杯底座与支承面接触部分内径（mm），取d0=16mm,FH为手作用在手柄上的力（N）； LH手柄有效长度（mm）。如一人连续工作，手作用力通常取FH=150200N,取FH=200N；因此，200 LH= （式4.19）得：LH=228.62mm 取LH=230mm4.

9、3.2 确定手柄直径dk选手柄材料为45钢，S=360MPa，许用弯曲应力=140180 Mpa，取b=160 Mpa。手柄的弯曲强度条件为： b= （式4.20）因此，dK, 取dK=12mm （式4.21）4.4托杯的设计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，取材料为Q235。其结构尺寸见图。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

10、间的压力强度。 式中：p许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。Q235:p杯= 225MPa； 45钢：p杆=570MPa 取p杯。D10=(2.42.5)d =2.4520=49mmD11=(0.60.8）d=0.720=14mmD13=(1.71.9)d=1.820=36mmD12=D13 - (24)=36-4=32mmh1=（1.51.8）d=1.8*20=36mm故 满足设计要求托杯厚度=812mm，此处取=10mm；杯底厚度为 1.3=13mm；沟纹宽度1.5=10mm；沟纹深度为/2=5mm；托杯高度为1.8*d=1.8*20=36mm；为保证托杯可以转动，螺杆顶端的垫片与托杯底

11、部留有间隙，间隙值为34mm，因承受力不大，故取值为3mm。4.5底座的设计底座材料常用铸铁HT150及HT200，选用HT150。铸件的壁厚不应小于812mm，取=15mm。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110的斜度。底座结构及尺寸如图S=（1.52）=1.5*15=22.5mm D3=42mmD5= D3+2=42+2*15+4=72mmD6=D3=42mmD7=D6+2* =52+ =96mmD8=1.35D7=1.35*96=130mm4.6安装要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面间的配合常采用或等配合。为了安装简便，需在螺母下端（图13）和底座孔上端（图17）

12、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11），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为612mm。2.4.1 螺母的相关尺寸已得：内螺纹小径D1= 16mmD3= 1.5d =1.520=30mmD4= 1.4D3 =1.430=42mmH=44mm;；a=18mm第五章 螺旋千斤顶图形的绘制要绘制螺旋千斤顶的装配图，首先应当选定绘图比例和图幅后布置视图，先确定各视图的位置，画出主要轴线、中心线及基准线。然后开始画底图，按照“先主后次”的原则，沿装配轴线按装配关系依次画出底座螺套螺旋杆绞杠顶垫等零件。底图完成后，检查加深图线，还要进行尺寸标注，编注零件序号，填写明细栏、标题栏等，

13、完成全图。同时要了解千斤顶的工作原理：千斤顶是利用螺旋传动来顶举重物的一种起重或顶压工具，常用于汽车修理及机械安装中。工作时，重物压于顶垫之上，将手炳穿入螺旋杆上部的孔中，旋动手炳，螺旋杆在螺套中靠螺纹做上、下移动，从而顶起或放下重物。螺套镶在底座里，用螺钉定位，磨损后便于更换。顶垫套在螺旋杆顶部，其球面形成传递承重之配合面，由螺钉锁定，使顶垫相对螺旋杆旋转而不脱落。图4.1 螺旋千斤顶的轴测图因此由螺旋千斤顶的工作原理可知，千斤顶的装配主干线是螺旋杆，为了清楚的表达千斤顶的内外部装配结构，则绘制了千斤顶的全剖视图。在主视图上，千斤顶的7个零件所处的位置及装配关系、各零件的主要形状均已表达清楚

14、，只有螺旋杆上与绞杠配合的孔没有表达充分，故采用剖面图AA表达清楚。所以螺旋千斤顶的装配图如下：图4.2 螺旋千斤顶的装配图第六章 使用千斤顶的注意事项1.无论哪种千斤顶都不准超负荷使用，以免发生人身或设备故障。2.千斤顶使用前，应检查各零件是否灵活可靠，有无损坏，油液是否干净，油阀、活塞、皮碗是否完好。3.千斤顶工作时，要放在平整坚实的地面上，并要在其下面垫枕木、木板或钢板来扩大受压面积，防止塌陷。4.千斤顶安放位置要摆正，顶升时，用力要均匀；卸载时，要检查重物是否支撑牢固。5.几台千斤顶同时作业时，要动作一致，保证同步顶升和降落。6.螺旋千斤顶和齿条千斤顶，在任何环境下都可使用。而液压千斤顶在高温和低温条件下不准使用。7.螺旋千