1、 浙江工业大学机械设计螺旋千斤顶设计说明书班级：姓名： 学号：目录1.设计要求12.螺杆设计与计算12.1 螺杆材料的选择12.2 螺杆螺纹类型的选择12.3 确定螺杆直径12.4 自锁验算22.5 螺杆强度计算22.6 稳定性计算32.7 螺杆结构42.8 轴端挡圈53.螺母设计与计算53.1 螺母材料的选择53.2 确定螺母实际高度及螺纹实际工作圈数53.3 校核螺纹牙强度53.4 螺母凸缘根部弯曲强度计算63.5 螺母与底座孔配合74.托杯设计与计算75.手柄设计与计算85.1 手柄材料85.2 手柄长度 85.3 手柄直径 96.底座设计与计算91设计内容 计算及说明 结果1.设计要求
2、2.螺杆的设计与计算 2.1 螺杆材料的选择2.2 螺杆螺纹类型的选择2.3 确定螺杆直径最大起重量 F=33 kN最大起重高度 S=180 mm由于千斤顶的的最大载荷 F=33kN,低速运行，按表5-11【1】 螺杆材料选 45 钢，并采用调质处理。 按表 5-1【1】 ，选梯形螺纹，牙型为等腰梯形，牙形角 =30。梯形螺纹的内、外螺纹以锥面贴紧，不易松动；工艺性好，牙根强度高，对中性好，所以选择梯形螺纹。 千斤顶要求能自锁，因此采用单线螺纹。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。螺纹工作面上的耐磨性条件为 phH Fhup22F(N
3、):作用于螺杆的轴向力 (mm):螺纹中径 2dh(mm):螺纹工作高度 P(mm):螺纹的螺距 H(mm):螺母的高度 p(MPa):材料许用压强令 =H /d2，且螺纹工作圈数：u=H/P，p hFPd2对梯形螺纹，h=0.5P；螺杆材料为45 钢单线梯形螺纹牙型角 =3022.4 自锁性校核2.5 螺杆强度计算pF.d802值选取：对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取 =1.22.5；这里取 =1.2。查表 5-12【1】 得滑动螺旋副材料的许用压力p为：1825Mpa。当 2.5 时，p可提高 20%，所以p为：21.630MPa；这里
4、取p=22MPa。螺杆螺纹中径：md3.28.13082查表 A2【2】 （GB/T5796.21986、GB/T5796.31986）取：螺纹中径 d2=29.00mm螺纹公称直径 d=32.00mm 螺纹小径 d1=25.00mm 螺纹螺距 P=6mm自锁条件为:式中 ：螺纹升角 =7.3296arctnarct2dP当量摩擦角 =arctg(f/cos)；摩擦系数 f：0.080.10，取 f=0.08；牙侧角 152= =cosartnfcos08.artn73.4根据第四强度理论求出危险截面的计算应力 ，其ac强度条件为：d=32.00mmd1=25.00mmd2=29.00mmP=
5、6mm=3.77=4.73满足自锁性条件v32.6 稳定性计算)4(31212dTFAca螺杆所受扭矩 MPa4.78253.7143025422 ca查表 8-17【3】 的 45 钢 =355MPa，由表按表 5-13【1】 得s53sPa3.18（载荷稳定时，许用应力取大值） ，螺杆强度满足要求。ca对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力 F 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，螺杆承受的轴向力 F（单位为 N）必须小于临界载荷（单位为 N）。则螺杆的稳定性条件为 sFscr按 欧 拉 公 式 计 算 ：， 临 界 载 荷螺 杆 柔 度螺 杆 的 工 作 长 度
6、： ：螺 杆 危 险 截 面 的 惯 性 矩 量 ：螺 杆 材 料 的 拉 压 弹 性 模 一 端 固 定 ， 一 端 自 由螺 杆 的 长 度 系 数 ：crs 1 441540 6.81254365.6.18 2)6.(.8.970.2)(FdlimHdPSlIMPaEs 螺杆强度满足要求mNd.7129)73.4.tan(30t2v42.7 螺杆结构NlEI 8.149258.97106.22 crF.4308.19Fscr 0.53:， 对 于 传 力 螺 旋螺 杆 稳 定 性 安 全 系 数 sS所以满足稳定性条件。螺杆上端用于支承托杯并在其中插装手柄，因此需要加大直径。手柄孔径 d
7、k的大小根据手柄直径 dp决定，dkd p+4mm。由后面的计算可知手柄的直径 dp=25mm，所以 dk =25+4=29mm 58m7.6321.8d7.13 9D.190442213 pMPaFpk 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 0.20.5mm。d 4=d1-0.4=24.6mm 退刀槽的宽度可取为 1.5P=9mm 螺杆满足稳定性条件dk=29mmd4=24.6mm52.8 轴端挡圈3.螺母设计与计算 3.1 选取螺母材料3.2 确定螺母实际高度及螺纹实H际工作圈数 u3.3 校核螺纹牙强度 剪切强度为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应
8、有倒角或制成稍小于 d1的圆柱体。为防止螺杆从螺母中滑出，在螺杆下端面应加上轴端挡圈：查表 GB/T892-1986 得螺杆底部轴端挡圈内径6.6mm，外径 50mm，厚 5mm；螺栓 M620螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦系数小和耐磨。根据表 5-11【1】 ，螺母材料选青铜。由螺杆的计算可知：螺母内螺纹中径 D2=d2=29.00mm 螺母内螺纹小径 D1=26.00mm 螺母内螺纹大径 D=33.00mm螺母高度 H= d2=34.8mm， 螺纹工作圈数 u=H/P=5.8，u 应圆整，螺纹实际工作圈数=6。螺母实际高度 =P =6 6=36mmH螺纹牙多发生剪
9、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。螺纹牙危险截面剪切强度条件为： buFDb（mm）：螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，b=0.65P（MPa）:螺母材料的许用切应力，查表 5-13【1】 为 3040Mpa， 为 4060MPaba6.136.03 MP螺母满足剪切强度要求。螺母材料为青铜=36mmH=6u螺母满足剪切6 弯曲强度3.4 螺母凸缘根部弯曲强度计算螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为： buDFl26293l弯 曲 力 臂MPab .4165.0326螺母满足弯曲强度要求。螺母凸缘根部弯曲强度计算式： bb aDFaFWM256256 )(.1)(4
10、1D5=(1.61.8)D，D6=（1.31.4）D5，a=H/3D=33mm，取 D5=1.7D=56mm，D6=1.3D5 =73mm代入数据计算： a2.365730.1b2MPb螺母凸缘根部弯曲强度满足要求。强度要求螺母满足弯曲强度要求73.5 螺母与底座孔配合4.托杯的设计螺母压入底座上的孔内，属于过盈配合，为了安装简便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为 612mm。紧定螺钉选：M620（GB/T71-1985）托杯材料选 HT200。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
11、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，另一方面还需验算接触面间的压强。p为许用压强，取托杯和螺杆材料p中较小的一个，取p=22MPa mD548192.30.6=.7)d(132代入数据计算：托杯材料为HT20022114FppD85.手柄设计与计算 5.1 手柄材料 5.2 手柄长度LPpMPp a4.169543022托杯厚度为 ，在此取 10mmm8轴端挡圈外径 D=28mm，内径 d=5.5mm，高度 h=4mm，螺栓M520托杯高度：手柄常用材料为 Q215 或 Q235，该千斤顶选用Q215。扳动手柄的力矩： KTLTLKPP 2121式中 K 为人垂直扳手柄的力取 K=250NT1:螺旋副间的摩擦阻力矩：T2:托杯与轴端支承面的摩擦力矩： 4122FfDT 12.015.02f， 在 此 取数 为钢 与 铸 铁 之 间 的 摩 擦 系代入数据计算： mNT 74.35192所以手柄材料为Q215mDH561.37.1.05）（托mNdFT3.7529)73.4.tan(0t2v1
