1、螺旋千斤顶设计计算说明书院 系 工程技术学院 专业年级 机械设计制造及其自动化 设 计 者 指导教师 成 绩 2011 年 5 月 7 日2目 录1 螺旋千斤顶设计任务书32 作业目的43 螺旋千斤顶的设计43.1 螺杆的设计与计算53.2 螺母设计与计算83.3 托杯的设计与计算103.4 手柄设计与计算103.5 底座设计114 参考文献133一、螺旋千斤顶设计任务书学生姓名 专业年级 设计题目： 设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量 F = 30 kN；2、最大升距 H =170 mm。设计工作量：1、绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；2、 编写设计计算说明书一
2、份。指导教师签名： 2011 年 月 日4二、作业目的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。三、螺旋千斤顶的设计5千斤顶一般由底座 1，螺杆 4、螺母 5、托杯 10，手柄 7 等零件所组成（见图 11） 。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
3、进行强度验算。设计的原始数据是：最大起重量 F=30kN 和最大提升高度 H=170mm。螺旋千斤顶的设计步骤如下：计 算 及 说 明 结 果61. 螺杆的设计与计算1.1 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 =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，基本牙形按 GB/T5796.12005 的规定。1.2 选取螺杆材料螺杆材料选择 45 号钢，查表可知 s = 355MPa、b= 600MPa。1.3 确定螺杆直径由耐磨性条件确定螺杆中径 d2。 该螺纹为梯形螺纹，则可知 8.0p
4、F因选用梯形螺纹且螺母兼作支承，取 。查表可知，滑动螺.3旋副钢青铜的许用压力 a15MPp代入数据，得 md.720.3802根据螺杆中径 ,按照 GB/T 5796.2-2005 标准，选取7螺杆的公称直径 ，螺距 ，线数 ，螺旋副的摩mt51n擦系数 ，螺旋角 。09.f 121.4 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（当量摩擦角计算得： md7.20查表得：d28mt51n09.f计 算 及 说 明 结 果7v=arctanv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1。 31518)2814.35arctn(arctn2dp51923os09
5、osfv 1v满足自锁条件1.5 结构（见图 12）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，dkdp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 0.20.5mm。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。1.6 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
6、度。强度计算方法参阅教材公式(5.28)，其中扭矩式中： 为螺纹中径处升角， 为当量摩擦角。v“185329v计 算 及 说 明 结 果。2)tan(dFTv9代入数值得： “23195v mNTdFv 70.52.0)“3195“83tan(30)t(根据第四强度理论校核螺杆的强度： MPadTFAWTAFca 49.75.24305.214.3 31212222 由表 5-13 取安全系数 S=4，则许用应力 aMPaSc49.758该螺杆满足强度要求1.7 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 / F 2.5 4螺杆的临界载荷
7、Fcr与柔度 s有关， s= l/i螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关L举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l H+5t+(1.41.6)dI螺杆危险截面的惯性半径当螺杆的柔度 s40 时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。危险截面面积 A=d12/4，螺杆危险截面的惯性半径mdAIi74螺杆的长度系数 2螺杆承受扭矩 mNT0.7510计 算 及 说 明 结 果举起重物后托杯底面到螺母中部的高度 mdtHl 23785.11705. 螺杆的柔度 623ils螺杆的临界载荷 （1）2)(lEIFcr螺杆危险截面的惯性矩 （2）64dI联立（1） 、 （2）两式，并代入数值
8、得：kNFcr.67 ，螺杆满足稳定性要求45.21930.r综上可得：所选螺杆材料为 45 钢，公称直径 d=28mm，中径d2=25.5mm，小径 d3=22.5mm，螺距 t=5mm，线数 n=1。2. 螺母设计与计算2.1 选取螺母材料螺母材料选用青铜：ZCuAl10Fe3，抗拉强度 ，由教MPa490b材表 5-12 可知，滑螺旋副钢青铜的许用压力 。p152.2 确定螺母高度 H及螺纹工作圈数 u螺母高度 md.765.20.32 螺纹实际工作圈数 108.51 t 螺纹圈数需要调整。螺杆的耐磨性已相当富裕，因此可以通过适当降低螺母高度来调ml237kNFcr.627螺杆材料为45
9、 钢，d=28mm，d2=25.5mm，d3=22.5mm，t=5mm，n=1螺母材料为ZCuAl10Fe3mHu501，11计 算 及 说 明 结 果整，故选 mHu5010，2.3 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 13。必要时还应对螺母外径 D3 进行强度验算。根据教材表 5-13，对于青铜螺母 ，这里取MPa403，根据教材式（5-48）得螺纹牙危险截面的剪切应力为MPa30 0.5165.02814.3 aDbuF满足要求2.4 螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面间的配合常采用 或78rH等配合。为了安装简便，需在螺母下端（图 13）和底座孔上端78nH（图 17）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） 。选取紧定螺钉规格：螺钉 GB/T 71 165M螺纹牙危险截面的剪切应力： MPa12.6紧定螺钉： 165M
