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 2013年 12月 6 日目 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11一、螺旋千斤顶设计任务书学生姓名专业年级 2011级机械设计制造及其自动化设计题目： 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
2、明书一份。指导教师签名： 年 月 日二、螺旋千斤顶的设计千斤顶一般由底座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1. 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
3、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，则可知因选用梯形螺纹且螺母兼作支承，取。查表可知，滑动螺旋副钢青铜的许用压力代入数据，得 根据螺杆中径,按照GB/T 5796.2-2005标准，选取螺杆的公称直径，螺距，线数，螺旋副的摩擦系数，螺旋角。1.4 自锁验算自锁条件是y rv 。式中：y为螺纹中径处升角；rv为当量摩擦角（当量摩擦角计算得：查表得：计 算 及 说 明结 果rv=ar
4、ctanmv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1。31518519231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
5、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(5.28)，其中扭矩式中：y为螺纹中径处升角，为当量摩擦角。计 算 及 说 明结 果代入数值得：根据第四强度理论校核螺杆的强度：由表5-13取安全系数S=4，则许用应力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Fcr与柔度s有关，s=m l/im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lH+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
6、定性校核。计算时应注意正确确定。危险截面面积A=pd12/4，螺杆危险截面的惯性半径螺杆的长度系数螺杆承受扭矩计 算 及 说 明结 果举起重物后托杯底面到螺母中部的高度螺杆的柔度 螺杆的临界载荷 （1） 螺杆危险截面的惯性矩 （2） 联立（1）、（2）两式，并代入数值得： ，螺杆满足稳定性要求综上可得：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，由教材表5-12可知，滑螺旋副钢青铜的许用压力。2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数u螺母
7、高度 螺纹实际工作圈数 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螺杆材料为45钢，d=28mm，d2=25.5mm，d3=22.5mm，t=5mm，n=1螺母材料为ZCuAl10Fe3计 算 及 说 明结 果整，故选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，根据教材式（5-48）得螺纹牙危险截面的剪切应力为满足要求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等配合。为了安装简便，需在螺母下端（图13）和底座孔上端（
8、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 螺纹牙危险截面的剪切应力：紧定螺钉：计 算 及 说 明结 果3. 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14。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。压力强度校核公式： 式中，代入数值得，选托杯材料： HT150 由经验公式得， 托杯满足要求4. 手柄设计与计算4.1 手柄材料手柄材料选用Q235钢4.2 手柄长度板动手柄的力矩：KLp=T1+T
9、2 ，则 式中：K加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150250N，工作时间较长时为100150N，本题中选T1螺旋副间的摩擦阻力矩计算 及 说 明结 果T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩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，取综上可得，手柄长度由于手柄长度不能超过千斤顶，因此可以减小手柄的尺寸。取，使用时可在手柄上另加套管。4.3手柄直径把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为 ： 故 可以取 4.4 结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图16），并用螺钉或铆合固定。5. 底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200）（图17），铸件的壁厚不应小于812mm，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。图中，计 算 及 说 明结 果底座下垫物为木材，许用挤压应力取13
