螺旋千斤顶计算说明书

1、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传动螺纹中有矩形螺纹，梯形螺纹以及锯齿形螺纹，由于矩形螺纹没有标准化，锯齿形螺纹只用于单向受力的螺纹连接或螺纹传动中，因此，选择梯形螺纹。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。1.2 选择螺杆材料由于螺旋千斤顶受力不大，转速较低，因此可以选择使用45号钢。1.3 确定螺杆直径螺旋千斤顶滑动螺旋传动时，其失效形式只要是螺纹磨损，因此滑动螺旋的主要尺寸通常根据耐磨条件确定。螺杆的中径为d2。设计公式是：其中F为螺杆所受的轴向力，F=35kN=H/d2，H为螺母高度。螺旋千斤顶是整体式螺母，由

2、于磨损后不能调整间隙，为了使受力分布均匀，螺纹工作圈数不宜太多，故取=1.22.5，此处取=1.8.p为材料的许用压力，螺母一般选择青铜，查得在低速滑动螺旋是钢青铜，p=1825MPa，此处选择p=20MPa。代入公式得：查机械设计课程设计手册，选择梯形螺纹的公称直径为d=32mm 螺距 t=P=6此时：中径d2=(32-3)mm=29mm24.94mm。小径d1=(32-7)mm=25mm螺母的高度H=d2=1.829=52.2mm1.4 自锁验算 自锁条件是yrv式中：y为螺纹中径处升角；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1。查表得钢青铜结合下，摩擦系数=0.09选

3、取梯形螺纹螺杆选择45号钢F=35kN=1.8p=20MPa公称直径d=32mm螺距 t=P=6中径d2=29mm小径d1=25mm螺母的高度H= 52.2mm所以满足自锁条件。1.5 结构，如图1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

4、用连接螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。图1连接螺钉公称直径为：0.25d=8mm选用开槽沉头螺钉：M8161.6 螺杆强度计算螺杆工作时所受的扭矩为：=81205.66 Nmm其中y为螺纹中径处升角，为当量摩擦角。 其中，F=35kN，A是螺杆危险截面的面积， ，mm2d1为外螺纹小径，d1=25mm因此ca=84.77MPa查机械设计课程设计手册的45号钢的屈服强度s=355MPa，根据机械设计表5-13得，许用应力s= s/4=88.75因此ca40因此需要进行稳定性校核。摩擦系数：=0.09螺纹中径处升角：y=3.76790当量摩擦角：=5.323扭矩T=81205.66

5、Nmm许用应力s=88.75计算应力ca=84.77MPa长度系数m=2最大升距H=180mm工作长度l =260mm惯性半径i=6.25 mm柔度s=83.2临界载荷：其中：E为螺杆材料的拉压弹性模量，MPa，查机械设计课程设计手册表1-6得碳钢E=200220GPa，此处取E=200GPa=2105MPa I为螺杆危险截面的惯性矩， 代入得，Fcr=.81 N=139.97581 kN。所以 因此满足稳定性要求。2 螺母的设计与计算2. 1 选取螺母材料螺旋千斤顶低速，重载，因此可以选青铜作为螺母材料。2. 2 确定螺母高度H及螺纹工作圈数u又上面1.3得螺母高度H=d2=1.829=52

6、.2mm，螺纹工作圈数u= H/t =52.2/6=8.710，满足要求实际螺纹圈数u=u+1.5=10.2=11（圆整）此时实际螺母高度H=ut=116 mm=66mm2. 3 校核螺纹牙强度螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需要校核螺母螺纹牙强度。螺母其他尺寸见图2。螺纹牙危险截面的剪切强度条件为螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为式中：b为螺纹牙根处的厚度，对于梯形螺纹 b=0.65P=3.9 mm l为弯曲力臂，l=(D-D2)/2，D为内螺纹的大径 D=d+1=33 mm，D2为内螺纹的中径 D2=d-3=29 mm，所以l=(D-D2)/2=2 mm。 为螺母材

7、料的许用切应力，查机械设计表5-13，=35MPa b 为螺母材料的许用弯曲应力， 查机械设计表5-13，取b=50MPa。有公式得：=7.869MPa =24.214MPab因此满足螺纹牙强度要求。弹性模量：E=2105MPaI=19174.76 mm2临界载荷Fcr =139.97581 kN螺母材料：青铜螺母理论高度H=52.2mm实际螺母高度H=66mm理论螺纹工作圈数u=8.7实际螺纹圈数u=11螺纹牙根处厚度：b=3.9 mm螺母大径D= 33 mm中径D2=29 mm弯曲力臂l= 2 mm=35MPab=50MPa=7.869MPa=24.214MPab2. 4 螺母下端与底座配

8、合尺寸与公差。螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问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）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。图2D3=(1.61.8)D=52.859.4mm,取D3=55mmD4=（1.31.4）D3=71.577mm，取D4=75mma=H/3=22mm采用配合，基本尺寸D3=55mm，查标准公差表及基本偏差表得：对于底座上面的孔:对于螺母下端的轴：使用紧固螺钉为：螺钉 GB/T 70 M820。3 托杯的设计与计算托杯用来承托重物，选用Q235钢模锻制成，其

9、结构尺寸见图3。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间的压力强度。D3=55mmD4=75mma=22mm孔:轴：图3D10=76.880mm，取80mm；D11=19.222.4mm，取20mm；由图1的：D13=54.460.8，取60mm，故D12=5658，取58mm托杯高度取52mm；代入上面公式得：p=15.035MPap满足条件。4手柄设计与

10、计算4. 1 手柄材料手柄材料选用Q235。4. 2 手柄长度Lp板动手柄的力矩：KLp=T1+T2 则图4 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。取K=150NT1螺旋副间的摩擦阻力矩，由1.6的=81205.66 NmmT2托杯与轴端支承面的摩擦力矩， 由表5-12，f取0.12T2 = (D12+D11) f F/4=81900 Nmm 求得：Lp=1087.37mm手柄计算长度Lp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+（50150）mmD10=80mmD11=20mmD12=58m

11、mD13=60mmp=15.035MPaK=150NT1=81205.66 NmmT2 = 81900 Nmm故：Lp=1217.37mm1220mm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。螺旋千斤顶高度大约为L=(46)+H1+H+(1.41.6)d+(1.41.6)d348mm所以取手柄长度为Lp=300mm，另加套管。4. 3 手柄直径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其计算公式为 dp 式中：sF手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，sF=120Mpa。将K=150N，Lp=300mm代入得，dp=0.025m=25mm。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5），并用螺钉或铆合固定。图55. 底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200）（图6），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。H1=H+（1428）mm=194208mm，取H1=200mmD6=D3+（510）mm=6065mm,取D6=60mmD7=D6+H1/5=100mm=0.18m=18