千斤顶课程设计说明书

1、辽宁工程技术大学课程设计15辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：（宋体，小二号字）（一行写不下时，写两行）班级：（宋体，四号字）姓名：指导教师：完成日期：设计任务书一、设计内容螺旋千斤顶二、上交材料(1) 设计图纸(2) 设计说明书三、进度安排(参考)(1) 熟悉设计任务，收集相关资料 (2) 拟定设计方案(3) 绘制图纸(4) 编写说明书(5) 整理及答辩四、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要机械设计在国民经济发展中起着重要的作用，机械工业担负着为国民经济部门提供各种性能先进，价格低廉，使用安全可靠，造型美观的技术装备的任务，在国家现代化建设中举足轻重。机械产品的市场竞争能力主要取决于

2、产品的质量，而产品的质量又取决于产品的设计。千斤顶是一种简单的起重设备。主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。螺旋千斤顶 又称机械式千斤顶，是由人力通过螺旋副传动，螺杆或螺母套筒作为顶举件。本次设计是产品开发周期中的关键环节，设计决定了实现产品功能和目标的方案，结构和选材。制造方法以及产品运行，使用和维修方法。设计不合理会导致产品功能不完善，成本提高或可靠性，安全性不好。产品设计上的缺陷造成的先天不足，难以采取制造和使用措施加以弥补。少数情况下，即有可能，损失也大。严重的设计不合理甚至会造成的产品不能用或产品制造不出来，导

3、致产品开发失败。关键词 ： 螺旋千斤顶 螺旋传动 体积小 目 录（宋体，四号字，行间距21磅，字间距0.9磅）1标题（一级）21.1标题（二级）21.1.1标题（三级）2一、千斤顶的概述1.1 千斤顶的概述千斤顶是一种起重高度小(小于1)的最简单的起重设备。它有机械式和液压式两种。机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种，由于起重量小，操作费力，一般只用于机械维修工作，在修桥过程中不适用。液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。其缺点是起重高度有限，起升速度慢。液压千斤顶分为通用和专用两类。专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶

4、多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸机轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢丝)穿入后由尾部的工具锚固。千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。千斤顶按工作原理分为： (1) 螺旋千斤顶：采用螺杆或由螺杆推动的升降套筒作为刚性顶举件的千斤顶。 (2) 齿条千斤顶：采用齿条作为刚性顶举件的千斤顶。 (3) 油压千斤顶：采用柱塞或液压

5、缸作为刚性顶举件的千斤顶。 千斤顶已实施出口产品质量许可制度，未取得和质量许可证的产品不准出口。1.2 千斤顶的种类和规格1.2.1 油压千斤顶的结构、用途89s51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的. 89s51有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的. 这40条引脚可分为i/o接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分. 89s51单片机为双列直插式封装结构, 如图3.2所示.油压千斤顶按其结构、用途分为如下两种： 立式螺纹连接结构的油压千斤顶，其代号的表征字母为qyl。 立卧两用油压千斤顶，其代号的表征字母为qw。型号表示方法： 第一位为型式代号，qyl、qw

6、。 第二位为额定起重量，t。 第三位为行程代号，g：表示高行程；d：表示低行程；普通型无表示。 油压千斤顶的基本参数应符合表3.1中规定。 表1.1油压千斤顶基本参数 型号 额 定 起 重 量 最 低 高 度 h 起 升 高 度 h1 调 整 高 度 h2 活 塞 直 径 泵 心 直 径 起 升 进 程 手 柄 长 度 公 称 压 力 手 柄 操 作 力 活 塞 杆 压 下 力 净 重 t mm mpa n kg qyl1.6 1.6 158 90 60 24 50 450 34.7 330 220 2.2 qyl3.2 3.2 195 125 30 32 550 44.4 3.5 qyl5g

7、 5 232 160 80 36 12 22 620 48.25 5.0 qyl5d 200 125 22 4.6 qyl8 8 236 160 24 16 700 56.68 6.9 qyl10 10 240 45 14 730 61.68 7.3 qyl12.5 12.5 245 50 12 11 850 62.47 9.3 qyl16 16 250 56 9 63.74 11.0 qyl20 20 280 180 60 9.5 1000 69.33 445 15.0 qyl32 32 285 75 6 71.00 23.0 qyl50 50 300 90 4 77.08 33.5 qyl

8、71 71 320 110 18 3(快进)10 73.27 66.0 qw100 100 360 200 140 4.5 950 63.74 350x2 785 120 qw200 200 400 190 2.5 69.23 250 q320 320 450 240 1.6 69.33 435 注： 起升进程为油泵工作10次的活塞上升量。 使用多节手柄时，手柄操作力不得大于390n。 净重不包括手柄重量，但包括油的重量。 1.2.1螺旋千斤顶的种类和规格螺旋千斤顶按其结构和使用场所分为： 普通型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为ql。 普通高型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为qlg。 普通低型螺旋

9、千斤顶，其代号的表征字母为qld。 钩式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlg。 剪式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlj。 自落式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlz。 型号表示方法： ql 第一位ql：螺旋千斤顶的基本参数应符合表3.2中的规定。 表1.2螺旋千斤顶技术参数 型号 额定起重量gn 最低高度h 起升高度h1 手柄作用力 手柄长度 自重 t mm mm n mm kg qlj0.5 0.5 110 180 120 150 2.5 qlj1 1 3 qlj1.6 1.6 200 200 4.8 ql2 2 170 180 80 300 5 ql3.2 3.2 200 110 100

10、 500 6 qld3.2 3.2 160 50 5 ql5 5 250 130 160 600 7.5 qld5 5 180 65 7 qlg5 5 270 130 11 ql8 8 260 140 200 800 10 ql10 10 280 150 250 800 11 qld10 10 200 75 10 qlg10 10 310 130 15 ql16 16 320 180 400 1000 17 qld16 16 225 90 15 qlg16 16 445 200 19 qlg16 16 370 180 20 ql20 20 325 180 500 1000 18 qlg20 2

11、0 445 300 20 ql32 32 395 200 650 1400 27 qld32 32 320 180 24 (qlg36) 36 470 200 710 1400 82 ql50 50 452 250 510 1000 56 qld50 50 330 150 52 (qlz50) 50 700 400 1490 1350 109 ql100 100 455 200 600 1500 86 qld16 16 225 90 400 1000 15 第二位为螺旋千斤顶的型式第三位为额定起重量，t；型式特征代号(普通型无表示)。 1.3 千斤顶的工作原理千斤顶有机械千斤顶和液压千斤顶等几

12、种，原理各有不同。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。螺旋千斤顶是通过往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能，但不如液压千斤顶简易。 二、千斤顶的设计设计螺旋千斤顶，已知最大起重量f = 40kn，最大升距h

13、 =200mm，方案图2.1所示。图2.1千斤顶结构图2.1材料的选择千斤顶属于传力螺旋传动，这种螺旋传动类型主要是承受很大的轴向力，为间歇性工作方式，每次的工作时间较短，工作的速度也不高，而且要求有自锁能力。千斤顶的组成零件有托杯，螺钉，手柄，挡环，螺母，紧定螺钉，螺杆，底座，挡环。对于螺钉，挡环等零件，属于标准件，可以根据要求，选取适当的型号。而对于托杯，手柄，螺母，螺杆，底座，需要进行具体的设计。2.1.1托杯、底座和手柄材料的选择对于托杯和底座，我们可以看出，在工作的时候，需要承受较大的压应力，所以，在材料选择时，我们应该选取强度较高的材料。根据材料的一般性质，强度随着含碳量的增加而提

14、高。所以，底座材料我们可以选择ht150。该零件可以经过锻造正火处理，已达到强度要求。而托杯材料，我们选择q235。手柄材料的选择，常用材料q235。2.1.2螺母和螺杆材料的选择螺旋副材料牌号应用范围螺杆q235、q275、45、50材料不经热处理，适用于经常运动手里不大，钻书较低的传动40cr，65mn，t12,40wmn，20crmnti材料需热处理提高其耐磨性，适用于重载、转速较高的重要传动9mn2v，crwmn，38crmoal材料需热处理以提高尺寸的稳定性适用于精密传导螺纹传动螺母zcusn10p1 zcu5pb5zn5（铸锡青铜）材料耐磨性好，适用于一般传动zcuai9fc4ni

15、4mn2（铸铝青铜）zcuzn25ai6fe3mn3（铸铝青铜）材料耐磨性好强度高，适用于重载低速的传动。对于尺寸较大或高速传动，螺母可采用钢或铸铁制造，内孔浇注青铜或巴氏合金表2-1上表即是螺母和螺杆常用的几种材料。根据实验的要求可知，该千斤顶受力不大，转速较低，而且主要承受的是压应力。所以由表1-2，我们选择45#钢作为螺杆的材料。而对于螺母，需要较高的强度和耐磨性。所以由表1-2，我们选择zcusn5pb5zn5（铸锡青铜）作为螺母的材料。2.2螺纹类型的确定 2.2.1螺纹的选择螺纹的种类有很多，主要有普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹。而作为传动类螺纹的主要有矩形、梯形

16、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。故本实验选梯形螺纹，它的基本牙形按gb/t5796.12005的规定。三、零件尺寸的计算3.1螺杆的计算 3.1.1螺杆直径及螺纹的计算按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准查表选取相应公称直径d、螺距p及其它尺寸。螺杆直径：对于矩形和梯形螺纹，h=0.5p,则：p为材料的许用压力，单位为mpa，具体数据见书中表5-12。对于本体，进过查表，我们选择p=20mpa.的取值一般在1.23.5，根据传动精度，载荷大小和使用寿命的不同而选取不同的值。对于本题，我们选择=1.4。将数据代入

17、上式，得：查表得公称直径：d=34mm，则螺距p=6mm，中径=31.00mm，小径=27.00mm。由配合关系可以得到螺母的基本尺寸：小径=28.00mm，中径=31.00mm，大径=35.00mm。3.1.2自锁性的验证螺纹的几何参数确定后，对于像千斤顶这种有自锁性要求的螺旋副，还应该校核螺旋副是否满足自锁性条件，即： 代入公式后，即是验证： 其中=，显然，满足自锁性要求。 3.1.4螺杆强度的验证 对受力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(5-47)，s其中t= 查手册，45钢，=355mpas=mpa，f=40kn，=27.00mm，代入上式，得： =

18、106.3mpa=118.7mpa图中，=（1.71.9）d=61.00mm（1.41.6）d=45.00mm 3.1.4螺杆稳定性的验证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，在正常情况下，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：上式中为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋如千斤顶，=3.55.0；本实验中我们取=4.0。称为螺杆稳定性的计算安全系数。为螺杆的临界载荷：螺杆的临界载荷与柔度有关，=，m为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取lh+5

19、t+(1.41.6)d，为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积a=pd12/4，则i为螺杆危险截面的轴惯性矩：当螺杆的柔度40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。3.1.5螺杆柔度（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩i和ii=2.6=6.75mm（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度llh+5p+(1.41.6)d =200+56+1.534=281mm查表得=2.00（一端固定，一端自由），e=200gpa。将以上数据代入临界载荷条件，得：所以，=4.0 3.2螺母3.2.1螺母设计与计算 根据课本中的说明，螺纹的高度。上文中已经说明，=1.4，=31mm，所以=44mm。而螺

20、纹工作圈数n=7.2，取8圈。需要说明的是，螺纹的工作圈数不宜超过10圈，8圈显然是符合这一要求的。 3.2.2螺母螺纹牙的强度计算 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，故只需校核螺母螺纹牙的强度。如图所示，如果将一圈螺纹沿螺母的螺纹大径d处展开，则可看作宽度为d的悬臂梁。假设螺母每圈螺纹所承受的平均压力为，并作用在以螺纹中径为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面a-a的剪切强度条件为螺纹危险截面a-a的弯曲强度条件为经计算，又经查表得=35mpa，=50mpa，对比可知均满足强度要求。 3.2.3 安装要求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

21、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。2.4.1 螺母的相关尺寸计算 查手册d=d+1=35mm内螺纹小径d1=d-7=28mm d3= (1.61.8)d =1.735=59.5mmd4= (1.31.4)d3 =1.359.5=77.35mm h=44mma=h/3=44/3=14.5mm 3.3托杯的尺寸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

22、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。 p （式1-1）式中：p许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。d10=(2.63.0)d =3.034=100.00mmd11=(0.60.7）d=0.6534=22.1mmd13=(1.71.9)d=1.834=61mmd12=d13-3=58mm（1.51.8）d=40.00mm 故 (23mpa)= ，满足要求。3.4手柄 3.4.1手柄的设计与计算千斤顶在工作时，需要在手柄上作用一定的外力，以使螺纹旋转，以推动托杯

23、上重物的升高。手柄在受力时，相当于悬臂梁收单一径向轴端的外力的情况，需要同时校核手柄的剪切应力与轴向应力，即前文已经确定，手柄的材料选择q235。于是，查表得=170mpa, =100mpa.将已知数据代入上式，并根据千斤顶本身的工作性质确定手柄的长度l=1000mm，直径=30mm3.4.2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。图中尺寸： =7mm (68)= 8=28mm 3.5底座设计 底座材料常用铸铁ht150及ht200，我们选择ht150。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