机械设计设计说明书螺旋千斤顶

1、目 录一、设计题目-2二、螺母、螺杆选材-2三、螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算-23.2 螺杆强度校核-33.3 螺纹牙强度校核-33.4 螺纹副自锁条件校核-43.5 螺杆稳定性校核-4四、螺母外径及凸缘设计-5五、手柄设计-5六、底座设计-6七、其余各部分尺寸及参数-7八、参考资料-8一、 设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量fq=40kn，最大起重高度h=200mm。二、 螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45#钢，调质处理。查参考文献2得s=355mpa,查机械设计表5.9得,取=115mpa; b=600mpa。由

2、于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜zcual10fe3，查表5.9得螺母材料的许用切应力,取=35mpa；许用弯曲应力b=4060mpa, 取b=50mpa。托盘和底座均采用铸铁材料。三、 螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算由耐磨性条件公式：对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为： 式中 螺纹中径，mm;f螺旋的轴向载荷，n；h螺母旋合高度，mm; 引入系数，=h/;p材料的许用压强，mpa;查机械设计表5.8，得p=1825mpa，从表5.8的注释中可以查到，人力驱动时p值可加大20%，则p=21.630mpa

3、取p=25mpa，对于整体式螺母，取=2.0，那么有。查参考文献1表11.5,试取公称直径d=32mm,螺距p=6mm,中径d2=29mm,小径d1=25mm,内螺纹大径d4=33mm。那么螺母高度，螺纹圈数，取z=10,=2=30。3.2 螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力f和扭转力矩t1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩t1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为 对于梯形螺纹该式可化为 式中 螺杆螺纹的小径(mm)； 螺杆材料的许用应力(mpa); f 螺杆所受的轴向载荷(n)； t1螺杆所受转矩(nmm),。代入数据，而选择d1=25mm,满足螺杆强度要求。3.3 螺纹牙

4、强度校核因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为： 式中 f轴向载荷(n)； d4螺母螺纹大径(mm); z螺纹旋合圈数； b螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p。查文献得螺母材料的许用剪应力=3040mpa代入数据计算 即螺母满足剪切强度要求。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为： 式中 l弯曲力臂，； 其它参数同上。查得螺母材料的许用弯曲应力b=4060mpa代入数据计算 即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。3.4 螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件： 式中 螺纹螺旋升角（），当量摩擦角(); 螺纹线数

5、，n=1; 螺纹导程(mm); 螺纹中径(mm);当量摩擦系数,查机械设计表5.10，得=0.080.10,取=0.09;代入数据 因为，所以满足螺纹副自锁条件要求。3.5 螺杆的稳定性校核 千斤顶的最大上升高度h=200mm.则螺杆的最大工作长度 式中 螺母高度(mm)，;符号参见参考文献1图3.1；螺杆与手柄座相接处额尺寸，查手册知，=18mm。 假设手柄直径为d1=20mm,由尺寸经验公式h1=(1.82)d1=3640mm取h1=38mm,则 l=200+30+38+18=286mm则螺杆的柔度 式中 长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取=2； d1螺纹小径，d1=25

6、mm。 i螺杆危险截面的惯性半径(mm),其中a为危险截面的面积(mm2)。代入数据计算 对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷fc为： 代入数据计算 那么，由压杆稳定条件 故螺杆满足稳定性要求。四、 螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径d21.5d=1.532=48mm; 螺母凸缘外径d31.4d2=1.448=67.2mm,取d3=68mm; 螺母凸缘厚b=(0.20.3)*h=(0.20.3)60=1218mm，取b=12mm。五、 手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩t1和托杯支撑面间的摩擦力矩t2。设加在手柄上的力f1=300n，手柄长度为l1，则有f1 l1

7、= t1 + t2。对于t1和t2，有公式中的符号见参考书1图3.2和图3.3。根据经验公式， d=(1.61.8)d=(1.61.8)*32=51.257.6mm,取d=54mm; d1=(1.61.8)d=(0.60.8)*32=19.225.6mm，取d1=24mm。托杯材料选择铸铁，手柄选择q215，摩擦因数f=0.12,则 那么手柄长度，取=200mm,加套筒长500mm。设手柄所受最大弯曲应力为，查参考文献2表10.1,，查参考文献3,得，则=102.5136.7mpa,取=125mpa。则手柄直径d1应满足 ，转化为： 取手柄直径d1=25mm。六、 底座设计螺杆下落至底面，再留

8、2030mm的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚。由经验公式，s=(1.52)=1216mm,取s=14mm。各符号见参考书1图3.2和图3.3。d5由结构设计确定，d5=108mm。d4=1.4d5=1.4*104=152mm。结构确定后校核下底面的挤压应力： 有结果可知，千斤顶在最大载荷下，可以在木材上使用。底面材料选择铸铁ht100，查表得铸铁件壁厚为1020mm时，。 显然，下表面强度满足设计要求。上表面校核：，查参考文献4表b.4，得b=195mpa, b。故上表面满足强度要求。七、 其余各部分尺寸及参数（符号见参考书1图3.2和图3.3），取=70mm；，取d=54mm；，取=24mm;，取=45mm；，取=45mm；，取=16mm；，取=8mm；，取=6mm；，取=6mm。固定托盘用的挡圈内径10mm，外径36mm，厚5mm；螺钉。螺杆底部挡圈内径10mm，外径32mm，厚5mm；螺钉 。紧定螺钉 gb/t71-1985 m814。其余铸造圆角，取r=2mm。底座高度为276mm，装配后千斤顶的升降范围为400600mm。螺旋起重器（千斤顶）装配图见a2图纸。八、参考资料1张丰，宋宝玉. 机械设计大作业指导书.北京：高等教育出版社，2009.102宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，20063王黎钦，