江苏大学机械原理与设计之螺旋千斤顶设计说明书

1、题目：螺旋千斤顶起重量Q= 30 KN起重高度H= 290 mm手柄操作力P= 250 N作业任务： 1，设计计算说明书一份 2，设计计算装配图一张（1:1） 班 级 流体1201 学 号 3120707021 姓 名 俞彬彬 完成日期 2014/12/1 指导教师 陈修祥 评分 一.作业目的 1. 学习设计过程，了解简单机械装配体的设计方法。如：初步学会对零件和部件进行结构设计的技能，包括尺寸协调，分析结构中的薄弱环节，考虑经济性，工艺性以及满足使用要求等； 2. 学习材料的选择，熟悉并运用国家标准和设计手册； 3. 巩固并加深对简单机械零件设计计算理论和方法的领会，并加以实践运用。二螺旋千

2、斤顶简介 1. 结构形式和工作原理 如图1为一螺旋千斤顶的结构形式，各零件的名称如图所示。螺母与螺杆为主要零件，螺母5与底座8可用H8/k7配合并用紧定螺钉6与底座8作相对固定，转动手柄时，螺杆7在作回转运动的同时作上下运动，以举起或放下重物，托杯1坐落在螺杆的凸台上直接顶住重物，它的作用是使重物不随螺杆转动，为防止螺杆旋出螺母，在螺杆下端装有一个挡环9。 图1 为了防止螺杆因重物的重压而自行下落，起重螺旋必须具有足够的自锁能力 为了减少螺杆与螺母的螺纹牙工作面间的摩擦与磨损，以及减少托杯底面与螺杆支承面间的摩擦与磨损，工作时应在这些滑动面间加润滑剂。2. 受载情况 图2 图2表示螺旋千斤顶中

3、螺杆所受轴向力和转矩示意图。根据使用习惯，手柄操作力P和摩擦力矩T1和T2的方向应与图中标示的方向相反。目 录1螺杆和螺母的设计计算-11.1螺旋副的计算-11.1.1螺杆螺纹类型的选择-11.1.2选取螺杆材料-11.1.3计算-11.1.4自锁验算 -21.2螺杆的计算-21.2.1螺杆强度-21.2.2稳定性计算-31.3 螺母的计算-31.3.1螺母的基本参数-31.3.2螺纹牙强度-4 1.3.3螺母体强度-42托杯设计-53底座设计-64 手柄设计与计算-64.1手柄材料-64.2手柄长度Lp -75 螺旋千斤顶的效率-76 参考文献-87附A4装配图1螺杆和螺母的设计计算(F=3

4、0KN,H=290mm)1.1螺旋副的计算1.1.1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=30º，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹。1.1.2选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。选45钢。1.1.3计算根据国家规定=1.22.5，取=1.4（梯形螺纹）；螺纹牙的工作高度h=0.5P；查教材表2-4-9，p取21Mpa故，d2 = =25.49mm查机械制图附表2-3，d取30mm，P=6mm螺母高度，取36mm螺母的螺纹工作圈数，所以z取6圈螺纹牙的工作高度根据教材（2-4-36）的

5、校核式 ，满足条件1.1.4自锁验算自锁条件是rv，式中：为螺纹升角；rv为螺旋副当量摩擦角，rv=arctan，当螺旋副材料为钢对青铜时取=0.09（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小1°1.5°）=arctan(nP / pd2)=arctan（16/3.1436.5）4.0°rv=arctan0.095.14°故，=4°<rv-1°，所以满足自锁条件1.2螺杆的计算1.2.1螺杆强度螺旋千斤顶工作时，螺杆受轴向压力F和转矩T的作用，应根据第四强度理论对其强度进行校核。强度计算方法参阅教材公式(2-4-39)， 式中为

6、螺杆材料的许用应力（MPa），其中扭矩式中：为螺纹升角，rv为当量摩擦角。查手册，45钢，=355MPa查机械制图附表2-3，d1=23mm ，故 满足强度要求1.2.2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。起重高度H=290mm，螺杆危险剖面的惯性半径螺杆的工作长度查教材，取2(一端固定，一端自由)螺杆的柔度因为，所以临界载荷稳定性计算1.3螺母的计算1.3.1螺母的基本参数，取53mm，取75mm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螺母材料选用青铜1.3.2螺纹牙强度，内螺纹大径D=31mm，

7、z=6梯形螺纹的螺纹牙根部宽度青铜螺母的剪切强度，所以满足条件螺纹牙受力弯曲力臂青铜螺母，选取弯曲强度，符合强度条件 1.3.3螺母体强度螺母材料的许用拉伸应力，可取，选取41.5MPa螺母外径（校核），所以取30mm螺母材料的许用挤压应力螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度，所以满足条件螺母凸缘根部的弯曲强度所以满足条件2托杯设计托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。为了使托杯与重物良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托盘表现制有切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应安有挡圈。由于托杯在起重时不转动，因此，托杯底部与螺杆接触面有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面要加注润滑剂，另一

8、方面还需限制接触面间比压，许用压力可取1520 ，满足条件3底座设计底座常用铸铁铸造，壁厚一般不应小于812mm，为稳定起见，可以制成1/101/12的斜度，所以壁厚（）选择12mm H1=H+（1428）mm =290+20=310mmD6=D3+（510）mm =53+6=59mmD7=D6+=59+=121mmD8=，取184mm式中：sp联接结合面材料的许用挤压应力。当联接结合面材料为木头时，取sp=2MPa。4 手柄设计与计算4.1手柄材料1常用碳素结构钢制造，如Q235和Q275。4.2手柄长度Lp螺旋副间的摩擦阻力矩断面摩擦力矩式中为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取螺旋驱动力矩驱动力作用半径（即手柄的计算长度）手柄的实际长度，因为L过长，可以用段手柄外加套筒。所以L取500mm手柄的直径，式中为手柄材料的许用弯曲应力，可取=120MPa，所以取22mm5 螺旋千斤顶的效率 式中：分子上P为螺距，分母上P为人手作用力6 参考文献1马履中.