螺旋千斤顶设计说明书

1、机械设计课程螺旋千斤顶设计说明书专业学生姓名学号年 月 日、题目：螺旋千斤顶螺旋千斤顶作业任务书机械设计大型作业编号08原始数据:设计方案12345678910最大起重量F(KN20253035404550556065最大起升高度H(mm150160170180190200210220230240、机构简图寸 尺 小 最 注 标、工作量1总装配图一张；2、计算说明书一份。四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书目录一、目的 (1)二、题目与设计方案 (1)三、 装配简图 (1)四、计算及说明 (1)五、参考文献 (11)一、目的1. 熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计计算方法；2. 学会运用所学过的知识，

2、解决实际设计中遇到的问题，培养独立工作能力， 初步学会综运用所学知识解决材料选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺 等问题；3. 熟悉有关设计资料，学会查阅手册何用国家标准。二、题目与设计方案题目：螺旋千斤顶设计方案：方案编号8最大起重量F (kN)55最大起升高度H (mm220三、装配简图图1四、计算及说明计算及说明结果1、螺杆的设计与计算1）螺纹牙型螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形，千斤顶常用矩形 螺纹。为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中， 其配合可选为H8/h8。由于螺纹在径向的间隙很小，在强度校核 时不予考虑。2）材料螺杆的材料选用45钢，热处理采用调制处理 T23

3、5。轴颈处 可局部淬硬C423）螺纹直径螺杆工作时，同时承受压力和扭矩的作用，所以根据紧螺栓 链接强度计算公式，有d “ 1.3F 矩形螺纹配合H8 /h8材料45钢 热处理C42式中为螺杆许用应力。由参考文献得螺杆许用应力355MPa3爲，屈服强度极限355故35588.75MPa，d,434 1.3 55 10V 88.75 10632.0276mm根据经验公式求得螺距P号根据梯形螺纹最大实体牙型尺寸32.02768.0069mm4(GB/T 5796.1 2005)选择P 8mm，所以螺纹牙高度h子4mm，螺杆直径d d1 P （32.03 8）mm 40.03mm取 d 40mm，故小

4、径 dj 32mm，中径 d2 36mm4）自锁检验考虑到环境温度湿度等不稳定因素，为自锁可靠，取自锁条件 '1其中 为螺纹中径升角，'为当量摩擦角。螺距P=8mm螺杆直径d 40mm中径d2 36mm小径d1 32mm4.0461°'6.8428°满足自锁条 件螺纹中径处升角arcta门卫匕 arctan8mm 4.0461°d236mm由文献公式知arctan，查表得0.12，又由矩形螺纹知0cos所以'arctan arctan0.12 6.8428° cos由4.0461° 6.8428° 1得

5、 '1，即满足自锁条件。5）结构螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需要加大直 径，其结构见图2。图2手柄孔径dk根据手柄直径dp确定，dk dp 0.530.5mm为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比 d1 小约 0.20.5mm,取退刀槽直径 dt d1 0.3mm 31.7 mm。退 刀槽的宽度取为1.5 8mm 12mm。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部应有倒角或制出稍小于di的圆柱形凸台。手柄孔径dk 30.5mm退刀槽直径31.7nm宽度12mmCX45-q 90°CX45为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆的下端必须安置 螺钉紧固轴端挡圈(

6、GB/T 891 1986)，挡圈用螺钉固定在螺杆端 部，尺寸见下图。使用 B型挡圈 GB/T 891 B50,公称直径 D=50mmH=5mm d 6.6mm，D1 13mm。挡圈底部用紧固螺钉螺钉( 部。GB 819) M6X 30固定在螺杆端6)螺杆的强度校核螺杆强度校核条件:4F 2M t 2(J %£)d12其中,v为当量应力，Mt为螺杆所受转矩MtF2 Ftan(')d2丿255kNtan (4.0461°6.8428°)36 10 3m190.45 Nm84.913MPa 88.75MPa即满足强度条件：V 7）螺纹牙强度校核矩形螺纹牙根部剪

7、切和弯曲强度校核公式:Fdbz 丑2db z式中b为螺纹压根宽度，取b 0.65P由参考文献铸铁螺母40MPa， 所以有Fdbz3Fhw55000 N2、1V 满足强度条件5.2mm， h为螺纹牙高度。w 45 55MPa。9.35MPa 40MPa40mm 5.2mm 93 55000 N 4mm2221.58MPa 45MPadb z 40mm （5.2mm）9螺纹牙强度满足条件。 螺母的设计与计算 ）材料根据表16-1，螺母材料选用铸铁 ）螺纹圈数Z和螺母高度H '螺纹牙强度满足条件螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出，即d2h p式中，d2为螺纹中径；h为螺纹牙高度，由上

8、文可知h 4mm ； p为螺纹牙表 面许 用压力，查表16-2知螺杆许用压力pP为 1318MPa，这里取 Pp 18MPaF55 103N小66.7518 106Pa故Zd2h p0.036m 0.004m考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为Z' Z 1.5 6.75 1.5故取Z' 98.25螺母高:H ' Z'P 9 8mm72mm3 ）螺母其它尺寸螺母材料:铸铁螺纹圈数Z' 9螺母高H ' 72mm螺母其它尺寸见图3。其中 D (1.61.8)d ,取 D 1.7d1.7 40mm 68mm ;D1(1.3 1.4)D，取 D11.5D1.

9、5 68mm 102mm ；H ' 72mm3324mm 。D 68mmD1102mma 24mm>1'P一一.一 11疔I.i% 纟2厂3 i i| * iI11 1 A图34 )螺母与底座的配合螺母压入底座上的孔内，圆柱面配合采用H8/r7。为了安装简便，应在螺母下端和底座孔上端加工出倒角。圆柱面配合H8/r7为了防止螺母转动，还应安置紧定螺钉，根据开槽锥端紧定 螺钉(GB/T 71 1985)，选取 M10。3、螺杆稳定性验算计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度I可按将重物举到最大 起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度计算，即l H H '/2(1.4 1.6)

10、d故有l H H'/2 1.5d220mm 72mm 1.5 40mm2316mml 316mm对于承载机械常用安全系数法校核压杆稳定性。等截面中心 压杆稳定条件：S ； Sc式中R为螺杆的临界载荷，Sc为规定的稳定安全系数。由于螺杆为非等截面杆，现根据螺杆危险截面将其简化为以 螺纹小径为参考尺寸的等截面圆柱杆，则其压杆柔度：l li螺杆一端固定，一端自由，根据表16-4取2。故计算得42 316mm 7932mm根据文献表1 1查得碳钢弹性模量范围196 206GPa取E 200GPa。根据文献1优质碳钢的1在100左右，取比例极限p 200MPa粗略计算：Eip200GPa99.3

11、5。所以可认为791根据参考文献2 （ 10-28）Pc (4612.57 ) di2/4螺杆临界载荷1(4612.57 79)42322N 207.5kN200MPa207.5kN3.855kN图4其中 D20.5d0.5 40mm 20 mm ；D32.5d2.5 40mm 100mm。S 3.8满足稳定性要求托杯材料Q235所以S PcF2.54 ,因而螺杆根据参考文献2起重螺旋的稳定安全系数范围 满足稳定性要求。4、托杯的设计与计算托杯用来承托重物，用碳钢模锻制成，材料取为Q235其结构尺寸见图4。为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上表面制 出切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端

12、部脱落，在螺杆上端应装 置挡板。直径D2的配合可取H11/a11。D2 20mmD3 100mm当螺杆转动时，托杯和重物都不转动。因此，在起重时，托 杯底部与螺杆的接触面间有相对滑动。为了避免过快磨损，一方 面需要润滑，另一方面要限制接触面间的压力，其许用压力可取 为P=17MPa由此可确定托杯直径D4为4F 24 55000N；D D2 J6 (0.02m)2 67.23mm p.17 106Pa取 D4 68mm。5、手柄设计与计算1 )材料手柄的材料选用Q2352 )手柄长度Lp扳动手柄的转矩KLp（图5）必须克服螺纹副的螺纹力矩T1和 螺杆与托杯间的摩擦力矩T2，即式中,D4 68mm

13、KLp T1 T2，则 LpK为施加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150 250MT；F tan( ') °2手柄材料Q235255000 N tan (4.0461° 6.8428°) 36mm 190.45Nm 21T2(D2 D4) F40.25 (0.02m 0.068m) 0.06 55000N72.6Nm190.45Nm 72.6Nm250N在有润滑的条件下摩擦系数=0.050.08，此处取0.061.0522m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手握长度。取手柄实际长度：d2Lw LpD2（50 150）1.052

14、2 m 10mm 100 mm 1.1622 mT； 190.4NmT2 72.6m圆整后初步取Lw 1.2m。千斤顶最小高度 hmin H1 H ' 1.5P 1.5d1.75d459mmLw不应超过千斤顶的最小高度，需要在手柄上另加套管，套管长度取为800mm则实际手柄长Lw' 400mm。Lp 1.0522m图5初步取Lw 1.2m3）手柄直径d p把手柄看成一个悬臂梁, 条件为：按弯曲强度确定直径dp，其强度KLp0.1dpb则，dp式中，b为材料的许用弯曲应力，对于 Q235的手柄，b =120MPa所以dpJ250N 1.0522m 冷 0.1 120MPa0.02

15、8m取 dp 30mm4）手柄结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手实际手柄长Lw'400mm套管长800mm柄两端应加上挡环，并用螺钉或铆钉固定，其结构见图6图6根据螺钉紧固轴端挡圈(GB/T 891 1986)，取M 38的挡圈，用M6 16的 螺钉固定。手柄直径dp 30mm挡圈M38&底座设计底座常用铸铁(HT100或HT150，铸件的壁厚 取10mm为 了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按 1: 5的锥度 设计，如图7所示。图中比 H (14 28) mm 取比 220mm 25mm 245mmD5 D 10(6810) mm 78mm ;D6D578mm220mm5122 mm ;D74F.p4 55000 N 2.3MPa(0.118m)2211mm;式中，p为底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取p=2 2.5MP&D8 D1 102 mm，取 D8104mm。7、千