螺旋千斤顶大作业

1、机械设计大型作业编号08螺旋千斤顶作业任务书 姓名 于方津 专业 机制 年级 13 班级 5 设计完成日期 2015 年 10 月 11 日指导教师 一、题目：螺旋千斤顶原始数据:（请在指定的设计方案编号后划）题目设计方案12345678910最大起重量F（kN）20253035404550556065最大起升高度H（mm）150160170180190200210220230240二、机构简图三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。（注：将任务书置于计算说明书首页）四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书 螺旋千斤顶设计说明书 设计及说明 结果螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座

2、。设计的原始数据：最大起重量F=55KN、最大升起高度H=220mm。螺旋千斤顶的设计步骤如下： 1.螺杆的设计与计算： （1）螺纹的牙型 选用矩形螺纹，采用内径对中，配合选H8/h8，在计算强度时不考虑螺纹的径向间隙。 （2）螺杆的材料 选用45钢 （3）螺杆的直径 螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即 其中：螺杆许用应力 查阅资料得：45号钢屈服极限 s=353MPa 取安全系数 S=3 于是， =SS=3533=118MPa 螺纹内径满足：d14×1.3×55×118 =27.78mm 螺距 P=d14

3、=27.784=6.94mm 参考矩形螺纹标准，取P=6mm 进而确定螺纹的工作高度 mm 螺纹大径 d=d1+P=33.78 mm 圆整后，取 d=34mm 因此， d1=d-P=28mm (4) 自锁验算： 当量摩擦角 由于螺杆和螺母的材料分别取45钢和锡青铜，因此取 又因为矩形螺纹牙顶角 所以， 螺纹中径 d2=d1+d2=31mm 螺纹中径升角 arctan=arctan6×31=3.525° 满足 因此，满足自锁条件，自锁可靠。 (5) 螺杆结构： 螺杆上端用于支撑托杯和在其中插装手柄，因此需加大直径，其结构见图1。 图1 手柄孔径根据手柄直径决定，（后面给出）。

4、 为了便于切制螺纹，螺纹上端切有退刀槽，退刀槽的直径比小，宽度为1.5P=1.56=9mm。 所以退刀槽尺寸为：9×27.5螺杆下端切有倒角，以便于螺杆旋入螺母，倒角尺寸为。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端安置了钢制挡圈，挡圈用螺钉固定在螺杆端部。 挡圈直径为 d0=d+5=39mm 挡圈厚度 612mm 取8mm 螺钉直径为 0.25d=8.5mm 选取 开槽沉头螺钉。 （6)强度校核: 螺杆工作时承受轴向压力和转矩的联合作用，根据第四强度理论求出其危险截面的当量应力,令其满足 其中， =45×312×tan3.525°+5.711°

5、; =113.42（Nm）所以， =(4×55×103×282×10-6)2+3×(113.420.2×283×10-9)2 =99.90(MPa)<=118MP因此，强度符合强度要求。 2.螺母的设计与计算： （1）材料：锡青铜 牌号：ZCuSn10Pb1 （2）螺纹圈数： 其中螺纹中径d2=29mm，螺纹牙高度h=3mm，螺纹牙表面许用压强取。代入上式，得 Z55×103×31×3×25=7.52 因此，取 Z=8考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数 =9.5螺母高 H=ZP=9

6、.5×6=57mm （3）螺纹其它尺寸：见图2 图2 a=H3=19mm D1.6d=1.6×34=54.4mm 取 D=55mm D11.3D=1.3×55=71.5mm 取72mm (4) 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。螺母下端和底座孔上端均加工出倒角，倒角尺寸为。同时安置紧定螺钉防止螺母转动，紧定螺钉选用GB/T65 的开槽圆头螺钉。 3.螺杆稳定性计算： 螺杆稳定性条件为 式中，为螺杆稳定性计算安全因数；为螺杆稳定性安全因数（）,为螺杆的临界载荷。先计算螺杆的长细比 其中，长度系数 螺杆最大受压长度 l=H+H2+1.5d=29

7、9.5mm 螺杆危险截面惯性半径 i=d14=7所以， =2×3817=85.57对于淬火钢 Fcr=4801+0.00022d124=4801+0.0002×85.572××2824 =119.93(KN) 进而可得 SSC=FcrF=119.9345=2.65由于 螺杆稳定性安全因数=2.54所以螺杆稳定性合格。 4.托杯的设计与计算： （1）材料：选用Q235碳钢,模锻制造。 （2）托杯结构，见图3.取壁厚 托杯高（1.51.8d）, 所以托杯高=1.6d=51.2mm 取52mm直径 D2=0.6d=0.6×34=20.4mm 取D2=

8、21mm D3=2.4d=2.4×34=81.6mm 取D3=82mm 图 3 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部脱落，在螺杆上端应装置挡板，挡板尺寸，螺钉选用开槽圆角头螺钉。直径的配合为。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，取其许用压力为 由此可确定托杯直径 =62.79(mm) 取 D4=63mm 5.手柄的设计与计算: (1) 材料：Q235碳钢 (2) 手柄长度 ：扳动手柄的转矩必须克服螺纹副的 螺纹力矩和

9、螺杆与托杯间的摩擦力矩，即 则 式中，K为施加于手柄上的臂力，为满足大多数人的使用，设计中取K取。 =138.62() =69.3(Nm）式中，。所以，手柄计算长度满足 =1039.6mm考虑到螺杆头部尺寸及手握长度的影响，手柄实际长度为 =1171.1mm不应超过千斤顶的最小高度，所以将手柄实际长度改为352mm，另外加套筒，套筒长800mm。 （3）手柄直径： 式中，为材料的许用弯曲应力，对于Q235的手柄， 所以， dp3KLp/(0.1b=25.88mm取 dp=25.88mm 则螺杆孔径 dk=dp+0.5=26.38mm （4）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

10、，在手柄两端应加上挡环，并用螺钉固定，其结构见图4。 图 4 固定螺钉选用 开槽沉头螺钉。 6.底座的设计与计算： （1）材料：HT100铸铁 （2）尺寸设计：见图5，取壁厚，锥度按照设计。各部分尺寸为： 图 5 H1=H+20=240mm D5=D+6=55+6=61mm D6=61+2405=109mm D7=4Fp+D62=199.73mm式中，为底座下枕垫物的许用挤压应力。以下枕垫物为木材考虑， 。因为 所以，取 D8=72mm7、千斤顶的效率： （一般0.3） =0.253<0.3 因此， 设计效率符合要求。 原始数据F=55KNH=220mm配合选H8/h8螺杆材料选45钢 P=6mm h =3mm d=34mm d1=28mm d2=31mm =3.525° 满足自锁条件 d0=39mm 挡圈厚度8mm 挡圈螺钉： =99.90MPa满足强度要求材料：锡青铜 Z=8 Z=9.5 H=57mm =17mm D=55mm72mm 紧定螺钉 Scr=2.642螺杆稳定性合