螺旋千斤顶课程设计报告书

1、螺旋千斤顶设计计算说明书院 系 专业年级设计者指导教师成 绩2010年11月1日目录螺旋千斤顶 -1 -目录 -2 -设计任务书 -3 -一、千斤顶材料的选择 -4 -1.1 、托杯、底座和手柄材料的选择 -4 -1.2 、螺母和螺杆材料的选择 -4 -二、螺纹类型的确定 -4 -2.1 、螺纹的选择 -4 -三、零件尺寸的计算 -5 -3.1 、螺杆 -5 -3.1.1 、螺杆直径及螺纹的计算 -5 -3.1.2 、自锁性的验证 -6 -3.1.3 、螺杆强度的验证 -6 -3.1.4 、螺杆稳定性的验证 -7 -3.1.5 、螺杆柔度 -8 -3.2 、螺母 -8 -3.2.1 、螺母设计

2、与计算 -8 -3.2.2 、螺母螺纹牙的强度计算 -9 -3.2.3 、安装要求 -9 -3.3 、托杯的尺寸计算 -10 -3.4 、手柄 -11 -3.4.1 、手柄的设计与计算 -11 -3.4.2 、结构 -11 -3.5 、底座设计 -11 -参考文献： -12 -设计题目：螺旋千斤顶千斤顶结构简图:设计条件:1、最大起重量 F = 40kN ;2、最大升距H =200mm3、低速。设计工作量:设计任务书绘制出总装配图一，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表;编写设计计算说明书一份。千斤顶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，

3、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。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高。所以， 底座材料我们可以选择HT15Q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Q23&手柄材料的选择，常用材料Q2351

4、.2、螺母和螺杆材料的选择材料号臣用越国Q弟5.QT7,”霸 50材” 芹輕处艸.id呵于餐11醛动力十人，啊埃迪低的件讪65Ma,Tl2 40 MnUCrMTI、心 IMI胡ZCuJinlOPI JC畑幷ItM)材料耐帯rtif.ii用于一股忡动ztSJM师八W的摊钿MW）材料tit低遠的世韵 时于尺rfSAd 窝iW肉，鼻讣可求用黑或變転制垦.内乩涯汁丹制吨巴!1找k表1-2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Z

5、CuSn5Pb5Zn5（铸锡青铜）作为螺母的材料。1、螺纹类型的确定2.1、螺纹的选择螺纹的种类有很多，见表2-1“卄 2田盟相舅#4*境故城书武 g2Dmm.+ ，大誉 空屋书命Gt, JttK 圧申旁”电孔14屛頑&:辆t普驸埔秋器节JT. T 2Dmro W 1 5,护 老.*菴盘, 配就舟卡度r宜世.MVtfTr下心-?; -#cpv ICH-TH样护吗段息陣朮 蛍4ft一导殽* I中翟住 疋常鼻7H .左就” 黑畝音卷应-3k4if表2-1而作为传动类螺纹的主要有矩形、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a =30，梯形螺纹的外螺纹以锥面贴紧不易松动。故本实

6、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、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：d2FPh p对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P,则:d20.8Fpp为材料的许用压力，单位为p=20MPa.MPa具体数据见书中表5-12。对于本体，进过查表，我们选择的取值一般在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。将数据代入上式，得:d28FP0.840 1031.4 20 10630.2mm查表得公称直径：d=3

7、4mm则螺距p=6mm中径d2=31.00mm小径d3=27.00mn。由配合关系可以得到螺母的基本尺寸：小径 D1 =28.00mm,中径 D2 = d2=31.00mm,大径 D4 =35.00mm=、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：fv arcta n arcta nfvcos其中arctan，查表得f 0.09d代入公式后，即是验证：+0.9tancosP60909其中 tan =上 0.062，3.547 ,-0 0.902，d 31cos 0.998显然，满足自锁性要求。、螺杆强度的验证对受力较大的螺

8、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)，4Fd；30.2da其中 T= F fv dl 40 103 一009361N2cos3.547查手册，45钢，s=355MPa355=-ArMPa F=40KN d3=27.00mm 代入上式，得: 3 433I 4 40 103 (27.00 10 3)2355355=118.7MPa33.60 1030.2 (27.00 10 3)3=106.3MPa图中，D13= (1.71.9 )x d=61.00mm(1.41.6 ) x d=45.00mm、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

9、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 Fcr （单位为N）。 则螺杆的稳定性条件为：Scr Ss上式中Ss为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋如千斤顶，Ss=3.55.0 ;本实验中我们取Ss =4.0 。Scr称为螺杆稳定性的计算安全系数。Fcr为螺杆的临界载荷:(l)2螺杆的临界载荷F“与柔度s有关,s= s -，为螺杆的长度系数，与螺杆的端iEI部结构有关，I为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取I =H+5t+（1.41.6）d ，i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A= d12/4，则I dii,

10、 A 4d 4I为螺杆危险截面的轴惯性矩：I -,mm464当螺杆的柔度s V 40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定、螺杆柔度(1)计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和i4da 3.143427 10 =2.664644410 mm1 da =27 10 3 =6.75mm .A 44(2)求起重物后托杯底面到螺母中部的高度Il = H+5p+(1.41.6)d=200+5 X 6+1.5 X 34=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:Fcr2ei200 1092.6 10 8(2 281 10 3)2162 103N

11、所以，Scr CL = 1624.6 Ss =4.0F 403.2、螺母、螺母设计与计算根据课本中的说明，螺纹的高度Hd2。上文中已经说明，=1.4，d2=31mm所以H =44mmH而螺纹工作圈数 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P符合这一要求的。322、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n D的悬臂梁。假设螺母每圈 螺纹所承受的平均压力为 F ,并作用在以螺纹中径强度条件为FDbu螺纹危险截面a-a的弯曲强度条件

12、为6FlbDb2uD2为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面 a-a的剪切U经计算，340 103310311.95MPa35 100.634 6 1086 40 103 1.5 10 333 226.9MPa35 10 3 (0.65 6 10 3)2 8又经查表得=35MPa, =50MPa,对比可知均满足强度要求。、安装要求螺母压入底座上的孔，圆柱接触面问的配合常采用 巴 或巴 等配合。为了安装简便，需r7n7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，般为 612mm紧定螺钉直径常根据举重量选取,螺母的相关尺寸计算查手册 D=d+1=35mm螺纹小径D=d-7

13、=28mmD3= (1.61.8)D=1.7 X 35=59.5mmD4= (1.31.4)D3=1.3 X 59.5=77.35mmH=44mma=H?3a=H/3=44/3=14.5mm3.3、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1 4 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。一一屮r

14、 IF22(D12 D11)423Mpa)3.4、手柄341 、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d24Fd3,其中，d3討，为手柄的抗扭截面系前文已经确定，手柄的材料选择Q235o 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dp=30mm、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。1图中尺寸：3 dp=7mmdp (68)= dp 8=28mm3.5、底座设计底座材料常用铸铁 HT150及HT20Q我们选择HT150铸件的壁厚 S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1 : 10的斜度。底座结构及尺寸如图图中Hi=H+ （1428） mm =200+20=220mmH-a=44-14.5=29.5mmD=d+1查手