螺旋千斤顶设计说明书

1、题目：螺旋千斤顶起重量Q=15KN起重高度H=100mm手柄操作力P=200N作业任务：1、任务说明书一份2、设计装配图一张（1:1）班级机械（卓越）学号姓名完成日期2016年11月指导教师朱长顺评分 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 螺旋千斤顶简介3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 螺旋千斤顶滑动螺旋传动的设计计算4材料选择4螺纹类型和精度的选择4螺旋千斤顶的设计计算4 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 螺杆和螺母的计算

2、5一、螺旋副的计算5耐磨性计算5自锁性校核6螺杆的计算6螺杆强度计算6稳定性计算7螺母的计算8螺纹牙强度8螺母体强度9 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 二、托杯设计11 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 三、底座设计12 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 手柄设计14 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 螺旋千斤顶的效率16设计小结17参考文献18附：螺纹千斤顶装配图19螺旋千斤顶简介千斤顶一般由

3、底座1,螺杆4、螺母5、托杯10,手柄7等零件所组成（见图1一Do螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造。图1一】螺旋千斤顶滑动螺旋传动的设计计算1、材料选择螺杆和螺母的材料除应具有足够的强度外，还要求有较高的耐磨性和良好的工艺性。螺杆材料：一般可选用Q235、Q275、40、45、50等钢。对于重载，要求耐磨性高，需要进行热处理的螺杆可选用T12、65Mn、AoCr、20CrMnTi等钢种。本次千斤顶选用的螺杆材料为Q235。螺母材料：除要求足够的强度外，还要求在与螺杆旋合时摩擦系数尽可能小

4、和有较高的耐磨性。常选用铸造锡青铜ZCuSn10Pb（110-1锡青铜），用于重载低速时，可选用高强度的铸造铝青铜ZCuAl10Fe3（10-3铝青铜）或铸造铝黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn（325-6-3-3铝黄铜）。本次千斤顶选用的螺母材料为铸造铝青铜ZCuAl10Fe3（10-3铝青铜）。2、螺纹类型和精度的选择滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形三种，其中以梯形螺纹应用最广。用于起重的螺旋的螺纹，一般采用自锁性较好的单头左旋螺纹，采用左旋螺纹是为了符合操作习惯。本次千斤顶螺纹选用单头左旋梯形螺纹。一般传动螺旋，气螺纹的精度可选用粗糙（对精度要求不高时）和中等（一般用途时）。据

5、此确定螺纹的公差。本次千斤顶螺纹精度选用中等。3、螺旋千斤顶的设计计算（1）螺杆和螺母的计算螺旋副的计算螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉应力的作用，同时工作面间有较大的相对滑动，其主要失效形式是螺纹磨损。因此，螺旋副的基本尺寸可根据耐磨性条件确定，对于起重螺纹还应该校核其自锁性。按表所列项目和计算公式进行计算。、螺杆和螺母的计算设计计算项目一、螺旋副的计算1.1.1耐磨性计算计算及说明计算结果、螺杆和螺母的计算1、螺杆中径 梯形螺纹P 。513, 1.22.5取P=10Mpa,=1.5d2 或5.3mm选取螺杆公称直径 d=28mm ,螺距 p=5mm ,d2=d-0.5p=25.5mm2、

6、螺母高度H=d2=1.5Xd2=1.5X25.5=38.25mm取 H=40mm3、螺母的螺纹工作圈数u 10Pu=40=8 圈54、螺纹牙的工作高度梯形螺纹 h=0.5p=0.5 X5=2.5mmd=28mm p=5mm d2=25.5mmH -40mmu-8圈h=2.5mm1.1.2自锁性校核开角?v=arctanfv(为保证自锁，螺纹开角至少要比当量摩擦角小11.5)螺旋副材料为钢对青铜取。=0.09?v=arctanfv=arctan0.09=5.140=arctan(nP/d2)x15.arctan3.573.1425.5?V-=13424符合自锁性要求fv=0.09?v=5.140

7、3.57符合自锁性要求caTWTca27.1MpaQ24.36Mpad24TiQd22.55.625mm4?tg23.575.14Wtd3166.8Mpa22ca.24.3636.827.1Mpas225MpaQ235在直径1640mm时,取安全系数S=545Mpa1.2.2稳定性计算S45Mpa故强度符合要求1、临界载荷Ad14取2（一端固定，一端自由）200一71.111005.625Qc(4612.57s)(4612.5771.11)d124_23.1422.5i4Qc110576N110576.0813N2、稳定性条件SQ1105761030。广737S35scQ3，.。，Js1510

8、故稳定性符Ssc7.37sc合要求设计计算项目三、螺母的计算1.3.1螺纹牙强度内螺纹大径D=d+2a。=28+20.25=28.5D=28.5mmD3 48.45mmP=5mmac=0.25mmD3(1.61.8)D1.728.548.45mmD4(1.31.4)D31.448.4567.83mmH40ca13.33mm33对于梯形螺纹b=0.75p=3.75mm青铜螺母3040MPa,取35MPa青铜螺母b4060MPa,选取b50MPa螺纹牙受力弯曲力臂l巴28.5-25-51.5mm222、螺母的剪切强度QDbu151033.1428.51033.7510385.58MPa满足条件3、

9、螺母的弯曲强度6Q1bc/Dbu6151031.51033.1428.5103(3.75103)2813.40MPa符合强度要求D4abb1.3.2螺母体强度1、螺母外径校核67.83mm13.33mm3.75mm5.58MPa13.40MPa螺母材料的许用拉伸应力，取0.83b33.249.8MPa,选取40MPa(4.85.2)QD2D327.65mm3(4.85.2)150002.60.0285:3.144010627.65mm2、螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度螺母材料的许用挤压应力p(1.51.7)b1.65080MPa80MPap224(D4D3)67.831048.475MPa1

10、510332八I348.4532103满足强度要求8.475MPa3、螺母凸缘根部的弯曲强度M1.5Q(D4D3)b-WD3a21.51500067.8348.45103一一一3一一32冗48.451013.3310符合强度条件。16.2MPab螺母凸缘根部被剪断的情况极少发生，故可不必校核、托杯设计设计计算项目计算及说明计算结果以螺杆螺纹外径为依据，设计出托杯的各个合理尺寸，并进行接触面比压的校核、托杯设计托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。托杯各部分尺寸见图4。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。

11、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，另一方面还需限制接触面问比压pp,许用压力p可取1520N/mm2口it-D6(2.42.5)d2.452868.6mmD5(0.60.7)d0.652818.2mmD21.71.9d1.82850.4mmD0D22450.4347.4mmQp(D2D2)4151033.14(0.050420.01822)48.65MPap满足条件D520.8mmD257.6mmD678.4mmD047.4mmp8.65MPa三、底座设计设计计算项目计算及说明计算结果底座设计底面尺寸可以按支撑材料的挤压强度决定

12、三、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。底面尺寸可以按照支撑材料的挤压强度决定。Hi=H+(1428)mm=100+20=120mmD6=D3+(510)mm=48.45+8=56.45mmH1120D7=D6+=56.45+=80.45mm4QD8V加pD234151032680.45103.14210H1=220mmD6=56.45mmD7=80.45mmD8126.58mm126.58mm式中：p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p=2MPa。四、手柄设计设计计算项目计算及说明

13、计算结果四、手柄设计与计算手柄设计计算常用碳素结构钢制造，如Q235和Q275螺旋驱动力矩TTiT2螺旋副间的摩擦阻力矩TiQ：tg(fv)55T1 29.3N?m152tg3.575.1429.3N?m断面摩擦力矩T2QfcD0-D4150000.110.0474-0.01924T211.63N?m11.63N?m式中取fc0.10.12=0.11螺旋驱动力矩TT1T229.311.6340.93N?m驱动力作用半径(即手柄的计算长度),T40.93Lp-204.66mmP200手柄的实际长度D2LLp2(50150)204.6650.41202350mmh为手柄材料的许用弯曲应力，可取h=

14、120MPa手柄的直径3dp340.93、0.112010615.05mmfc0.11Lp204.66mmpL350mmd15.05mmp取dp18mmp五、螺旋千斤顶的效率设计计算项目计算及说明计算结果根据效率公式计算千斤顶的效率五、螺旋千斤顶的效率QP2PLp33151051023.142000.2046629.2%式中：分子上P为螺距，分母上P为人手作用力29.2%设计小结此次机械设计的螺纹千斤顶大作业，使我初步掌握了有关机械设计的一些基本步骤和流程。在此次大作业中，各方面零碎的知识点通过设计整合在一起。在设计千斤顶的过程中，不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。设计的过程难在其中一点不符合要求，就要全部推翻，重新进行设计。在今后学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决。同时通过本次螺纹千斤顶大作业，使得我的三维软件的应用更进一步熟练，ug的实用，建模，装配图，导出图纸等等，AutoCAD的应用。千斤顶设计让我感触很深。使我对机械设计有了具体的认识。通过这次大作业，我熟悉了机械原理与设计的知识，UG，Auto