第4-1螺旋千斤顶的设计

螺旋千斤顶的设计题目：已知起重重量F(kN)，起重高度H(mm)，手柄操作力P(N)。设计一螺旋千斤顶（如图）。设计任务：

1.螺旋千斤顶装配图一张；

2.设计说明书一份。（一）工作原理转动手柄，使螺杆转动并作上下直线运动，从而使托杯上的物体上升或下降。（二）结构特点

1.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，采用单头是为了反行程自锁。

2.螺母固定，螺杆转动并作上下直线运动。螺母由紧定螺钉固定在底座上，底座起支撑作用。

3.螺杆头部因被手柄孔削弱做得比较粗大；螺杆下挡环由紧定螺钉与螺杆固定，以防止螺杆全部旋出，起安全保护作用。

4.螺杆顶部装有托杯，直接顶住重物，使重物不随螺杆转动。为防止托杯从螺杆顶部脱落，在螺杆上端装有挡圈，用螺钉与螺杆固定。螺杆和螺母的材料应具有足够的强度、较高的耐磨性和良好的工艺性。一般螺杆以钢为主，螺母以铜为佳。具体见指导书。

（四）设计计算

1.螺杆

（1）由螺旋副耐磨条件决定螺纹参数梯形螺纹和矩形螺纹：锯齿形螺纹：

式中，F——轴向力，N；[p]——材料的许用压力，MPa；

φ——整体式螺母取1.2~2.5，剖分式螺母取2.5~3.5。由d2查螺纹标准，定公称直径d和螺距P。螺母高度：螺母的螺纹工作圈数： P——螺距螺纹牙的工作高度：

1）梯形螺纹和矩形螺纹：h=0.5P；2）锯齿形螺纹：h=0.75P。（三）材料选择自锁性校核：

式中，ψ——螺纹升角；φv——当量摩擦角；

f——摩擦系数；fv——螺旋副的当量摩擦系数。为了保证自锁，ψ至少应比φv

小1º~1.5º。

螺杆强度：

式中，A——螺杆螺纹段的危险剖面面积， ，mm2；

T——螺杆所受转距， ，N·mm；

WT——螺杆螺纹段的抗扭截面模量， ，mm3。（2）验算螺纹及螺杆 1）临界载荷Fcr：

式中，I——螺杆危险截面的惯性矩， ，mm4；

μ——螺杆的长度系数，见书79页表2-4-14；

l——螺杆的工作长度，mm；λs——螺杆的柔度；

i——螺杆危险截面的惯性半径，i=d1/4，mm。

2）稳定性条件： 式中，Ss——螺杆稳定性安全系数；Sca——螺杆稳定性计算安全系数。

螺杆稳定性验算2.螺母

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。对螺旋千斤顶中常用的下端悬置的螺母结构，需对螺母下段与螺母凸缘进行强度计算。 （1）螺纹牙强度校核剪切强度：弯曲强度： 式中，D——内螺纹大径，mm；

b——螺纹牙根部的厚度，mm， 矩形螺纹：b=0.5P， 梯形螺纹：b=0.65P；

[τ]——螺母材料的许用剪应力，Mpa；

[σb]——螺母材料的许用弯曲应力，Mpa；

l——螺纹牙所受力的力臂，mm，（2）螺母体强度校核

螺母外径D3：

式中，[σ]——螺母的许用拉伸应力，Mpa，取

螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度计算：

式中，[σp]——螺母材料的许用拉伸应力，Mpa， 取螺母凸缘根部的弯曲强度计算：

式中，[σb]——螺母材料的许用弯曲应力，Mpa。 3.托杯设计设计过程见指导书

4.底座设计常用铸铁铸造，壁厚一般不小于8~12mm。具体尺寸见指导书。

5.手柄设计设计计算见指导书。注意：手柄的实际长度L不能超过螺旋千斤顶的高度，如L过长，可用短手柄外加套筒的办法解决。

6.传动效率五、装配图绘制，写设计说明书设计参数题号F(kN)H(mm)P(N)137.5150200232.5150200330150200427.5150200525150200622.5150200720150200817.5150200912.515020010101502001137.5200200123520020013302002001427.520020015252002001622.5200200题号F(kN)H(mm)P(N)17202002001817.52002001912.520020020102002002130250200222525020023152502002412.525020025