螺旋千斤顶设计课程计算说明书
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机械设计课程大作业
螺旋千斤顶设计计算说明书
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目录
1设计任务书 ................................................................. 3
2任务分析 ................................................................... 4
3螺旋传动设计 ............................................................... 4
3.1螺杆的设计与计算 ..................................................... 4
3.1.1螺杆材料 ....................................................... 4
3.1.2螺杆螺纹类型 ................................................... 4
3.1.3螺杆的直径 ..................................................... 4
3.1.4校核自锁条件 ................................................... 5
3.1.5螺杆的结构 ..................................................... 5
3.1.6螺杆强度校核 ................................................... 6
3.1.7螺杆稳定性校核 ................................................. 6
3.2螺母的设计与计算 ..................................................... 7
3.2.1螺母材料 ....................................................... 7
3.2.2螺母高度及旋合圈数 ............................................. 7
3.2.3校核螺母螺纹牙强度 ............................................. 7
3.2.4螺母结构 ....................................................... 7
4支撑部件设计 ............................................................... 8
4.1托杯的设计与计算 ..................................................... 8
4.1.1托杯材料 ....................................................... 8
4.1.2托杯结构 ....................................................... 8
4.1.3托杯强度校核 ................................................... 9
4.2底座设计 ............................................................ 10
4.2.1底座材料 ...................................................... 10
4.2.2底座结构 ...................................................... 10
5其他部件设计 .............................................................. 11
5.1手柄设计 ............................................................ 11
5.1.1手柄材料 .......................................................... 11
5.1.2手柄长度 ...................................................... 11
5.1.3手柄直径 ...................................................... 12
6总结 ...................................................................... 12
7参考文献 .................................................................. 13
附录1螺旋千斤顶总装配图 ................................................. 图纸1
附录2螺母零件工作图 ..................................................... 图纸2
附录3螺杆零件工作图 ..................................................... 图纸3
附录4托杯零件工作图 ..................................................... 图纸4
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1设计任务书
设计任务名称：螺旋千斤顶设计
设计参数：
最大起重量F：30kN
最大起升高度H：110mm
螺旋千斤顶示意图
标 注 最 小 尺 寸AA
工作量：
总装配图一张；螺母、螺杆、托杯零件工作图各一张。
计算说明书一份。 4
2任务分析
螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，它主要是用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。螺旋传动的常用运动形式，主要有以下两种：螺杆转动，螺母运动和螺母固定，螺杆转动并移动，多用于螺旋起重器。而千斤顶的工作原理则是第二种螺母固定，螺杆转动并移动，其工作原理
是：通过螺杆和螺母组成的螺旋副来实现将物体有低处向高处的传送的，并使托杯中的物体做直线运动，从而实现我们的传动要求。其中，螺母固定，当手柄旋动的时候，螺杆通过与螺母的螺旋副的运动，螺纹之间产生自锁，是装有重物的托杯往上运动。
从其工作原理中可以看出，这对螺杆与螺母螺纹的耐磨性、稳定性等要求较高，同时对底座及其他相应材料的强度也有一定的要求。
3螺旋传动设计
3.1螺杆的设计与计算
3.1.1螺杆材料
螺杆材料选择45钢
3.1.2螺杆螺纹类型
由于螺纹起传动作用，选择梯形螺纹，牙型角α=
3.1.3螺杆的直径
通过耐磨性条件确定螺杆中径，根据教材5.8节内容，螺纹耐磨性条件为
若需按耐磨性条件设计螺纹中径 时，可引用系数ψ=H/ 以消去H，得
对于梯形螺纹，
对于整体式螺母，ψ=1.2～2.5 取ψ=1.8，当ψ 2.5或人力驱动时，[p]可提5
高约20%查教材表5.8[p]取20MPa,则[p]=24MPa因此
=21.03mm
根据机械设计课程设计手册表3-7，表3-8，并考虑安全性适当增大直径，公称直径d取28mm，则螺距p取5mm，小径 =22.5mm，中径 =25.5mm
3.1.4校核自锁条件
螺纹自锁条件为ψ ， 螺纹升角ψ=
=4.2850, 当量摩擦角 由于螺母材料选择青铜，根据教材表5.10差得当量摩擦因数 为0.08～0.10，取 =0.09 则 =5.1430
显然 ψ ， 因此螺纹满足自锁条件
3.1.5螺杆的结构
螺杆上端用于支承托杯，并且需要其中打孔用于插装手柄，因此需要加大直径，手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定，dk≥dp十0.5mm。为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽，根据机械设计课程设计手册表3-26，退刀槽规格为 6.5xΦ21.4。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端设有倒角。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。具体参数为：
增大螺杆直径部分：
长度：1.5d=1.5×28mm=42mm
直径：D13=1.8d=1.8×28=50.4mm
螺杆与托杯配合部分：
直径：20mm
长度：17mm
螺杆总长L=110+5p+1.5d+17=194mm
根据GB/T891-1986，选取挡圈GB/T891 B50，公称直径D=50mm，H=5mm 根据GB/T68-2000，选取螺钉GB/T68 M6×16，螺纹规格d=M6，公称长度l=16mm
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螺杆的具体图形与尺寸见附录3
3.1.6螺杆强度校核
根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为：
（
） （
） (教材公式5.46)
螺杆所受轴向力F=30000N，螺杆所受转矩
=63514.528N mm
代入得， （
） （
） MPa
根据材料力学教材表2.1可知45钢 =353MPa,根据教材表5.9，可得
=
=117.67MPa 则 满足强度要求。
3.1.7螺杆稳定性校核
根据教材公式5.51，受压螺杆的稳定性条件式为 ,临界载荷 与螺杆材料及长径比（柔度）
有关，螺杆的最大工作长度,即托杯底面到螺母中部的距离，近似取为l=H+5p+1.5d=110+25+42=177mm ，根据教材表5.11螺杆的长度系数 =2，螺杆危险截面的惯性半径
5.625mm,
= 62.93 当 85时，
=108718.6448N,则 故满足稳定性条件
