螺旋千斤顶设计分析说明书
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螺旋千斤顶设计分析说
明书
Company Document number : WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 机 械 设 计 课 程
《螺旋千斤顶》设计说明书
专 业 学生姓名
学 号
年 月曰
原始数据:
题目 设计方案
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
最大起重量F
(KN) 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
最大起升高度
H (mm) 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240
二、 机构简图
三. 工作量
J总装配图一张；
2、计算说明书一份。
四、参考资料
螺旋千斤顶设计指导书一、题目：螺旋千斤顶 螺旋千斤顶作业任务书 机械设计 大型作业 编号
08 一、目的
(1)
二、题目与设计方案 ......................................
(1)
三、 装配简图…
(1)
四、 计算及说明
(1)
五、 参考文献・
(11)
一、 目的
1. 熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计计算方法：
2. 学会运用所学过的知识，解决实际设计中遇到的问题，培养独立工作能 力，初步学会综运用所学知识解决材料选择、强度和刚度计算、制造与装 配工艺等问题；
3. 熟悉有关设计资料，学会查阅手册何用国家标准。
二、 题目与设计方案
题目：螺旋千斤顶
设计方案：
方案编号 8
最大起重量F (kN) 55
最大起升高度H (mm) 220
三、装配简图
四、计算及说明
计算及说明 结果
1.螺杆的设计与计算 矩形螺纹
1）螺纹牙型 配合H8
螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形，千斤顶常用矩形 /h8 螺纹。为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对
中，其配合可选为H8/h8o由于螺纹在径向的间隙很小，在企度 材料45钢
校核时不予考虑。 热处理
2）材料 C42
螺杆的材料选用45钢，热处理采用调制处理T235o轴颈处 螺距P=8mm
可局部淬硬C42o
3）螺纹直径 螺杆直径
螺杆工作时，同时承受压力和扭矩的作用，所以根据紧螺栓 d = 40mm
链接强度计算公式，有 中径
式中［b］为螺杆许用应力。 d2 = 36 mm
由参考文献得螺杆许用应力［b］- v ,屈服强度极限
3 ~ 5 小径
6 = 355MPa =32mm
故[b]- -8R 〃＞ J4xl.3x55x 1() _ 0776mm 满足自锁条
4 1 V ^x88.75xl06 件
根据经验公式求得螺距P - % - 32>0276-8.0069mm 手柄孔径
4 4
根据梯形螺纹最大实体牙型尺寸(GB/T —2005)
选择P = 8mm ,所以螺纹牙高/I /? = — = 4mm ,螺杆直径
2 d =心 + P = (32.03 + 8) mm = 40.03mm
取=40mm ,故小径 d] = 32mm ,中径〃？ = 36〃"
4)自锁检验 考虑到环境温度湿度等不稳定因素，为自锁可靠，取自锁条 件 p S
Q •- 1 其中肖为螺纹中径升角，"为当量摩擦角。
螺纹中径处升角0 = arctan nP
兀(I】 Smm
=arctan -------------
7r x 36 mm = 4.0461
由文献公式知
p、= arctan ———,查表得“ =0.12 ,又由矩形螺纹知0 = 0 cos P
所以 // 二 arctan " = arctan 0」2 二 6.8428’ COS0
由4.046 r < 6.8428 -1得肖S Q'-1,即满足自锁条件。
5)结构
螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需要加大直 径，其结构见图2o
H-C-3I
手柄孔径dk根据手柄直径dp确定，dk =山,+ 0.5 = 30.5mm。 为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比
d］小约取退刀槽直径",=%-0.3〃切=31.7〃〃"。退刀槽的 宽度取为
1.5x8/77/27 = 12mm。
为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部应有倒角或制出稍小于 山的圆柱形凸台。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆的下端必须安置 螺钉紧固轴端挡圈(GB/T 891—1986),挡圈用螺钉固定在螺杆端 部，尺寸见下图。 退刀槽 直径
31.7〃"〃
宽度12/呦 6
S［b］满 足强度条件 螺纹牙强度 满足条件 螺母材料： 铸铁
螺纹圏数 螺母高 圆柱面配合
H8/r7
满足稳定性
要求
托杯材料
Q235 手柄材料
Q235
初步取 实际手柄长 厶'=400〃〃”
套管长
800mm 手柄直径 挡圈M38 千斤顶效率 使用B型挡圈GB/T 891 B50,公称直径D=50mm, H二5mm,
d = 6.6mm , 0=13〃〃”。挡圈底部用紧固螺钉螺钉（GB 819） M6X30固定在螺杆端部。
6）螺杆的强度校核
其中，crv为当量应力，为螺杆所受转矩。
故有
即满足强度条件：av<[（y]
7）螺纹牙强度校核
矩形螺纹牙根部剪切和弯曲强度校核公式：
式中b为螺纹压根宽度，取b = 0.65P = 5.2〃"“，力为螺纹牙高 度。由参考文献铸铁螺母[r] = 40MPa, [bh = 45 ~ 55MM。
所以有
螺纹牙强度满足条件。
2.螺母的设计与计算
1） 材料
根据表16-1,螺母材料选用铸铁
2） 螺纹圈数Z和螺母高度/T
螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出，即
式中，〃2为螺纹中径；〃为螺纹牙高度，由上文可知 h = 4mm;
[q]为螺纹牙表面许用压力，查表16-2知螺杆许用压 力pp为13〜\8MPa ,这里取=1 SMPa
F 55x10’/V
螺母高： 7/ * = Z * P = 9 x S/H/H = 12mm
3) 螺母其它尺寸
螺母其它尺寸见图3o
其中 £) = (1.6 ~ 1.8)〃 ,取 £) = 1 ・7d = 1.7x40mm = 故 Z n —-——=...................... .. ........................ ...... =6.75
7rd2h[p\ zrx0.036〃?x0.004/??x 18x10 Pa
考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为 故取Z・ = 9 螺杆强度校核条件: 68〃〃〃 ;
D] = (1.3 〜1.4)D ,取 = 1 ・5D = 1.5x68mm = 102/??//?；
H • 12mm 小，
a =——= ----- =24mm。
3 3 >1
2 i
2 ______ 1 _______
够.i • 1
彳丨 1 < ■■■ 2 x 45*
1 d —j
图3
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H8/r7o为了安装 简便，应在螺母下端和底座孔上端加工出倒角。
为了防止螺母转动，还应安置紧定螺钉，根据开槽锥端紧定 螺钉(GB/T 71—1985),选取 M10。
3、螺杆稳定性验算
计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度/可按将重物举到最大 起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度计算，即
故有
对于承载机械常用安全系数法校核压杆稳定性。等截面中心 压杆稳定条件：S = ^>S(
r
式中P为螺杆的临界载荷，S为规定的稳定安全系数。
由于螺杆为非等截面杆，现根据螺杆危险截面将其简化为以 螺纹小径为参考尺寸的等截面圆柱杆，则其压杆柔度：
螺杆一端固定，一端自由，根据表16-4取“ =2。故计算得
” 4
2 = 2x316nun x ---------- = 79
32mm
根据文献［3］表1_1查得碳钢弹性模量范围196~ 206GPa
取E = 200GPaQ根据文献［1］优质碳钢的入在100左右，取比例 极限勺« 200MP。紐略计算：
人吨"XJ
所以可认为兄=79
4、托杯的设计与计算
托杯用来承托重物，用碳钢模锻制成，材料取为Q235o其 结构尺寸见图4。
其中 2 = 0.5J = 0.5 x 4O/n/?7 = 20mm ;
D3 = 2・5d = 2.5x40〃〃” = 100〃〃〃。
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。直径6的配合可取H11/a11o
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，其许用压力可取 为［何二17MPa,由此可确定托杯直径Di为
取 D4 = GSmni。
5、手柄设计与计算
1） 材料
手柄的材料选用Q235o
2） 手柄长度5 p=・7二) a-j-12
图4
