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螺旋千斤顶(设计计算说明书)

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1 设计计算说明书

设计任务书

1设计任务书

1.1 设计题目：设计螺旋千斤顶（参考下图a）

1.2 原始数据

最大起重量kNF45

最大升程 mmH200

1.3 设计工作量

1.3.1 绘制出总装配图一张(参考下图b)，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表。

1.3.2 编写设计计算说明书一份(包括封面、目录、设计任务书、计算内容和设计步骤、

参考资料等)。

（a） （b）

2 计算内容和设计步骤 结

果

2计算内容和设计步骤

2.1螺杆的设计与计算

2.1.1 螺杆螺纹类型的选择

选择梯形螺纹，牙型角α=30˚,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。

2.1.2选取螺杆材料

选择45钢。

2.1.3确定螺杆直径

按耐磨性条件确定中径2d

对于梯形螺纹，其设计公式为：

][/8.02pFd

对于整体式螺母，为使受力分布均匀,螺纹工作圈数不宜过多，宜取1.2～2.5;

此处取 5.1,许用压力MpaP2

从滑动螺旋传动的许用压强表中查得：

人力驱动时，P可提高20%

故MpaP242012000

带入设计公式，得

mmd5.242

按国家标准选择公称直径和螺距为：

mmPmmddmmddmmdD62572933222

mmPmmdmmdmmd62529324512钢材料： 3 2.1.4自锁验算

自锁验算条件是v

oovf73.415cos/08.0arctancos/arctan

oarvdnp77.329/6tan/arctan2

v

且螺纹中径处升角满足比当量摩擦角小1°，符合自锁条件。

2.1.5结构设计

根据图1-2进行螺母的结构设计

（1）螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7，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。

（2）为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1约小0.2~0.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5P，取mmd5.285.0d14。

（3）为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。

（4）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。

2.1.6螺杆强度计算

螺杆受力较大，应根据第四强度理论校核螺杆的强度

强度计算公式为：

2222/3/3WTAFca

其中T为扭矩

2/tan2dFTv

查表可得MPas360

MPas1203/

已知kNF45，又 4 33122224.3066625.4904/152.972/tanmmdWmmdAmNdFTv

代入校核公式，得

cacaMPa107

满足强度要求。

2.1.7稳定性计算

细长螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。

4~5.2/FFcr

螺杆的临界载荷crF与柔度s有关

其中ils/

取2

mmmmdAIimmmmdtHl25.64/252/1/278)2.35.15200(5.151

其中I为螺杆危险截面的轴惯性矩。

将以上数据代入柔度计算公式，得

4096.8825.62782s

需进行稳定性校核。

实际应力的计算公式为

22/lEIFcr

其中314004221diAiI

GPaE210

将上述数据代入公式得

kNFcr4.210309

4~5.2/FFcr

螺杆满足稳定性要求 5 2.2螺母设计计算

2.2.1选取螺母材料

选择青铜

2.2.2确定螺母高度'H及工作圈数'u

mmdH5.43295.1'2

mmtHu25.765.43/''

考虑退刀槽的影响，取实际工作圈数为

75.85.125.75.1'uu

'应当圆整，又考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10，故取

9'

mmtuH5469''

2.2.3校核螺纹牙强度

螺母的其它尺寸见图1―3，螺纹牙多发生剪切与弯曲破坏。由于螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。

（1）剪切强度校核

已知mmdD32 mmdD2922

剪切强度条件为：

DbF≤[]

查表得：MPa40~30][，mmmmPb9.3665.065.0

则剪切强度为

MPa76.1299.365.03245000

][

符合剪切强度条件；

材料:青铜

9'u

mmH54' 6 （2）弯曲条件校核

弯曲强度条件为：

][32bDbFh

查表得MPab60~40][，mmmmPh365.05.0

则弯曲强度为

99.33234532=29.44Mpa

][b

符合弯曲强度条件。

2.2.4配合

（1）采用78rH配合。

（2）为了安装简便，需在螺母下端（图1―3）和底座孔上端（图1―7）做出倒角。

（3）为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，查表选择紧定螺钉198571/TGB 126M。 7 2.3托环的设计与计算

2.3.1托杯材料的选择

选择托环材料为235Q钢。

2.3.2结构设计

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，应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。

2.3.3接触面强度校核

查表得Q235钢的许用压强为MPaP225

为避免工作时过度磨损，接触面间的压强应满足

PDDFP4)(211212

根据图1-4，取相关尺寸为：

mmmmDDmmDmmmmmm54458d8.180d5.2D20326.0d6.0D1312131011

PMPaP3.164)2054(4522

接触面压强满足要求，选材合理。

选择235Q

2.4手柄的设计计算

2.4.1手柄材料的选择

选择手柄材料为Q235钢

2.4.2计算手柄长度Lp

扳动手柄的力矩：21TTLKp，则

材料：Q235

8 KTTLp21

取NK200

又 mNdFTv51.972)tan(21

mNfFDDT6.664/45083.0)662.19(4/)(11122

mmmKTTLP55.8202006.6651.9721

手柄实际长度为：

mmLp95010025855.820

由于手柄长度不超过千斤顶，因此取mmLp350，使用时在手柄上另加套筒。

2.4.3手柄直径pd的确定

把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径pD，强度条件为

][1.03FppFdKL

得设计公式为

3][1.0FppKLd

已知MPaF120][

mmmmdp11.251201.09622003

取mmdp30

2.4.4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，并用螺钉固定，选择开槽沉头螺钉67/TGB 168M

mmdmmLpp30350

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螺旋起重机设计说明书

螺旋起重机设计说明书

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精品 1.设计方案确定与材料选择

1.1 结构设计方案

以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。

螺旋起重器（千斤顶）是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。手动螺旋千斤顶主要包括底座、棘轮、圆锥齿轮副、托杯、传动螺纹副等部分。千斤顶最大起重量是其最主要的性能指标之一。千斤顶在工作过程中，传动螺纹副承 受主要的工作载荷，螺纹副工作寿命决定千斤顶使用寿命，故传动螺纹副的设计最为关键，其设计与最大起重量、螺纹副材料、螺纹牙型以及螺纹头数等都有关系。

手动螺旋千斤顶在满足设计性能和要求的前提下，从结构紧凑、减轻重量、节省材料和降低成本考虑。在给出千斤顶最大起重量、传动螺纹副材料及其屈服应力、螺 纹头数等基本设计要求和圆锥齿轮副等已定的情况下，可从螺纹副设计着手考虑，使螺纹副所用材料最少，即在满足设计性能的情况下，传动螺杆、螺母所占体积最少。

1.2 选择主要结构材料

1.螺杆材料要有足够强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，硬度220~250HBS

2.螺母材料除要有足够强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用103ZCuAlFe、1032ZCuAlFeMn等。

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精品 2.

滑动螺旋起重器的设计计算

2.1 耐磨性计算

耐磨性条件校核计算式为

2FFppAdh＝ （1）

式中，F──螺杆所受轴向载荷，/N；

2d──螺纹中径，/ mm；

h──螺纹工作高度，/ mm。

h＝0.5(d－D1)，d为螺杆大径，D1为螺母小径；

──螺纹工作圈数，一般最大不宜超过10圈。

PH ，H为螺母高度，P为螺纹螺距。

[ p] ──螺旋副材料的许用压力，/MPa。可取

螺旋千斤顶设计说明书

螺旋千斤顶设计说明书

螺旋千斤顶作业任务书

姓名 XX 专业XXXXX年级 2010 班级 1

设计完成日期 2012 年 11 月 25 日

指导教师 XXX

一、题目：螺旋千斤顶

原始数据:（请在指定的设计方案编号后划√）

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

标 注 最 小 尺 寸AA

三、工作量

1、总装配图一张；

2、计算说明书一份。（注：将任务书置于计算说明书首页）

四、参考资料

螺旋千斤顶设计指导书

机械设计

大型作业 编号

03

目录

一、设计题目…………………………………………………………………………………4

二、螺杆的设计与计算

2.1 螺纹的牙型...................................................................................................... 3

2.2螺杆的材料....................................................................................................... 3

2.3螺纹直径........................................................................................................... 3

2.4自锁验算........................................................................................................... 4

螺旋千斤顶 计算说明书

螺旋千斤顶 计算说明书

千斤顶设计说明

起重力Q=20 KN,行程S=200mm。

1. 螺杆，螺纹类型的选择

千斤顶采用梯形螺纹螺旋传动，牙形角30°。(书本P121: 螺旋传动主要采用梯形螺纹)

螺杆采用45号钢。（书本P121: 一般常用材料螺杆为45，50号钢）

螺母材料采用青铜ZcuSn10P1。（重载低速）

2. 螺杆直径

按耐磨性条件确定螺杆中径d2。

根据国家规定ψ=1.2～2.5，此处取ψ=1.5。梯形螺纹=0.5；查教材表5-2，[p]取22Mpa

mm65.191022.515.014.31020632pQd

查表GB/T 5796.3-1986 等效ISO2904-1977

d=36mm, P=6 mm, 2d=33mm, 1d=29mm

3.自锁验算

λ=arc tan2Sd= arc tan .3314.36=3.31°

= arc tan vf= arc tancosf= arc tan15cos1.0=5.91°

自锁条件是λ≤v，式中：λ为螺纹中径处升角；v为当量摩擦角（当量摩擦角v=arctanv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。

∴λ＜-1，自锁性可以保证

3.螺杆强度校核 c=223≤

其中T=Q·tan(λ+ )·22d（书本P112公式5-4)

代入数据计算得：T=20×tan(3.31°+5.91°)×16.5=53.56 N·m

查手册GB/T 699-1999得，45号钢的s=355 Map,安全系数为3～5，此处取4，

则 =43554s88.75Map

把1d=29 mm，Q=20 KN带入上式中，得：

c =30.30MPa ≤

∴螺杆强度满足要求

4.确定螺母高度H及螺纹工作圈数z

螺母高度z=ψd2，螺纹工作圈数pHz，考虑到螺纹圈数z越多，载荷分布越不均，故z不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d。螺母高度由下式计算：H= zp。

千斤顶设计计算说明

千斤顶设计计算说明

目录

第一章 设计题目及材料选择 ..................................................................................... 1

1.1 设计要求 ....................................................................................................... 1

1.2 主要零件的常用材料 ................................................................................... 1

1.3 千斤顶结构示意图 ....................................................................................... 1

第二章 螺杆的设计计算 ............................................................................................. 2

2.1螺杆材料级牙型选择 ...................................................................................... 2

2.2耐磨性计算 ...................................................................................................... 2

2.3验算螺纹的自锁条件 ...................................................................................... 3