第四章千斤顶的设计
已知轴向载荷F=15000N,最小高度271 ,最大高度为391mm即最大举升高度
4.1螺杆的设计计算
4.1.1.选择材料
前面已做分析，此次设计选用梯形螺纹，基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。考虑到千斤顶转速较低，单个作用面受力不大，螺杆材料常用Q235 275, 40，45，55等，此处螺杆选常用的45钢。由手册查c =360Mpa为了提高耐磨性，螺母选较软的材料锡青铜
为ZCuSn10P-1,由上表知钢对青铜低速时，对人力驱动[p]可提高20%,即
[p]= (18 25)120% 21.6 30MPa，[p]=25MPa，螺母为整体螺母由于磨损后不能调整间
隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故1-2 2-5，此处取 2
4.1.2.确定螺杆直径
按耐磨性条件确定螺杆中径d2,求出d2后，按标准选取相应的公称直径d2,螺距p 及其他尺寸。
根据规定对整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数
不宜过多，故取1.2 2.5，此处取2。螺杆一一螺母材料分别取为钢一一青铜，查表
3.2滑动速度为低速，对人力驱动[p]可提高20%，即[p]= (18 25) 120% 21・6 30MPa，
[p]=25MPa,(摩擦系数起动时取大值，校核是为安全起见，应以起动时为准。由f值0.08-0.1, 应取f=0.1,代入F=40KN
梯形螺纹，h=05p,已知取2，则计算d2
d20.8」-^ 0.8」15000
13.856mm (式4.1)
、[] .2 25
根据GB/T5796.3-,2005查得取标准
公称直径d=20mm
p取标准值p=4mm
小径D3=15.5mm
中径d2=D2=18mm
大径D4=20.5mm
牙顶和牙底宽=0.336p=1.344mm
4.1.3.螺纹副自锁性验算:
自锁条件是
arcta n f v------------ arctan
cos
式中：为螺纹中径处升角;
v
为当量摩擦角（为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小
10
.）
所以自锁性可保证。
4.1.4.螺杆强度校核
受力较大的螺杆需进行强度计算。螺杆工作时承受轴向力F 及转矩T 的作用。螺杆危 险截面上既有压缩应力，又有切应力。因此，校核螺杆强度时，应根据第四强度理论求出 螺杆危险截面的计算应力
ca
，强度校核公式为：
式中：F --- 螺杆所受的轴向压力，N ；
A ——螺杆危险截面的面积；A —d ；,mm 2
；
4
W T
----螺杆螺纹段的抗扭截面系数,W T
器 A d 1,mm 3 ；
4
d 1——为螺杆螺纹的小径（mm ）;
---为螺杆材料的许用应力（Mpa ）; T 为螺杆所受转矩（N.mm ）； 其中扭矩
f v
为当量摩擦系数。
（f v
sn 而
，式中 为螺纹工作面的牙形斜角）；
cos
查教材表得
f 0.10 （取起动时计算用最大值）
arcta n
d 2
丄 np
丄
1 4 , ‘co arcta n
arcta n
4.048
v
arcta n —
—
arctan ―0.1 0 5.910
cos15
故， 4.048°
v
1
4.910
Ca
（式 4.13）
:A W T
安全系数3-5,取3。
故有：
I 2 2
生3T
C
a. d12 30.2d：
所以得到强度校核满足设计要求4.1.5.螺杆稳定性校核
(1)计算柔度丫 =一l"
i
s 355128.33Mpa
3 3
4 1
5 103
3.14 15.52
3 2
24.577 103
0.2 15.53
94.972Mpa 128.33Mpa
d 18
T Ftan v215 103N tan 4.408° 5.91°24.577N.M
2 2
式中：为螺纹中径处螺纹升角；v为当量摩擦角。
查手册GBT699---1999.45 钢的s355Mpa ,
教材表5-13，如下表
表滑动螺旋副材料的许用应力
螺杆一端固定，一端自由，长度系数卩=2;螺杆最大受力长度L 由起重高度11
、螺母
高H 铰支头高及螺杆轴向预留余量12决定，其中l 2
1.5d
因此，螺杆的工作长度|
|i H 120 36 156mm ，螺杆危险截面惯性半径
所以需要校核。
(2) 计算临界载荷：
查手册表1-6，E 取200GP
稳定性满足设计要求。
4.2螺母的设计计算
14.2.1选取螺母材料
螺母选较软的材料锡青铜由上表3.1选取材料为ZCuSn10P-1
24.2.1确定螺母高度H '及螺纹工作圈数U
螺母高 H ':
H ' d 2
2 18 36mm
考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数 u u 1.5=10.5 ( u 应圆整)考虑到螺纹圈数越多载 荷分布越不均匀，故u 不宜取大，此次设计u 取11
d i i= 18 4
4.5mm 。 L 2 156 丫十右
69.33 >40
（式 4.24 ）
因此: F C = 4
1=2=空 2
EI l 2
64
3 4
18 10 64
3.142
200 109
F C 104.343 103
F 15 103
8 4
0.515093 10 M
0.515093 10
2 148.75 10
6.9562 > S=4
（式 4.25 ）
104.343KN （式 4.26 ）
（式 4.2 ） 螺纹工作圈数z
:z 节
36 9
（式 4.3）
