螺旋千斤顶课程设计

螺旋千斤顶设计计算说明书院系_______________________ 专业年级_____________________ 设计者_______________________ 指导教师_____________________ 成绩________________________2010年11月1日目录螺旋千斤顶--------------------------------------------------------------------------- - 1 -目录--------------------------------------------------------------------------------- - 2 -设计任务书--------------------------------------------------------------------------- - 3 -一、千斤顶材料的选择----------------------------------------------------------------- - 4 -1.1、托杯、底座和手柄材料的选择 -------------------------------------------------- - 4 -1.2、螺母和螺杆材料的选择-------------------------------------------------------- - 4 -二、螺纹类型的确定------------------------------------------------------------------- - 4 -2.1、螺纹的选择 ----------------------------------------------------------------- - 4 -三、零件尺寸的计算------------------------------------------------------------------- - 5 -3.1、螺杆----------------------------------------------------------------------- - 5 -3.1.1、螺杆直径及螺纹的计算-------------------------------------------------- - 5 -3.1.2、自锁性的验证---------------------------------------------------------- - 6 -3.1.3、螺杆强度的验证-------------------------------------------------------- - 6 -3.1.4、螺杆稳定性的验证------------------------------------------------------ - 7 -3.1.5、螺杆柔度------------------------------------------------------------- - 8 -3.2、螺母----------------------------------------------------------------------- - 8 -3.2.1、螺母设计与计算-------------------------------------------------------- - 8 -3.2.2、螺母螺纹牙的强度计算-------------------------------------------------- - 9 -3.2.3、安装要求------------------------------------------------------------- - 9 -3.3、托杯的尺寸计算 ------------------------------------------------------------- -10 -3.4、手柄----------------------------------------------------------------------- - 11 -3.4.1、手柄的设计与计算----------------------------------------------------- - 11 -3.4.2、结构----------------------------------------------------------------- - 11 -3.5、底座设计------------------------------------------------------------------- - 11 - 参考文献：--------------------------------------------------------------------------- -12 -设计题目：螺旋千斤顶千斤顶结构简图:设计条件:1、最大起重量F =40kN ;2、最大升距H = 200mm ；3、低速。

设计工作量:设计任务书绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表; 编写设计计算说明书一份。

千斤顶材料的选择千斤顶属于传力螺旋传动，这种螺旋传动类型主要是承受很大的轴向力，为间歇性工作方式，每次的工作时间较短，工作的速度也不高，而且要求有自锁能力。

千斤顶的组成零件有托杯，螺钉，手柄，挡环，螺母，紧定螺钉，螺杆，底座，挡环。

对于螺钉，挡环等零件，属于标准件，可以根据要求，选取适当的型号。

而对于托杯，手柄，螺母，螺杆，底座，需要进行具体的设计。

1.1、托杯、底座和手柄材料的选择对于托杯和底座，我们可以看出，在工作的时候，需要承受较大的压应力，所以，在材料选择时，我们应该选取强度较高的材料。

根据材料的一般性质，强度随着含碳量的增加而提高。

所以，底座材料我们可以选择HT150。

该零件可以经过锻造正火处理，已达到强度要求。

而托杯材料，我们选择Q235。

手柄材料的选择，常用材料Q235。

1.2、螺母和螺杆材料的选择上表即是螺母和螺杆常用的几种材料。

根据实验的要求可知，该千斤顶受力不大，转速较低，而且主要承受的是压应力。

所以由表1-2, 我们选择45#钢作为螺杆的材料。

而对于螺母，需要较高的强度和耐磨性。

所以由表1-2，我们选择ZCuSn5Pb5Zn5 （铸锡青铜）作为螺母的材料。

1、螺纹类型的确定2.1、螺纹的选择螺纹的种类有很多，见表2-1代号咸If £君挪说*He•幷曲蚊上1FK 卷©is 宇霰知 樽年务X 4-誉仝 £诺為升1.左嵐亠 卡:戟1会是直*廉苗汀崛收£紡克 宅弭BE 吉的,.虜體 为 6mm.表2-1而作为传动类螺纹的主要有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。

梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角a =30梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。

故本实验选梯形螺纹，它的基本牙形按 GB/T5796.1 —2005的规定。

三、零件尺寸的计算3.1、螺杆3.1.1、螺杆直径及螺纹的计算按耐磨性条件确定螺杆中径 d 2。

求出d 2后，按标准查表选取相应公称直径 d 、螺距p 及其它尺寸。

螺杆直径：d 2「FP■ h [p]对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P,则:d 2_0.8 F[p]ar汾蓋*匀恤，» fr K 屢半年.右站.[p]为材料的许用压力，单位为MPa，具体数据见书中表5-12。

对于本体，进过查表，我们选择[p]=20MPa.••的取值一般在1.2~3.5，根据传动精度，载荷大小和使用寿命的不同而选取不同的值。

对于本题,我们选择=1.4o将数据代入上式，得:=08 40 103§m 二30.2mm\1.4 汉20X06查表得公称直径：d=34m m,则螺距p=6mm，中径d2=31.00mm，小径d3=27.00mm。

由配合关系可以得到螺母的基本尺寸：小径D1=28.00mm，中径D2= d 2=31.00mm ,大径D4=35.00mm。

3.1.2、自锁性的验证螺纹的几何参数确定后，对于像千斤顶这种有自锁性要求的螺旋副，还应该校核螺旋副是否满足自锁性条件，即：屮兰®v = arctan ------ = arctanf vcosP其中：=arctan^，查表得f =0.09兀d代入公式后，即是验证：0.9cos :其中tan，尸60.062, 一：=3.547 ：, -09 0.^ : 0.902 ,明兀兀31 cosP 0.998显然，满足自锁性要求。

3.1.3、螺杆强度的验证对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。

强度计算方法参阅教材公式(5-47),其中T= F f v空=40 103一009361N2 cos3.547°查手册，45钢，匚s=355MPas c s 355［；「］= —= - = MPa, F=40KN , d3=27.00mm，代入上式, 3~ 4 3 3得：4 40 103二(27.00 10 ")2、2+ 3.60 x 103l0.2"27.00>d0」)3=106.3MPa <355=118.7MPa3Dis- (L?-LlQd图中，D13= (1.7~1.9)x d=61.00mm3.1.4、螺杆稳定性的验证对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力F大于某一临界值时, 螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。

因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力 F （单位为N）必须小于临界载荷F cr （单位为N ）。

则螺杆的稳定性条件为:卡-S s上式中S s为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋如千斤顶, S s=3.5~5.0 ;本实验中我们取S s=4.0。

S cr称为螺杆稳定性的计算安全系数。

F cr为螺杆的临界载荷：2厂 _ 二EI螺杆的临界载荷F cr与柔度s有关，’s='s二一，^1■为螺杆的长度系数，与螺杆的端i部结构有关，I为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取I = H+5t+（1.4~1.6）d,i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=「d2/4,则I d ! i :A 4 I 为螺杆危险截面的轴惯性矩：.二 d ：4I , mm64当螺杆的柔度-s v 40时，可以不必进行稳定性校核。

计算时应注意正确确定3.1.5、螺杆柔度(1)计算螺杆危险截面的轴惯性矩I 和i(2)求起重物后托杯底面到螺母中部的高度I I = H+5p+(1.4~1.6)d=200+5 >6+1.5 乌4=281mm查表得J=2.00 (—端固定，一端自由),E=200GPa= 将以上数据代入临界载荷条件，得:3.2、螺母3.2.1、螺母设计与计算二d 2。