螺旋千斤顶

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《螺旋千斤顶》设计说明书

学生姓名：

学院名称： 机械工程学院

专 业： 机械设计制造及其自动化

学 号： 3010201199

指导教师：

2012年11月18日

- 2 - 目录

一、设计目的

1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计与计算的方法；

2、运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养学生独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识解决材料的选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺等方面的问题；

3、熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。

二、目录

1、螺杆的设计与计算----------------------------------------------- 2

2、螺母的设计与计算----------------------------------------------------------------------- 5

3、螺杆稳定性验算-------------------------------------------------------------------------- 6

4、托杯的设计与计算----------------------------------------------------------------------- 6

5、手柄设计与计算-------------------------------------------------------------------------- 7

6、底座设计----------------------------------------------------------------------------------- 9

7、千斤顶的效率----------------------------------------------------------------------------- 10

三、螺旋千斤顶计算说明书

计 算 及 说 明 结 果

螺旋千斤顶主要零件有螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。扳动手柄可使螺杆在固定螺母中旋转，从而将托杯上的重物举起或放落。

设计的原始数据：

最大起重量F=45kN，最大起升高度H=200mm。

设计步骤如下：

1、螺杆的设计与计算

1）螺纹牙型

作为传动螺纹，选择矩形螺纹，且靠内径对中

配合选择H8/h8，螺纹的径向间隙很小，在强度计算时不予考

虑。

2）材料

螺杆的材料45钢。轻重载，低高速，低高精度都适宜。

3）螺纹直径

螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它

的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即： 原始数据：

F=45kN

H=200mm

矩形螺纹

配合H8/h8

材料45钢

- 3 - ][3.141Fd

式中][为螺杆许用压应力，经查阅，45钢的屈服极限

MPa355s ，取安全因素S=2.5，得：

MPaSs142][。

mmd9.22142450003.141

对于矩形螺纹，先根据经验公式求得螺距P的近似值

41dP＝=5.72mm，然后参照梯形螺纹标准，取P=6mm。螺纹

牙高度h=P/2=3mm。 故螺杆直径 ：

mmdPd19.2869.22

圆整后取数d=32mm。mmPdd261。

4）自锁验算

当量摩擦角

2cosarctan'

由于螺杆材料为45钢，螺母接下来取锡青铜

故取10.0，又因为0，所以求得

711.50cos10.0arctan'

螺纹中径 mmdd292d12

螺纹中径升角768.3296arctanarctan2dnP

满足 1'

所以，满足自锁条件，自锁可靠。

5）螺杆结构

螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需加大直

径，其结构见图2。

MPa142][

h=3mm

d=32mmmmd261

711.5'

mm29d2768.3

1'

满足自锁条件

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图2

手柄孔径kd根据手柄直径pd确定， 5.0pkddmm（手柄

设计时给出）。

为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比1d

小约0.2~0.5mm（选0.5），退刀槽的宽度取为

1.5P=1.56=9mm。所以，退刀槽尺寸可表示为：95.25

为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部有倒角C2。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钢制挡圈，挡圈

用螺钉固定在螺杆端部。挡圈尺寸为h=8mm，d=40mm。 螺

钉d=0.2532=8mm，所以选用GB/T68-2000 M816，

L=20mm的开槽沉头螺钉。

6）螺杆的强度校核

螺杆工作时承受轴向压力F和转矩T的联合作用，根据第四

强度理论求出其危险截面的当量应力,令其满足

][)2.0(34323122122dTdF）（

其中，T=)'tan(2d2F=4529/2tan(711.5768.3)

=108.95(Nm)

退刀槽

95.25

挡圈h=8mm

d=40mm

螺钉M816



a3.100MP符合强度要求

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a3.100026.02.095.1083026.04500042322MP）（）（

][=142MPa

所以符合强度要求。

2、螺母的设计与计算

1）材料

锡青铜 ZCuSn10Pb1 耐磨性好，中等精度重要传动

2）螺纹圈数Z和螺纹高度H’

螺纹圈数Z和螺母高度H’ 螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙

间压力条件求出，即

][d2phFZ

其中螺纹中径mm29d2，螺纹牙高度h=3mm，螺纹牙表

面许用压强取 [p] =25MPa，带入求得

586.62529345000Z

故取Z=7。满足Z10。考虑到退刀槽，实际螺纹圈数

Z’=7+1.5=8.5。

螺母高H’=Z’P=8.56=51mm。

螺母具体尺寸见图3.

图3

材料

锡青铜

Z=7

H’=51mm

mm4.54Dmm72.701D

- 6 - 其中mm4.54)8.1~6.1(dD（系数取1.7），

mm72.70)4.1~3.1(1DD（系数取1.3），

mm173'Ha。

3）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/n7。螺母下端和

底座孔上端均加工出倒角，倒角尺寸为C2。同时安置紧定螺

钉防止螺母转动，根据起重45kN，紧定螺钉选用

GB/T71−1985 M8

3、螺杆稳定性验算

计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度l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

dHHl)6.1~4.1(2/'273.5mm (系数取1.5)

细长杆稳定性临界载荷 22cr)(lEIF

在此处，2，经查阅E=210kMPa. I=484110243.264md.

带入数据得：22cr)(lEIF=155.4kNF

所以，满足条件，螺杆稳定

4、托杯的设计与计算

托杯用来承托重物，用碳钢Q235模锻制成，其结构尺寸见

图4。其中mm2.19)7.0~6.0(2dD（系数取0.6）；

mm8.76)5.2~4.2(3dD（系数取2.4）。

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

2D的配合可取H11/a11。

mm17a

紧定螺钉

M8

273.5mml

NFk4.155cr F

螺杆稳定

mm2.192Dmm8.763D

配合H11/a11