千斤顶设计.doc

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 XXXXX 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 41.1、托杯、底座和手柄材料的选择 41.2、螺母和螺杆材料的选择 4二、螺纹类型的确定 42.1、螺纹的选择 4三、零件尺寸的计算 53.1、螺杆 5、螺杆直径及螺纹的计算 5、自锁性的验证 6、螺杆强度的验证 6、螺杆稳定性的验证 7、螺杆柔度 83.2、螺母 8、螺母设计与计算 8、螺母螺纹牙的强度计算 8、安装要求 93.3、托杯的尺寸计算 93.4、手柄 10、手柄的设计与计算 10、结构 113.5、底座设计 11参考文献： 12设计任务书设计题目：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：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。

一、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Q2351.2、螺母和螺杆材料的选择表1-2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）作为螺母的材料二、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α=30º，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d2求出d2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：对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P,则：[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=1.4将数据代入上式，得：查表得公称直径：d=34mm，则螺距p=6mm，中径=31.00mm，小径=27.00mm由配合关系可以得到螺母的基本尺寸：小径=28.00mm，中径==31.00mm，大径=35.00mm3.1.2、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： 代入公式后，即是验证： 其中=，，， 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)，≤[s]其中T= 查手册，45钢，=355MPa[s]===MPa，F=40KN，=27.00mm，代入上式，得： =106.3MPa=118.7MPa图中，=（1.7~1.9）×d=61.00mm（1.4~1.6）×d=45.00mm3.1.4、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（单位为N）则螺杆的稳定性条件为：上式中为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋如千斤顶，=3.5~5.0；本实验中我们取=4.0称为螺杆稳定性的计算安全系数为螺杆的临界载荷：螺杆的临界载荷与柔度有关，=，m为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l＝H+5t+(1.4~1.6)d，为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=pd12/4，则I为螺杆危险截面的轴惯性矩：当螺杆的柔度＜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iI===2.6==6.75mm（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度ll＝H+5p+(1.4~1.6)d =200+5×6+1.5×34=281mm查表得=2.00（一端固定，一端自由），E=200GPa将以上数据代入临界载荷条件，得：所以，==4.03.2、螺母、螺母设计与计算根据课本中的说明，螺纹的高度上文中已经说明，=1.4，=31mm，所以=44mm而螺纹工作圈数n=7.2，取8圈需要说明的是，螺纹的工作圈数不宜超过10圈，8圈显然是符合这一要求的螺母螺纹牙的强度计算螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度如图所示，如果将一圈螺纹沿螺母的螺纹大径D处展开，则可看作宽度为πD的悬臂梁假设螺母每圈螺纹所承受的平均压力为，并作用在以螺纹中径为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面a-a的剪切强度条件为螺纹危险截面a-a的弯曲强度条件为经计算，又经查表得[]=35MPa，[]=50MPa，对比可知均满足强度要求安装要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面间的配合常采用或等配合。

为了安装简便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6～12mm 螺母的相关尺寸计算 查手册D=d+1=35mm内螺纹小径D1=d-7=28mm D3= (1.6~1.8)D =1.7×35=59.5mmD4= (1.3~1.4)D3 =1.3×59.5=77.35mm H=44mm a=H/3=44/3=14.5mm3.3、托杯的尺寸计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图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，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当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度 ≤[p] （式1-1）式中：[p]——许用压强，应取托杯与螺杆材料[p]的小者D10=(2.6~3.0)d =3.034=100.00mmD11=(0.6~0.7）d=0.6534=22.1mmD13=(1.7~1.9)d=1.834=61mmD12=D13-3=58mm（1.5~1.8）d=40.00mm 故 ≤[] ([]>23Mpa)= ，满足要求。

3.4、手柄3.4.1、手柄的设计与计算 千斤顶在工作时，需要在手柄上作用一定的外力，以使螺纹旋转，以推动托杯上重物的升高手柄在受力时，相当于悬臂梁收单一径向轴端的外力的情况，需要同时校核手柄的剪切应力与轴向应力，即前文已经确定，手柄的材料选择Q235于是，查表得[]=170MPa, =100MPa.将已知数据代入上式，并根据千斤顶本身的工作性质确定手柄的长度L=1000mm，直径=30mm、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（图1―6），并用螺钉或铆合固定图中尺寸： =7mm (6~8)= 8=28mm3.5、底座设计底座材料常用铸铁HT150及HT200，我们选择HT150铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1∶10的斜度底座结构及尺寸如图. 图中 H1=H+（14～28）mm =200+20=220mm H-a=44-14.5=29.5mmD=d+1(查手册) =34+1=35 D6=D3+（5～10）mm =61+6=67mmD7=D6+=67+=111mmD8= ==194.0mm取10mm，则S=×（1.5~2）=20mm式中：[s]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。

对于木材，取[s]p=2~2.5MPa参考文献：[1]濮良贵、纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.[2]马兰.机械制图[M]北京：机械工业出版社，2007.[3] 孙恒.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.。