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轿车用螺旋式千斤顶【机械毕业设计含3张CAD图+说明书1.7万字40页】

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第二级装配14.PDF---(点击预览)

第二级螺母A4（4）.PDF---(点击预览)

第二级套筒（6）.PDF---(点击预览)

第一级装配（13）.PDF---(点击预览)

第一级螺母28（3）.PDF---(点击预览)

第一级套筒（5）.PDF---(点击预览)

底座A4（11）.PDF---(点击预览)

小锥齿轮与外壳装配（15）.PDF---(点击预览)

小轴（12）.PDF---(点击预览)

外壳（10）.PDF---(点击预览)

8 6活动销A4(7).PDF---(点击预览)

35 2.5锥齿轮A4（8）.PDF---(点击预览)

28丝杆A4（2）.PDF---(点击预览)

14 2.5锥齿轮A3（9）.PDF---(点击预览)

14 2.5锥齿轮.SLDDRW

28丝杆1.SLDDRW

35 2.5锥齿轮.SLDDRW

8 6活动销.SLDDRW

A4图纸.SLDDRW

外壳.SLDDRW

小轴.SLDDRW

小锥齿轮与外壳装配.SLDDRW

底板.SLDDRW

总装.bak

总装.SLDDRW

第一级套筒.SLDDRW

第一级螺母28.SLDDRW

第一级装配.SLDDRW

第二级套筒.SLDDRW

第二级螺母.SLDDRW

第二级装配.SLDDRW

手柄

手柄1-算例 1.CWR

手柄1-算例 1.LOG

手柄1-算例 2.CWR

手柄1-算例 2.LOG

手柄1-算例 2.PC0

手柄1-算例 2.SL3

手柄1.SLDPRT

手柄2.SLDPRT

手柄3.SLDPRT

手柄4.SLDPRT

手柄5.SLDPRT

手柄6.SLDPRT

手柄试装.SLDASM

摇手.SLDASM

摇手总装.SLDASM

28丝杆.DWG

35 2.5锥齿轮（1）.dwg

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关键词：: 轿车螺旋式千斤顶机械毕业设计 cad 说明书仿单 40

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中文摘要

ABSTRACT

…………………………………………………………………(1)

…………………………………………………………………(2)

第一章概述…………………………………………………… …………………(3)

1.研究意义………………………………………………………………………(3)

2.国内外研究现状………………………………………………………………(4)

第二章设计原理及方案选定 …………………………………………(5)

1.设计原理…………………………………………… …………………………(5)

2.方案的选定……………………………………………………………………(5)

第三章两级螺旋式千斤顶的设计 ……………………………………(6)

1.螺杆设计与计算………………………………………………………………(6)

1.1 螺杆螺纹的选型 ………………………………………………………(6)

1.2 螺杆材料选定 ……………………………………………………………(6)

1.3 螺杆的尺寸设计…………………………………………………………(6)

1.3.1 耐磨性计算………………………………………………………(6)

1.3.2 螺纹自锁的验算…………………………………………………(8)

1.3.3 螺杆的强度计算…………………………………………………(8)

1.3.4 螺杆的稳定性计算 ………………………………………………(9)

2.螺母设计与计算………………………………………………………………(10)

2.1 第一级螺母材料选定……………………………………………………(10)

2.2 第一级螺母参数计算……………………………………………………(10)

2.3 第一级螺母牙纹的强度计算……………………………………………(11)

2.4 第二级螺母材料选定……………………………………………………(11)

2.5 第二级螺母参数及强度计算……………………………………………(12)

3.升降套筒的设计………………………………………………………………(13)

3.1 第一级升降套筒参数计算………………………………………………(13)

3.1.1 升降套筒的材料确定……………………………………………(13)

3.1.2 第一级升降套筒的结构设计及强度验算………………………(13)

3.1.3 第二级升降套筒的结构设计及强度验算………………………(14)

3.2 活动销轴的设计…………………………………………………………(15)

3.2.1 销轴受剪应力的计算……………………………………………(15)

3.2.2 销轴接触面受挤压应力的计算…………………………………(16)

4.锥齿轮的设计…………………………………………………………………(16)

4.1 齿轮材料的确定…………………………………………………………(17)

4.2 齿轮的精度选定…………………………………………………………(17)

4.3 齿轮的参数选定…………………………………………………………(17)

4.4 按齿面接触强度设计……………………………………………………(17)

4.5 齿面接触疲劳强度计算…………………………………………………(18)

4.6 按齿根弯曲强度设计……………………………………………………(19)

5.圆锥滚子轴承设计………………………………………………………………(20)

5.1 轴承的受力分析…………………………………………………………(21)

5.2 轴承的设计计算…………………………………………………………(22)

6.小轴的设计………………………………………………………………………(22)

6.1 小轴的介绍及材料选定…………………………………………………(22)

6.2 小轴的结构设计…………………………………………………………(22)

7.外壳设计…………………………………………………………………………(23)

7.1 外壳设计…………………………………………………………………(23)

8.底座设计…………………………………………………………………………(24)

8.1 底座的材料选择…………………………………………………………(24)

8.2 底座的结构设计…………………………………………………………(24)

9.手柄设计………………………………………………………………………(25)

9.1 手柄设计及验算…………………………………………………………(25)

第四章重要部件装配及总装……………………………………………(27)

1. 第一级及第二级套筒的装配 …………………………………………………(27)

2. 外壳及小圆锥齿轮的装配 ……………………………………………………(27)

3. 总装……………………………………………………………………………(27)

第五章重要零部件的有限元分析………………………………………(28)

结语 ………………………………………………………………………(35)

参考文献……………………………………………………………………(36)

附件

轿车用螺旋式千斤顶

摘要本文简要介绍了千斤顶的类型及国内外汽车用千斤顶的发展现状。并论述了国内常见的几款

汽车用千斤顶的优缺点。同时详细的讲解了一款两级升降结构的新型螺旋式千斤顶的设计。该螺旋

式千斤顶采用了螺母同套筒滑动做直线运动，螺杆同圆锥齿轮做旋转运动，并依靠人力来传动的便

携式微型起重装置。本装置的主要构件有梯形螺杆、两级起重套筒、活动销轴、圆锥传动齿轮、底

座、小轴以及顶板等。

本文的重点是这款千斤顶的结构设计计算，同时本文对千斤顶的关键零、部件做了简要的有限

元分析。

关键字千斤顶；螺旋式；轿车

28丝杆.jpg

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内容简介：: 6 9 +5 2 + +0 技术要求1、调质处理，表面硬度达到240除毛刺，边角倒钝罗意明20140509湘潭大学兴湘学院小锥齿轮模数 m 1 14变位系数 a 20度精度等级 10095b )用件登记零件代号15校核设计标记处数分区更改文件号签名年月日主管设计标准化批准阶段标记第张质量比例2:张 9 28 2 5 4 90 17 23 25 + 术要求1、调质处理2、去除毛刺3、数分区更改文件号签名年月日主管设计标准化批准阶段标记第张质量比例日期签字底图总号旧底图总号借(通)用件登记零件代号1:1工艺审核5共张 15 50 8 0 3 2 0140509湘潭大学兴湘学院大椎型齿轮化处理2、齿轮表面去除毛刺3、没注倒角处倒角C 张冷拉圆钢零件代号借(通)用件登记旧底图总号底图总号签字日期比例质量第张阶段标记批准标准化主管设计年月日签名更改文件号分区处数标记设计校核 3 3 3 8 余技术要求1、签字底图总号旧底图总号借(通)用件登记零件代号张比例质量第张阶段标记批准标准化主管设计年月日签名更改文件号分区处数标记设计校核湘潭大学兴湘学院15罗意明20140509 3 1 15 0 + 30 36 56 +62 60 108 3 3 16 5 102 +10 1 : 1 5 - 角倒钝2、去除毛刺3、)用件登记零件代号张热轧圆钢比例质量第张阶段标记批准标准化主管设计年月日签名更改文件号分区处数标记设计校核湘潭大学兴湘学院15罗意明20140509 1 0 15 18 8 + 2 10 0 19 20 2 技术要求1、边角倒钝2、签字底图总号旧底图总号借(通)用件登记零件代号张比例质量第张阶段标记批准标准化主管设计年月日签名更改文件号分区处数标记设计校核湘潭大学兴湘学院15罗意明20140509 30 30 42 37 20 H7 36 15 30 56 18 H7 66螺钉 6111115钢 2)用件登记零件代号20140509罗意明15湘潭大学兴湘学院校核设计标记处数分区更改文件号签名年月日主管设计标准化批准阶段标记第张质量比例1:张外壳与小锥齿轮装配注重量材料数量名称代号序号 52 70 36 除毛刺2、轴承装配后不能太松12 3 5 15 5 5 5 2 签字底图总号旧底图总号借(通)用件登记零件代号张冷拉圆钢比例质量第张阶段标记批准标准化主管设计年月日签名更改文件号分区处数标记设计校核湘潭大学兴湘学院15罗意明20140509 6 +4 44- 8均布孔及 8的孔要配做2、去除毛刺3、)用件登记旧底图总号底图总号签字日期20140509罗意明15湘潭大学兴湘学院校核设计标记处数分区更改文件号签名年月日主管设计标准化批准阶段标记第张质量比例1:张 23 + 6 8 0 80 30 7 5d 角倒钝，去除毛刺2、)用件登记旧底图总号底图总号签字日期共张比例质量第张阶段标记批准标准化主管设计年月日签名更改文件号分区处数标记设计校核湘潭大学15罗意明20140509 61 45 6 44 H7 0 17 13 4- 8均布筒上的孔要求配做2、定位销不能超出套筒外壁3、螺母底部台阶不能超出套筒外壁4、4411 青铜40购件，83 )用件登记零件代号张比例质量第张阶段标记批准标准化主管设计年月日签名更改文件号分区处数标记设计校核湘潭大学兴湘学院15罗意明20140509总计单件备注重量材料数量名称代号序号 6 +25 + 405 3 116 1技术要求1、螺孔及 6的孔要配做2、去除毛刺3、)用件登记旧底图总号底图总号签字日期张比例质量第张阶段标记批准标准化主管设计年月日签名更改文件号分区处数标记设计校核湘潭大学兴湘学院15罗意明20140509 23 + 50 + 4 5 10 7 2 质处理2、边角倒钝，去除毛刺3、)用件登记旧底图总号底图总号签字日期20140509罗意明15湘潭大学兴湘学院校核设计标记处数分区更改文件号签名年月日主管设计标准化批准阶段标记第张质量比例1:5共张 4第二级螺母 45 0 02 4- 6均布 50 H7 5钢 01 母与套筒装配时端面要求接触良好2、螺母与套筒装配后外表面要平整3、定位销不能超出套筒外壁4、装配完后要打油防锈定位销1 2)用件登记零件代号张比例质量第张阶段标记批准标准化主管设计年月日签名更改文件号分区处数标记设计校核湘潭大学兴湘学院15罗意明20140509序号代号名称数量材料重量备注单件总计毕业设计说明书题目：轿车用螺旋式千斤顶设计专业：机械设计制造及其自动化学姓号：名：指导教师：完成日期： 2014 年 5 月目录中文摘要 (1) (2) 第一章概述 (3) (3) (4) 第二章设计原理及方案选定 (5) (5) (5) 第三章两级螺旋式千斤顶的设计 (6) (6) 杆螺纹的选型 (6) 杆材料选定 (6) 杆的尺寸设计 (6) 磨性计算 (6) 纹自锁的验算 (8) 杆的强度计算 (8) 杆的稳定性计算 (9) (10) 一级螺母材料选定 (10) 一级螺母参数计算 (10) 一级螺母牙纹的强度计算 (11) 二级螺母材料选定 (11) 二级螺母参数及强度计算 (12) (13) 一级升降套筒参数计算 (13) 降套筒的材料确定 (13) 一级升降套筒的结构设计及强度验算 (13) 二级升降套筒的结构设计及强度验算 (14) 动销轴的设计 (15) 轴受剪应力的计算 (15) 轴接触面受挤压应力的计算 (16) (16) 轮材料的确定 (17) 轮的精度选定 (17) 轮的参数选定 (17) 齿面接触强度设计 (17) 面接触疲劳强度计算 (18) 齿根弯曲强度设计 (19) (20) 承的受力分析 (21) 承的设计计算 (22) (22) 轴的介绍及材料选定 (22) 轴的结构设计 (22) (23) 壳设计 (23) (24) 座的材料选择 (24) 座的结构设计 (24) (25) 柄设计及验算 (25) 第四章重要部件装配及总装 (27) 1. 第一级及第二级套筒的装配 (27) 2. 外壳及小圆锥齿轮的装配 (27) 3. 总装 (27) 第五章重要零部件的有限元分析 (28) 1. 2. 3. 活动销的静力分析 (28) 第二级螺母与螺杆配合的静力分析 (30) 圆锥齿轮副的静力分析 (32) 结语 (35) 参考文献 (36) 附件轿车用螺旋式千斤顶摘要本文简要介绍了千斤顶的类型及国内外汽车用千斤顶的发展现状。并论述了国内常见的几款汽车用千斤顶的优缺点。同时详细的讲解了一款两级升降结构的新型螺旋式千斤顶的设计。该螺旋式千斤顶采用了螺母同套筒滑动做直线运动，螺杆同圆锥齿轮做旋转运动，并依靠人力来传动的便携式微型起重装置。本装置的主要构件有梯形螺杆、两级起重套筒、活动销轴、圆锥传动齿轮、底座、小轴以及顶板等。本文的重点是这款千斤顶的结构设计计算，同时本文对千斤顶的关键零、部件做了简要的有限元分析。关键字千斤顶；螺旋式；轿车 1 of of At a of of a of a to do to on of to a a a a on of to 第一章概述生活中常常会遇到重物起重的时候，比如搬动笨重的大箱，移动各类机床设备 ,或是家用汽车的保养。当遇到这类不便于大型起重设备工作的时候，千斤顶的作用便不言而喻了。因此千斤顶在工厂，汽修厂以及公路铁路部门的应用非常广。最常见的则是汽车维修场所经常需要千斤顶来帮助工人抬起轮胎进行作业。家用汽车上也常常会备有一个小型千斤顶来帮助人们对自己的汽车做个保养或是维修，例如常见的换个备用轮胎或是检查刹车等等。随着现代化的发展，汽车时代早就来临。越来越多的人已经拥有自己的小汽车，因此汽车用千斤顶也在迅速的发展，现在的汽车用千斤顶主要是向结构小巧，外观美观，以及操作方便出发。因此也出现了很多类型的千斤顶。汽车用千斤顶主要在需要手动还是自动可分为手动式还有自动式。不管是手动式还是自动式其结构上都分为液压、机械、气压三种。常见的是液压式，液压式的千斤顶具有结构简单、操作方便、以及起重质量大的优点，最主要的缺点是不能长时间起重重物，长时间使用会有少许下滑，同时油液的泄漏会产生污染。机械式的又分为剪式以及螺旋式，剪式是小汽车上备用最常见的。该千斤顶的优点是结构小巧、质量轻。但缺点是起重质量较小、稳定性能差。另一种螺旋式的比较少见，螺旋式千斤顶主要用于重工行业，它的优点是能长时间稳定的工作、起重质量大、对外界要求低、清洁。但是缺点是体积大，外观略显笨重且效率较低。还有一种是气压式，这是一种新型千斤顶。该千斤顶的工作原理很简单，利用汽车尾气给一个皮囊充气，在皮囊中建立一定的压强从而起重汽车。显然这种千斤顶的优点是不会在起重汽车的过程中损坏汽车、起重高度高、清洁。对于气压式的千斤顶其最主要的缺点是不能够长时间支撑以及价格比较贵、其次是需要在尾气处取气源，因此取气过程本来就比较困难。纵观上述几种千斤顶可知只有螺旋式结构简单、安全可靠、清洁同时稳定性高的优点。但是由于现存的螺旋式千斤顶固有尺寸高的问题，很多汽车根本使用不了这些千斤顶。因此设计一款结构简单可靠、外观美观同时能在离地间隙在 150上使用的螺旋千斤顶是很有实用价值的。 3 国外在千斤顶方面的研究较早，早在 20 世纪 40 年代就已经开始研究卧式千斤顶。但由于当时的技术问题，卧式千斤顶的体积较为庞大，同时起重质量较小等原因发展较缓慢。但在 90 年代初，由于工业的迅速发展，对千斤顶需求量的增大以及技术的更新卧式千斤顶已经普遍使用。 90 年代末期，新型的便携式液压千斤顶以及气压千斤顶也开始推广。新型的液压千斤顶在起重质量上有很大改善，同时操作方便等优点很快占据了市场。与此同时气压千斤顶在这期间也得到了飞速的发展，它能在短时间内起重一个的汽车至 70，这惊人的效率也得到很多消费者的喜爱。但是国内在千斤顶这块的研究则是比较晚的，一直到 1979 年才开始接触到类似于卧式千斤顶的这类产品。但是进过几年的研究发展千斤顶技术，如今制造的千斤顶在性能或是外观方面已得到很大提升。部分产品质量已超过国外的同类产品。所以已有很多产品已经打入了欧美市场。 4 第二章设计原理及方案选定螺旋式千斤顶的原理是利用传力螺旋的原理，是以传递动力为主，利用较小的扭矩产生较大的轴向推力，同时传力螺纹的螺旋升角较小所以螺纹具有自锁能力。利用这样的结构能使操作者轻松的起重重达几吨甚至上百吨的重物。同时采用两级的结构使两级套筒进行力的传递，使得固有高度大大降低。这样的结构理论上能使原有一级螺旋式千斤顶的固有高度降低到原来的一半，同时能够达到一个较大的起重高度。针对于上述原理我现有以下几种方案。 1采用螺母固定螺杆旋转并上升的结构。这种结构主要是便于使用两级结构，利用一个同时拥有内螺纹和外螺纹的结构作为第二级套筒，第一级结构为一个拥有外螺纹的螺杆跟第二级配合，这样在第一级到达极限时能机械的锁紧第二级结构使得第二级继续与外壳配合产生轴向推力。这种结构不为做成两级结构的第一选择，但是由于操作者必须使用操纵杆来回搬动螺杆，很是吃力，因此操作及其不变，同时考虑到螺杆是一端固定一端自由的结构，这样的话会降低螺杆的稳定性，容易使螺杆弯曲变形，所以最终予以否决。 2采用螺杆旋转，螺母直线运动的方式。这种结构在制作两级的结构上是不太方便的，但是在螺杆稳定性方面由于是两端固定所以有很大的提高，同时如是在螺杆上固联一个传动装置，例如锥齿轮或是蜗轮蜗杆结构，这样的话有利于连续运转所以对于操作是很方便的。操作者能连续的运转螺杆，同时在锥齿轮或是蜗轮蜗杆这样的结构下能够进一步的减少操作者所需的力量。但是对于螺杆旋转螺母直线运动的结构使用两级升降结构就比较困难，这时我突然想到我们常见的雨伞结构，采用四个均布的活动销轴来均分载荷，于是两级升降的两级的方案得以解决。对比两个方案，在此选用第二种方案。下面就是针对于这种方案的具体设计及计算过程。 5（单位为则螺纹工作圈数为 = ，所以螺纹工作面上的耐磨性条件为第三章两级螺旋式千斤顶的设计 1螺杆设计与计算杆螺纹的选型用于传动的螺纹有矩形、梯形和锯齿形，常用的是梯形螺纹。梯形螺纹的牙型为等腰梯形，牙型角 = 30，由于内外螺纹是以锥面贴合因此不易松动。梯形螺纹与矩形螺纹相比，传动效率略低，但牙根强度较高，工艺性好，同时对中性要好。锯齿形螺纹牙型传动效率也比梯形螺纹高，但为非对称结构，加工成本高，对中性较差。结合以上，从经济性考虑，选梯形螺纹，它的基本牙型根据定。杆材料选定考虑到螺旋式千斤顶是人力驱动因此转速极不均匀而且较低，同时对于单个螺旋作用面受力并不大，因此从经济性考虑，以及螺杆材料的常用材料 40、 45、 55 等。该螺杆选最为常见的 45 钢。杆的尺寸设计滑动螺旋工作时，主要承受的是转矩及轴向拉力（或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间会存在较大的相对滑动。因此其主要的失效形式是螺纹磨损。所以传统螺纹设计都是按耐磨性条件确定螺杆中径 2。求出 2后，再按梯形螺纹标准选取相应公称直径 d、螺距 P 及其它尺寸。磨性计算滑动螺旋副的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状况等因素都有关系。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作表面上的压力 P，使其小于材料的许用压力 P。假如作用于螺杆上的轴向力 F（单位为 N），螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）为 A（单位为 ,螺纹中径为 2(单位为螺纹工作高度为 h（单位为螺纹螺距为 P（单位为螺母高度为 H = = 2 = 2 ( 对于矩形和梯形螺纹， h= 公称直径 d 螺距 P 中径 2 = 2 大径 4 小径第一系列第二系列 3 1 28 3 2 = 则：螺母高度 H = 2 （（式中， P为材料的许用压力，单位为值一般取对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取 = 于剖分螺母和兼作支撑的螺母，可取 = 有传动精度较高，载荷较大，要求寿命较长时，才允许取 = 4。因此在此千斤顶结构中螺母为使 = = 2 + 3 2=() + 3( )2 纹自锁的验算对于千斤顶一般要求自锁，检验螺旋副是否满足自锁的条件为： = = （式中：为螺纹中径处螺旋升角； v 为当量摩擦角； f v 为螺旋副的当量摩擦系数；（当量摩擦角 v f ，为保证自锁，螺纹中径处螺旋升角至少要比当量摩擦角小 1）。 = = = 15 15 （（所以， = 1 = 自锁性可以保证。杆的强度计算螺杆在工作时承受轴向压力（或压力） F 和扭矩 T 的作用。螺杆危险截面上既有压缩（或拉伸）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危险截面的计算应力 : 2 式中： F 表示螺杆所受的轴向压力（或压力）， N; （表示螺杆段的抗扭截面模量系数， = 1为螺纹小径， T 为螺杆所受扭矩， N 为螺杆材料的许用应力，滑动螺旋副材料的许用应力 3 4 , = 35 （此处取安全系数 S=3，又知 45 钢的屈服极限为： =355 以 8 2 T = + ) = 20 103 + 2 ( ) + 3( 2 = ( + 3( = 355 3 = 以 2 = . （ = 2 + 3 2 = ) 2 （ 20000 4 6 )2 = 故所以螺杆满足强度要求。杆的稳定性计算对于长径比较大的受压螺杆，当轴向压力 F 大于某一零界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而失效。因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向压力 F 必须小于零界载荷。故螺杆的稳定性条件为 = （式中为螺杆稳定性的计算安全系数；为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺纹 = 为螺杆的零界载荷；临界载荷安欧拉公式计算，即： 2l)2 （式中： E螺杆材料的拉压弹性模量， E = 105； I螺杆危险截面的惯性矩， I 4 ，。为螺杆的长度系数，对于一端固定一端自由的螺杆 l 为螺杆的工作长度，验证螺杆极限，即螺杆的全长 l 取 90 9 4 则有： s l i （又 i 为螺杆危险截面的惯性半径，对于圆形结构 iI A d 3 4 入公式（： s l 90 = i =840 （故不需进行稳定性校核。螺杆满足稳定性要求。综上知螺杆的基本参数为：材料为 45 钢，长度 l =90 距 P=5 型角 = 30。因此螺杆的基本尺寸见下图：图杆基本尺寸一级螺母材料选定螺母材料常选用青铜、铸铁、钢。通常设计是根据螺纹滑动速度以及承载大小来确定选用哪种材料，由于千斤顶的滑动速度慢小于 3m/单圈螺纹的受力不大，故选用青铜材料一级螺母参数计算螺母高度根据螺杆参数知 H = 2 2 = 25.5 = 2 = 30.6 0 （（ = 2 所以 u= = = 为了螺纹受力均匀所以一般小于 10 故取整得 =8 所以螺母的实际高度 H=P=8 5=40 一级螺母牙纹的强度计算螺母牙纹多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母纹牙的强度。又知螺纹牙危险截面的剪切强度条件为：螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为： 6 = 其中为螺纹牙根部的厚度，于梯形螺纹， = （（为弯曲力臂， = 2 2 = 3 2 = 为螺母材料的许用切应力，为螺母材料的许用弯曲应力，由滑动螺旋副材料的许用应力知螺母使用青铜材料则 = 3040 =4060 故取 =30 =50 由计算知 = = 20000 8 = （又 =8 则 = 6 2 = 6 20000 8 = （知螺母实际高度 H=40 满足螺母牙强度。综上知螺母的基本尺寸为螺母高 H=40 距 P=5 二级螺母材料选定由上知螺母材料常选用青铜、铸铁、钢。由于螺旋式千斤顶是依靠人力驱动的额，所以螺旋副之间的滑动速度会很慢。因此考虑到千斤顶的整体尺寸的要求，同时螺母材料硬度不能高于螺杆，所以此处选用与螺杆相同的材料 45 钢，不需要热处理。 112 二级螺母参数及强度计算由于滑动速度特别慢，所以不需要采用进行耐磨性计算，只需进行螺纹牙的强度计算。由知螺纹牙危险截面的剪切强度条件为： = （螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为： 6 = 其中 =螺纹牙根部的厚度，于梯形螺纹， = （为弯曲力臂， = 2 2 = 23 2 = 为螺母材料的许用切应力，为螺母材料的许用弯曲应力，又知 45 钢的屈服极限 =353 度极限 =598 安全系数 = 2；因此 = = 353 2 = （螺母材料为钢材时许用切应力许用弯曲应力即取 = 3 则有 = = ( = = = = （（（ = 6 2 = 6 20000 3 = （ = = 20000 3 = 23 （显然螺母牙纹是满足强度要求的。综上知第二级螺母的参数为 H=15 距为 P=5 12 = 一级升降套筒参数计算升降套筒主要是用来支撑重物以及导向的作用。因此对于升降套筒的主要失效形式是压溃、磨损过快还有稳定性的失效。因此需要校核升降套筒的危险截面的受压情况，以及外表面的磨损情况，针对于细长杆还要进行稳定性的验算。降套筒的材料确定由于升降套筒在第二级与第一级连接处使用活动销轴，接触面小。故升降套筒需采用高强度材料才能减少千斤顶的总体尺寸，而常用的结构件材料 40 钢、 45 钢、 40及 20此处选用常用材料 45 钢。一级升降套筒的结构设计及强度验算同理由 45 钢的屈服极限 =353 度极限 =598 知许用压应力应为强度极限除以安全系数即 : = （一般机械制造中，在静载的情况下，对塑性材料可取 = = 2 则 : = = 598 2 = 299 轴向拉伸和压时的强度计算知构件轴向拉伸或压缩的强度条件为：又查询附件【 5】知零件的详细参数故 A = 圆筒销孔键槽所以有（（ = F/A = (502 20000 442)/4 48362 = （所以套筒是满足强度要求。对于受压的细长杆还需验证其稳定性。对于套筒是一端固定一端自由，知 =2 又由第一级结构知套筒长为 l=85 所以 i13 I A （对于环形结构 I = (4 4) 64 = (504 444) 64 = 故 i I A 所以柔度 s l i 2 85 40 （显然第一级套筒是满足稳定性要求的。综上所知第一级套筒的基本参数为： D=50 mm d=44 厚 b=3 度 l=85 位销孔 7 4 活动销孔 8 7 4 二级升降套筒结构设计及强度计算由上一节知 = = 598 2 = 299 （同理由第二季套筒结构知，套筒开有宽 6 2 槽，以及直径 6 活动销孔，所以有： = （查询附件【 6】知零件的详细参数故即 A = 圆筒销孔键槽（ = F/A = 20000 (562 502)/4 4 6 3 6 2 = （显然第二级套筒的强度是足够的。同样进行稳定性的计算。计算套筒的柔度 s l i （由结构参数知第二级套筒的长为 l =105 样是一端固定一端自由，所以 14= （ 642） =16( 22) =16(562502)= 4 =2。 i = I A （ 4 4） 2 4 44 564504 （代入公式知 s l i 2 105 40 （故套筒是满足稳定性要求的综上知第二级套筒的基本参数是 : D=56 mm d=50 厚 b=3 度 l=105 位销孔 4 活动销孔 6 4 动销轴的设计活动销轴是用来连接套筒一和套筒二的活动构件，对于活动销轴主要受到两套筒形成的剪切力，以及接触面的挤压力。由于结构的限制，以及加工方便的考虑，销轴采用圆柱状。又由于接触面积的狭小，并且是几个同时受力，不免有尺寸误差而造成应力分布不均从而造成应力集中，所以材料采用强度较高的 40工而成。轴受剪应力的计算千斤顶采用两个销轴对称布置，所以受力分析知单个销轴的受力 f=F/4=5000 N，对于钢材，常取 = ( 由上知许用压应力 = 以此处取 = = 由剪切的强度条件为（（ = （查询附件【 7】知零件的具体参数代入数据有 = = 5000 62 = （故活动销轴满足剪切强度的要求。 15 轴接触面受挤压应力的计算对于销轴的接触面是受到比较大的挤压应力，为了接触面在正常的使用方式下不失效，必须进行挤压面的受力计算。挤压的强度条件是 = （又知材料的许用压应力是采用与许用剪切应力类似的方法确定的。对于钢材 = ( 其中为材料的许用压应力所以 = 理由附件【 7】可知代入数据则有（（ = = 5000 6 32 = （显然活动销轴接触面是满足挤压强度的。此螺旋式千斤顶是便携式，驱动方式是人力驱动。由网络资源知一个正常的成年男子的手臂力量是体重的 1/2，而女子大概是体重的 1/4。因此按女子的平均体重为 50 算则手臂力量为 F = 50 10 125 N （又由知螺旋副所需要的扭矩 T=此考虑到其它机构的摩擦力作用，取作用到锥齿轮的扭矩为 = 50 。所以设手柄的长度为 30 力臂 l=0.3 m。则取人的作用力 1 = 100则人能够产生的力矩所以知锥齿轮的传动比 1 = 100 30 （ u= 2 1 = 2 50 30 = （取锥齿轮的传动比 u=验算人的驱动力为 2 = = 50 = （显然此千斤顶在起重 2 吨重物时，操作者也不会很吃力。 16 2 (3) 又由上知小齿轮的扭矩 1 = 20 . (4) 选取齿宽系数 = 3 轮材料的确定对于螺旋式千斤顶由上一节便知转矩 T=50 知此千斤顶是人力驱动，显然转速是很低的。所以可知锥齿轮传递的功率并不大，所以此锥齿轮的材料均采用 45 钢。其中小齿轮采用调质处理，大齿轮采用常化处理。小齿轮的表面硬度为 240 齿轮 45 钢常化处理后表面硬度为 210 者差 30 轮的精度选定千斤顶是采用人力驱动，工作平稳，速度不高，是一般工作机械，故选用 7 级精度（轮的参数选定选取小锥齿轮齿数 1 = 14，则大锥齿轮的齿数 2 = 1 = 14 35 又因为 u = 2)且 = 1 + 2 = 90 所以 2 = () = 故 1 = 90 = 则小锥齿轮的当量齿数（（（ 1 = 1 1 = 14 = （同理 2 = 2 2 = 35 = （齿面接触强度设计试算公式有： 3 1 1 (1 ) ( ) （ (1) 确定公式内的各计算数值 (2) 试选载荷系数 =1 50 1 1 (5) 查得材料的弹性影响系数 = 2 (6) 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 17 2 = (1 3) 833 1 = 550 (7) 查得大齿轮的接触疲劳强度极限 2 = 490 （（ (8) 计算应力循环次数由于千斤顶是间歇性使用工具，从网络资源知一般汽车平均每年维修不超过 20 次，即便按 100 次计算，使用寿命为十年。又因为该千斤顶每次从最低位置升到最高极限小锥齿轮旋转的圈数为 500 圈所以可以计算小锥齿轮的使用圈数为 1 = 100 10 500 = 5 105 同理大锥齿轮的使用次数为（ 2 = 5 105 2 105 （ (9) 接触疲劳寿命系数 1 = 2 = （ 10）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得：（ 1 = 11 = 550 1 = 913 （ 2 = 22 = 490 1 = 833 （比较两值取较小者即： = 2 = 833 齿面接触疲劳强度设计（ 1）又代入数据知：（ 3 1 1 (1 ) ( ) 3 1 20 103 1 1 3 ( ) = （（ 2）计算圆周速度 v。取人的转动速度为 v= 60 r/ ：（ 3）计算载荷系数 v= 11 60 1000 = 60 60 1000 = / （根据 v = /， 7 级精度，由动

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