螺旋千斤顶的设计

四川大学锦城学院千斤顶毕业设计1设计任务书设计题目:螺旋千斤顶的设计设计要求：1. 设计一人力驱动的螺旋干斤顶，其轴向承载能力为 f=60000N,要求提升高度为 h=150mm ;要求耐磨性好，螺毋材料为 ZCUSN10-1（铸造锡青铜：强度高、耐磨性好、耐腐蚀、易于加工）,采用梯形螺纹。2. 使用 AOUTCAD 绘画装配图、零件图。设计进度要求：1. 资料查阅（资料查阅要有 2-3 篇外文文献，10 篇以上中文文献） 、社会调查等，开展毕业论文（设计）开题工作。提交文献综述报告报告。2013.9.102. 完成外文资料翻译、论文（设计）提纲工作，并组织期中检查，提交外文资料翻译。2013.9.173. 组织开题报告会，提交开题报告书。2013.10.84. 完成论文（设计）2/3 工作量，提交中期进度报告 2013.10.225. 完成初稿并提交指导教师审阅。2013.10.30论文（设计）修改与定稿。2013.11.10摘要本文从螺旋干斤顶的零部件的没计与选材等多方面，阐述了它设计的个过程。龙其在工艺规程设计中，运用了大量的科学加工理论及计算公式，对它进行了精确地计算:由于螺旋千斤顶是一种小型的起重设备，体积小方便携带，造价成本低，所以在日常生活中被广泛应用。液压传动的基本原理是实现机械能与液压能的相互转换，而液压千斤顶是典型的利用液压传动的设备之一，它具有的结构紧凑、体积小、重量轻、携带方便、性能可靠等优点，适合于于流动性起重作业，是维修汽车、拖拉机等理想工具。本设计结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作，具有很强的适用性，实用性、经济性。本设计主要是对液压缸设计，杆件的校核等。通过本设计进一步对加深液压传动系统设计的理解。本设计既是产品开发周中的关键环节，有贯穿产品开发过程的始终。设计决定了实现产品功能和目标的方案，结构和选材.制造方法以及产品运行，使用和维修方法。现代机械产品的要求比传统机械产品高得多，因而在产品开发和改进过程中只有全面深入的运用现代设计理论，方法和技术才能满足社会对现代机械产品愈来愈苛刻的要求，提高其市场竟争能力。本设计按照老师给定数据，经大量的资料查阅后，由计算到论证，再到选材和设计。经过此次设计能够深入了解螺旋千斤顶的工作原理，也能够及时巩固所学知识。四川大学锦城学院千斤顶毕业设计2关键词：液压传动；液压传动系统；液压千斤顶；液压缸；杆件。SummaryThis article from the top of the spiral dry pounds of spare parts, and many did not count with the selection to explain its design a process. Long in the process planning, the use of a large number of scientific theories and formulas processing, it has been accurately calculated: Because screw jack is a small lifting equipment, small size and easy to carry, cost, low cost, so is widely used in daily life.The basic principle of the hydraulic drive is to achieve mechanical energy and hydraulic energy conversion, and hydraulic jacks are typically one of the devices using hydraulic transmission, it has a compact structure, small size, light weight, easy to carry, reliable performance, etc., suitable for Yu mobility lifting operation, is the maintenance of cars, tractors and other ideal tool. The rugged design of structural lightweight, flexible and reliable, one person can carry and operate, has strong applicability, practicality, economy. This design is a hydraulic cylinder design, the calibration of the lever. Through the design further deepen the understanding of hydraulic system design.The design of both the product development cycle in the key, there has always been throughout the product development process. Design decision to implement product features and objectives of programs, structure and material selection. Manufacturing method and product operation, use and maintenance methods. The requirements of modern machinery products is much higher than traditional mechanical products, which in the process of product development and improvement only thorough and comprehensive use of modern design theory, methods and techniques to meet the modern society increasingly demanding mechanical products, improve its market competitive ability.This design according to the given data, the teacher after a large number of references, the calculation to the argument, and then to select material and design. Through this design can deeply understand the working principle of the screw jack can timely to consolidate what they learned.Key words: hydraulic transmission; Hydraulic drive system; Hydraulic jack. The hydraulic cylinder; Bar.四川大学锦城学院千斤顶毕业设计3目录摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 千斤顶的发展与发展趋势. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 千斤顶的概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.1 千斤顶的种类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.2 螺旋千斤顶的定义，分类及原理. . . . . . . . . . . . . . .3 螺旋传动的设计与计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.1 螺旋传动的应用和类型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.2 螺旋传动的结构和用途. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.3 螺旋传动的计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.4 螺旋传动的设计和选材. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.5 螺旋机构耐磨性的计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.6 螺母螺纹牙的计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.7 螺杆强度和稳定性的校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.7.1 强度的校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.7.2 稳定性的校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.8 自锁性的校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .四川大学锦城学院千斤顶毕业设计44 千斤顶的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.1 选择材料. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.2 耐磨性计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.3 螺母外部尺寸设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.4 手柄设计计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.5 螺杆稳定性校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 螺旋千斤顶图纸的绘制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 使用千斤顶注意事项. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 设计总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .四川大学锦城学院千斤顶毕业设计51.千斤顶的发展与最新发展趋势千斤顶起源于 20 世纪初的英、美、德等国家，在逐步发展中工艺逐渐成熟。因其具有抗腐蚀、耐高温、强度高、表面精美、百分之百可回收等无与伦比的良好性能，被广泛应用于建筑、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，并且逐渐被人们所接受，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。早在 20 世纪 40 年代,卧式千斤顶就已经开始在国外的汽车维修部门中使用，但由于当时在设计和使用上的原因，其尺寸较大，承载量较低。后来随着社会需求量的增大以及千斤顶本身技术发展，在 90 年代初国外绝大部分用户已以卧式千斤顶替代了立式千斤顶，年代后期研制出了充气千斤顶和便携式液压千斤顶等新型千斤顶展。而我国的千斤顶产业发展进步较晚，建国以来到改革开放前，我国千斤顶的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。由于历史的原因,直到 1979 年才接触到类似于国外卧式千斤顶。但是上世纪九十年代后，我国千斤顶产业进入快速发展期，千斤顶需求的增速远高于全球水平我国的工程千斤顶产业得到快速持续发展，成为全球千斤顶生产增长最快和千斤顶消耗量最大的国家之一。同时九十年代后期起，我国太钢、宝钢以及宝新、张浦等国有和合资企业通过引进和技术改造，先后建成了一系列千斤顶生产线，千斤顶工艺技术装备达到国际先进水平，千斤顶生产初具规模。与国外的差距在不断缩小。经过几十年的发展，我国的千斤顶就外观美丽，使用方便,承载力大,寿命长等方面,都超过了国外的同类产品, 并且迅速打入欧美市场。现在，由于自动化技术的迅速发展和用户需求观念的变化，促使了千斤顶向着智能化、短小化时尚化、轻薄化、人性化发展。2.千斤顶的概述千斤顶，英文（Jack）是一种起重高度小(小于 1m)的最简单的起重设备。它有机械式和液压式两种。千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶作为一种使用范围广泛的工具，采用了最优质的材料铸造，保证了千斤顶的质量和使用寿命。千斤顶分为机械千斤顶和液压千斤顶两种，原理各有不同。从原理上来说，液压千斤顶所基于的原理为帕施卡原理，即：液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。机械千斤顶采用机械原理，以往四川大学锦城学院千斤顶毕业设计6复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。但不如液压千斤顶简易。千斤顶又叫举重器、顶重机、顶升机等，是一种用比较小的力就能把重物顶升、下降或移位的简单起重工具，也可以用来校正设备安装的偏差和构件的变形等。千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作千斤顶是用刚性顶举侧作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备，千斤项的项升高度一般为 400mm ，顶升速皮一般为 1035mm/min，起重能力最大可达 500t。2.1 千斤顶的种类1.分离式液压千斤顶 2. 超薄型液压千斤顶 3. 超薄型液压千斤顶 4. 单作用薄型千斤顶 5. 中空式液压千斤顶 6. 自锁式液压千斤顶 7. 立卧两用千斤顶 8.立式油压千斤顶 9. 螺旋式千斤顶 10. 卧式液压千斤顶 11. 双节液压千斤顶千斤顶的种类大概有液压千斤顶、螺旋千斤顶、爪式千斤顶和单动式千斤顶。液压千斤顶适用于重物顶升、机械拆卸、桥梁及船舶修造、设备校调、基础沉降、静力压桩、非开挖工程用液压顶管机、设备维修等作业，配合专用工具，可实现压套、压轴和压轴承等装配作业。液压千斤顶可以单独使用，也可多个液压顶同时通过分流阀一起使用。我公司生产的液压千斤顶，具有输出力重量比大、可以通过高压胶管实现远距离操作。液压千斤顶安装有安全阀及保压装置，卸压阀防止超负载使用，以利于安全操作。液压千斤顶起到多重保护作用，可承受的偏载负荷达液压油缸额定吨位的。螺旋千斤顶它结构紧凑，体积小，重量轻，携带方便，螺旋千斤顶广泛适用于工厂仓库、桥梁、码头、交通运输和建筑工程等部门的起重作业。不锈钢爪式千斤顶主要应用于食品，精密工厂，无尘车间，医疗器械生产等领域单动式千斤顶产品优点：产品体积小。产品自重量轻。产品携带方便。产品起重量大。产品操作简单。单动式千斤顶适用于狭小的工作空间，产品广泛用于钢铁制造，造船，电力，石油，化工，铁路，矿山，桥梁，机械等行业中2.2 螺旋千斤顶的定义，分类及原理螺旋千斤顶是千斤顶的一种，又称机械式千斤顶。主要是由螺杆、手柄、底座、螺套、旋转杆、当环、托杯的零部件组装而成的。普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，构造简单，但传动效率低，返程慢。自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用，装有制动器。放松制动器，重物即可自行快速下降，缩短返程时间，但这种千斤顶构造较复杂。螺旋千斤顶又称机械千斤顶，是一种采用机械原理，以往复扳动手柄，拔爪四川大学锦城学院千斤顶毕业设计7即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。 构造简单、重量轻、便于携带，移动方便。螺旋千斤顶分为：固定螺旋千斤顶、LQ 型固定螺旋千斤顶和移动式螺旋千斤顶三类。 （1）固定螺旋千斤顶有普通式和棘轮式两种，在作业时，未卸载之前不能作平面移动；（2）LQ 型固定螺旋式千斤顶结构紧凑、轻巧，使用方便。它有棘轮组、大小齿轮、升降套筒、锯齿形螺杆、主架等组成；当往复搬动手柄时撑牙推动棘轮组间歇回转，小锥齿轮带动大锥齿轮，使锯齿形螺杆旋转，从而使升降套筒上升或下降。由于推力轴承转动灵活，摩擦力小，因而操作灵敏，工作效率高。(3)移动式螺旋千斤顶是一种在顶升过程中可以移动的千斤顶 , 在作让时，它的移动主要是靠其底部的水平螺杆转动，从而使顶起或下降的重物连同千斤顶一同做水平移动。因此，移动式螺旋干斤顶在设备安装施工中用来就位使很使用。3.设计题目的结构和用途3.1 螺旋千斤顶设计条件设计一人力驱动的千斤顶，其轴向承载能力 F=60000N,要求提升高度为150mm，要求耐磨性好3. 2 螺旋传动的结构和用途按照螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动(简称滑动螺旋)、滚动摩擦螺旋传动( 简称滚动螺旋) 和静压力滑动螺旋传动(简称静压力螺旋)。滑动螺旋传动又分为普通滑动螺旋传动和静压力螺旋传动，且应用较广，其特点是结构简单，制造方便，成本低;易于实现自锁;运转平稳。缺点在于当低速或进行运动微调时可能出现爬行现象;摩擦阻力大，传动效率低(一般四川大学锦城学院千斤顶毕业设计8为 30%50%）螺纹(通常采用梯形螺纹和锯齿形螺纹)有侧向间隙，反向时有空行程;磨损较大。广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构，如此次设计过程中千斤顶的传力螺旋。滚动螺旋也称滚珠丝杠，其特点是摩摩擦阻力小，传动效率高(90%以上);运转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动;螺旋副经调整和预紧可实现高精度定位精度和重复定位精度;传动具有可逆牲，如果运用于禁止逆转的场合，需一要加设防逆转机构；不易摩擦，使用寿命长。缺点为结构复杂，制造困难;抗冲击能力差。应用于精密和数控机床、测试机械、义器的传动和调整螺旋，车辆、飞机上的传动螺旋。滚动螺旋传动特点:传动效率高，传动精度高，起动阻力矩小，传动灵活平稳，工作寿命长。滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为:内循环:滚珠始终和螺杆接触，两个封闭循环回路有两个反向器，三个封闭循环回路有三个反向器。特点:流动性好，效率高，经向尺寸小。外抓环:分离，工艺性好，分为螺旋式，插管式，挡珠式。静压螺旋传动螺杆与螺母被油膜隔开，不直接接触。具有摩擦阻力小，传动效率高达 99%);螺母的结构复杂;运转平稳，无爬行现象 ;传动具有可逆性(不需要时应加设防逆转机构); 反向时无空行程，定位精度高，轴向刚力大; 磨损小，寿命一长等优点。其缺点为结构复杂，制造较难，需要一套力稳定，供油系统要求高。应用于精密机床的进给、分度机构的传动螺旋。4.螺旋千斤顶结构尺寸设计4.1 螺杆的设计与计算螺杆材料的选择选择 45 钢，查设计手册 =360Mpa；为了提高耐磨性，螺母选较软的材料锡青铜 ZCuSn10-1,由查表可知刚对青铜低速时，对人力驱动可提高 20%，所以=(1825)120%=21.630Mpa，=25Mpa，螺母为整体螺母。另对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布均匀，螺纹圈数不宜过多,所以，=1.22.5，取 =1.5。螺杆螺纹类型选择梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角 =30 0，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按 GB5796.186 的规定。确定螺杆直径(1)取 =1.5(2)求 d2由设计公式： 2hFP p梯形螺纹： ，则：0.5四川大学锦城学院千斤顶毕业设计9=0.820.8pFd m325.160查手册得：公称直径： =40mm 螺距： =7 螺纹中径： 36.5p2d螺纹小径： 32mm 螺纹大径： =41mm3dD(3)计算螺母高 HH=d2=1.536.5=54.75mm（4) 计算旋合圈数 zz= = =9.12510 取 z=9P675.4(5) 校核螺纹副自锁性=arctan = arctan = arctan = 3.002dS2dnP5.3614.由表查得摩擦系数 的值：0.080.10, v=arctan0.08=4.57,v,满足自锁条件。f1)螺母螺纹牙强度校核查表得青铜螺母螺纹牙许用弯曲应力 =4060Mpa，许用剪切应力 =3040Mpa ，梯形螺纹螺纹牙根宽度 b=0.65P=0.656=3.9mm，梯形螺纹螺纹牙工作高 h=0.5P=0.57=3.5mm(1) 弯曲强度校核= = =35.75 合格zDbFh2329.341.9560(2) 剪切强度校核= = =13.28 合格z.2)螺杆强度校核(1) 由表查得螺杆许用应力 ：= = =120Mpa3s60(2) 螺杆所受转矩： T=F tan(+ )=60000 tan(3.00+4.57)2dvp25.=145520.69Nmm(3) 螺杆强度校核： ca= =2323.04dTF 23216/4.9.50314.60=40 合格四川大学锦城学院千斤顶毕业设计104.2 螺母的设计材料的选取螺母的材料有:铸锡青铜和铸铝铁青铜两种供选择，经分析，本设计采用铸锡青铜材料。螺母的结构见图 1 所示图 1 螺母结构图 1 螺母的结构结构尺寸及计算根据其材料为青铜，则其许用应力 ，则：aab p403p604M， 其挤压许用应力为： ，取其平均值为 ，拉伸许ap854.1M7用应力为： ，取其平均值为 41.5Mpa92.382.0b(1)计算确定 3D螺母悬置部分受拉伸和扭转联合作用，为计算简单，将 F 增大 30%，按拉伸强度计算得：= 4)(3.12DF式中， 为螺母材料的许用拉伸应力，可取 =0.83 ，由查表取b=50Mpa,因此 =0.83 =41.5Mpa,故：b b四川大学锦城学院千斤顶毕业设计11D3 = =63.88mm26.1F2415.60.1取 =65mm3(2) 确定 和 a4=（1.31.4）D 3 （1.3 1.4）65=84.591mm 取 =86mm44Da=20mmmHa25.187.3(3)校核凸缘支承表面的挤压强度，强度条件为：= =6.577 合格234DFp26.0P（4）校核凸缘根部弯曲强度： p= = 合格WM/)(234a Mpapa5015.230514.3)68( （5）校核凸缘根部剪切强度，强度条件为：= DF3式中，螺母材料的许用切应力=35Mpa故：= 合格Mpaa70.1426514.034.3 底座的设计底座材料常用铸铁（HT150 及 HT200） ，为了适用于重载低速等情况，因此选择HT200 为底座材料。铸件的壁厚 不应小于 812mm，这里取 10mm。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 110 的斜度。底座的结构简图如图 2 所示：四川大学锦城学院千斤顶毕业设计12图 2 底座结构及尺寸底座内外直径的选择 mmlH17025)2814(a305dD6)(36 m1057517，取 mFP 85.124.34278 D128式中： p底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取 p=Ma5.24.4 手柄设计计算 手柄的结构可供选择的材料有 , 和 ,在本次设计中，选用材料 。3A45H3Aa) 确定手柄长度手柄上的工作转矩为四川大学锦城学院千斤顶毕业设计13T=FHLH=T1+T2= 2032tandDfpdFcv式中，T1、T2 分别为螺纹副摩擦力矩及拖杯与接触面摩擦力矩（Nmm）；=0.15 为拖杯与支承面的摩擦系数；D 0为托杯底座与支承面接触部分外径cf（mm），由经验公式 D0=（1.61.8）d 确定，取 D0=68mm；d 0为托杯底座与支承面接触部分内径（mm），取 d0=24mm,FH 为手作用在手柄上的力（N）,如一人连续工作，手作用力通常取 FH=150200N,取 FH=180N；L H为手柄有效长度（mm）。故 180 L H= 234-6815.0327.40.3tan5.6021。得 L H=2046 mm b)确定手柄直径 dk选手柄材料为 45 钢, S=355MPa,许用弯曲应力=237178Mpa，取 =200 Mpa。25.1sbb手柄的弯曲强度条件为: b= bkHHdLFW32因此， ，取mdk 574.620183k0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 3） ，并用螺钉或铆合固定。四川大学锦城学院千斤顶毕业设计14图 3令 dk=dp图中尺寸： dk=10 mm31dk+(68)= dk+8=38mm托杯其他部分尺寸为托杯高 h=(0.81)D 0=54.468mm 取 h=60mm铰支头高 h1=(1.82) d K =2460mm 取 h1=30mm4.5 托杯设计托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。为了使托杯与重物良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托盘表现制有切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应安有挡圈。由于托杯在起重时不转动，因此，托杯底部与螺杆接触面有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面要加注润滑剂，另一方面还需限制接触面间比压，许用压力 可取 。托杯结构及尺寸如图 4pp20152/mN四川大学锦城学院千斤顶毕业设计15图 4 托杯结构及尺寸 dD)5.24(10 m9804.7626)9.(13 7.1422Dm93,满足条件4)(21Fp426.0Mpa71.85.螺杆稳定性校核5.1 计算柔度 = iL螺杆一端固定，一端自由，长度系数 =2；螺杆最大受力长度 L 由起重高度 l、螺母高 H、铰支头高 h1 及螺杆轴向预留余量决定 ， 其中=1.5d.因 L= +H+h1+= ,螺杆危险截面惯性半径 i=l m75.29405.137.540mm 8432d= =iL6.38.5.2 计算临界载荷四川大学锦城学院千斤顶毕业设计16mdI 76.514632.43因为 =95 8590