螺旋千斤顶毕业设计论文

1、郑州华信学院毕业设计（论文） 螺旋千斤顶设计郑州华信学院本科生毕业设计（论文）题 目： 螺旋千斤顶设计 指导教师： 琚爱云 职称： 讲师 学生姓名： 陈功 学号：1002130332专 业： 机械设计制造及其自动化 院 （系）： 机电工程学院 答辩日期： 2014年6月18日 2014年6月12日摘要本文设计的是3.5吨的螺旋千斤顶，千斤顶又称顶重机，其顶升高度一般为400mm，顶升速度一般为10-35mm/min，起重能力最大可达500t。该千斤顶主要有底座螺母，螺杆，手柄，托杯等零部件构成。设计过程中主要进行以下几个方面的工作：查阅相关机械设计资料，初步确定螺旋千斤顶的整体设计方案；确定螺

2、旋千斤顶的整体结构；对螺旋传动部分进行设计计算并进行强度校核；利用proe进行装配演示，对整体结构进行修改完善；绘制螺旋千斤顶的装配图及各零部件图；撰写学士论文。关键词：千斤顶，螺旋千斤顶，螺旋传动。AbstractThis design is 3.5 tons of screw jack. Jack is also called top heavy machinery, The jacks are base nut, screw, a handle, a cup holder and other parts. Mainly for the following aspects of the w

3、ork of the design process: consult the related mechanical design data, preliminary to determine the overall design scheme of screw jack; determine the over all structure of screw jack; the spiral transmission parts of the design calculation and strength check; assembly to demonstrate the use of PROE

4、, the whole structure is modified; assembly drawing screw jack and parts diagram; writing Bachelor thesis.Keywords: Jack, screw jack, design calculation,heavy machinery .I目录摘要IAbstractII目录III1绪论11.1引言11.2国内外千斤顶行业发展现状11.2.1国内外千斤顶行业发展现状11.2.2国内外千斤顶行业发展现状11.3工作原理21.4主要研究内容21.5研究意义22螺旋传动的设计与计算42.1螺旋传动的应

5、用的类型与特点42.2滑动螺旋传动的结构62.3螺旋传动的计算62.4滑动螺旋的结构及材料82.4.1滑动螺旋的结构82.4.2螺杆与螺母常用材料82.5耐磨性计算82.6螺母螺纹牙的强度计算92.7螺杆强度校核102.8螺杆稳定性校核102.9自锁性的校核123千斤顶的工作原理及设计133.1千斤顶的工作原理133.2螺杆的设计计算133.2.1选择材料133.2.2确定螺杆直径143.2.3螺杆强度校核153.2.4 螺杆稳定性校核163.3螺母的设计计算173.3.1选择材料173.3.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数Z173.3.3校核螺纹牙强度173.3.4螺母外部尺寸计算173.4手

6、柄与托杯的设计计算183.4.1手柄的结构设计：193.4.2托杯的设计计算193.5底座的设计204 螺旋千斤顶图形的绘制215使用千斤顶的注意事项236 结论24致谢25参考文献261绪论1.1引言千斤顶又称举重器、顶重机、顶升机等，是一种使用比较小的力就能把重物抬升、降落或移位的简单起重机械，也可以用来校正设备安装的偏移程度和构件的变形程度等。千斤顶主要应用于矿山、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件作为工作装置，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，千斤顶的顶升高度一般为400mm，顶升速

7、度一般为10-35mm/min，起重能力最大可达500t。在千斤顶的使用过程中有如下要求：1）使用前必须检查千斤顶是否正常，各部件是否灵活，加注轮滑油，并正确估计重物的重量，选用适当吨位的千斤顶，切忌超载使用。2）调整摇杆上的撑牙方法，先用手直接按顺时针方向转动摇杆，使升降套筒快速上升顶重物。3）将手柄插入摇杆孔内，上下往返搬动手柄，重物随之上升。当升降套筒上出现红色警戒线时应该立即停止搬动手柄。如需下降时撑牙调至反方向，重物便开始下降。1.2国内外千斤顶行业发展现状1.2.1国外发展情况：早在20世纪40年代，卧式千斤顶就开始在汽车维修行业中得到使用，但由于当时技术和使用的原因，千斤顶设计时

8、的尺寸和体积较大，承载量较低，使用不便。后来随着社会需求量的加大以及千斤顶本身技术的发展，在90年代初，国外大部分用户用卧式千斤顶取代了立式千斤顶。在90年代后期一些新型的千斤顶也相继出现如充气式千斤顶和便携式千斤顶。充气千斤顶由保加利亚一汽车运输研究所发明的，它由弹性的而又非常坚固的橡胶制成的。Power-RiserII型便携式液压千斤顶则可以用于所有类型的铁道车辆。另外一种名为Tcuck Jack的便携式液压千斤顶则可以用于对已断裂的货车转向弹簧进行快速的现场维修，并能完全由转向架侧架支撑住。1.2.2国内发展情况：我国千斤顶技术发展较晚，由于缺少与外国先进技术交流，所以直到1979年才接

9、触到类似国外卧式千斤顶这样的产品。但是经过我们重新对产品进行设计改造，在外观美观、使用方便、承载量大、寿命长等方面都已经超过国外同类的产品并迅速打入欧美市场。经过多年设计制造的实践，除了卧式千斤顶外，我国的千斤顶还规格齐全，还研制出了新型折叠式液压千斤顶、新型剪式千斤顶、快速升降千斤顶、多用途千斤顶、便携式电动千斤顶等等，形成了一套系列产品。随着我国汽车工业的快速发展，汽车对千斤顶的要求也越来越高；同时随着市场竞争的加剧，用户要求的不断的变化，将迫使千斤顶的设计质量要不断提高，以适应用户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶不仅要求重量轻，携带方便，外形美观，使用可靠，还会对千斤顶的进一步自动化

10、，甚至智能化都有所要求。1.3工作原理千斤顶有螺旋千斤顶和液压千斤顶等几种，原理各有不同。从原理上来说，液压千斤顶所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，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。螺旋千斤顶是通过往复扳动手柄，使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉起的功能，它是由人力通过螺旋副传动，其结构紧凑，成本较低，使用携带较为方便，能长

11、期支持重物，最大起重量已达100吨，使用更为广泛。图1.3-1螺旋千斤顶1.4主要研究内容对螺旋千斤顶的设计计算及强度校核，了解千斤顶的工作原理，结构，特点，用pro/e软件画出生成零件，并装配制作仿真动画，导出工程图。本次通过研究学习机械原理，设计出以往复扳动手柄拔抓，以推动举重螺杆旋转，从使伸降套筒获得起伸或下降达到起重拉力功能的螺旋式千斤顶，更是为了深入了解千斤顶的原理与应用。通过查阅大量文献资料，设计和绘制千斤顶各部件零件图。1.5研究意义在研究本课题时就发现在现实生活和实际生产中，我们经常会遇到一些汽车需要更换轮胎或者维修，将一些重物在没有起重装备的前情况下移动或抬起，如果仅仅靠人工

12、进行操作是相当困难的，这个时候就用到千斤顶，发挥四两拨千斤的作用。千斤顶与我们生活息息相关，比如铁路车辆检修、桥梁安装、矿山、建筑工程的支撑及车辆设备等重物的起重方面都离不开千斤顶。因此千斤顶技术的发展将直接影响到这些行业货部门的正常运作和未来的发展。本次通过研究学习机械原理，设计出以往复扳动手柄，以推动举重螺杆旋转，从而使伸降套筒获得起伸或下降达到起重拉力功能的螺旋式千斤顶，更是为了深入了解千斤顶的原理与应用。通过查阅大量文献资料，设计和绘制千斤顶各部件零件图，不仅熟悉了螺旋千斤顶的工作原理，让我也熟悉和强化了一些绘图软件的使用，同时加深了对课本中有关液压传动与机械基础理论知识的理解。其意义

13、在于：1）要求熟悉螺旋传动的工作原理，掌握螺旋传动的设计过程和方法，培养结构设计能力，初步额机械设计的一般程序；2）要求学会综合运用所学知识，培养独立解决工程的问题的能力；3）培养查阅机械设计零件手册及有关技术资料，能正确使用国家标准规范能力。282螺旋传动的设计与计算2.1 螺旋传动的应用的类型与特点螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。它具有结构紧凑、转动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点，在工业中获得了广泛应用。1）按螺杆与螺母的相对运动方式，螺旋传动可以有以下四种运动方式：（1）螺母固定不动，如图(a)螺杆转

14、动并往复移动，这种结构以固定螺母为主要支承，结构简单，但占据空间大。常用于螺旋压力机、螺旋千斤顶等。（2）螺母转动，如图(b)螺杆做直线移动，螺杆应设防转机构，螺母转动要设置轴承均使结构复杂，且螺杆行程占据尺寸故应用较少。（3）螺母旋转并沿直线移动，如图(c)由于螺杆固定不动，因而二端支承结构较简单，但精度不高。有些钻床工作台采用了这种方式。（4）螺杆转动，如图(d)螺母做直线运动，这种运动方式占据空间尺寸小，适用于长行程螺杆。螺杆两端的轴承和螺母防转机构使其结构较复杂。车床丝杠、刀架移动机构多采用这种运动方式。 （a） (b) (c) (d) (c)(d)图2.1-1 运动方式本次设计的螺旋

15、千斤顶是运用了上图（a）的运动方式，即螺母固定不动。2）按照用途不同，螺旋传动分为三种类型。（1）传力螺旋以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，工作速度较低，通常要求具有自锁能力，下图2.1-2螺旋压力机均为传力螺旋。（2）传导螺旋以传递运动为主，这类螺旋常在较长的时间内连续工作且工作速度较高，传动精度要求较高，下图2.1-3为机床进给机构的螺旋。图2.1-2 螺旋压力机图2.1-3 传导螺旋（3）调整螺旋用于调整并固定零件间的相对位置，一般不经常转动，要求能自锁，有时也要求很高精度，如带传动张紧装置、机床卡盘和精密仪表微调机构的螺旋等。本次设计的螺旋千斤顶就是

16、运用了传力螺旋这种传动类型。3) 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）和静压滑动螺旋传动（简称静压螺旋）。（1）滑动螺旋传动应用较广，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（一般为30%50%）；螺纹间有侧向间隙，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，如压力机、千斤顶的传力螺旋等。（2）滚动螺旋也称滚珠丝杠，其特点是摩擦阻力小，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

17、紧可实现高精度定位精度和重复定位精度；传动具有可逆性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防逆转机构；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、仪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。外循环：分离，工艺性好，分为螺旋式，插管式，挡珠式。（3）静压螺旋

18、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，寿命长等优点。其缺点为结构复杂，制造较难，需要一套压力稳定，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。本次设计的螺旋千斤顶就是运用了滑动螺旋传动这种传动类型。2.2 滑动螺旋传动的结构滑动螺旋传动又分为普通滑动螺旋传动和静压螺旋传动，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

19、(一般为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。（a）矩形螺纹传动螺纹也属于普通滑动螺旋传动，按牙型的不同可分为矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿型螺纹。其牙型如图2.2-1所示。（a）为矩形螺纹，牙型为正方形，牙型角其传动效率较其他螺纹高，但牙跟强度弱，螺旋副磨损后，间隙难易修复和补偿，传动精度降低。（b）为 （b）梯形螺纹梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙型角。内外螺纹以锥面贴紧不易松动。与矩形螺纹相比，传动效率略低，但工艺性好，牙根强度高对中性好。如用剖分螺母，还可以调整间隙。（c）为 （c）锯齿型螺纹锯齿型螺纹为不等腰梯形螺纹，工作面的牙侧角为，非工作面的

20、牙侧角为。外螺纹旋合后，大径处无间隙，便于对中。这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率高、梯形螺纹牙型根强度高的特点，但只能用于单向螺纹连接或螺旋传动中，如螺旋压力机。此次螺旋千斤顶的设计采用梯形螺纹传动。图2.2-1 螺纹牙型2.3 螺旋传动的计算在螺旋传动中，结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋，滑动螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉力（或压力）的作用，由于螺杆和螺母的旋合螺纹间存在着较大的相对滑动，因此，其主要失效形式是螺纹牙破损。滑动螺旋的基本尺寸通常根据耐磨条件确定。对于传力螺旋还应校核螺杆危险截面的强度；对于青铜或铸铁螺母以及承受重载的调整螺旋应校核其自锁性；对于精度传动螺旋应该校核螺杆的刚度；

21、对于受压螺杆，当其长径比很大时，应校核其稳定性；对于高速长螺杆，应校核其临界转速；要求自锁时，多采用单线螺纹，要求高效时，多采用多线螺纹。（1）一般螺旋机构的计算一般螺旋机构当螺杆转角（rad）时，螺母轴向移动的位移L（mm）为: L=S/2 (2.1) 则式中S为螺旋线导程（mm）。如果螺杆的转速为n(r/min)时，则螺母移动速度v(mm/s)为:V=Sn/60 (2.2) （2）差动螺旋机构与复式螺旋机构的计算1-机架 2-螺杆 3-螺母 4-导向杆图2.3-1 差动螺旋机构上图的螺旋机构中，螺杆1上有A、B两段螺旋，A段螺旋导程为SA（mm），B段螺旋导程为SB（mm），两者旋向相同，

22、则当螺杆转角（rad）时，螺母轴向移动的位移L（mm）为： L=（SA-SB）/2 (2.3) 如果螺杆的转速为n(r/min)时，则螺母移动速度v(mm/s)为： V=（SA-SB）n/60 (2.4)由上式可知：当A、B两螺旋的导程SA、SB接近时，螺母可得到微小位移，这种螺旋机构称为差动螺旋机构（又称微动螺旋机构），常用于分度机构、测微机构等。如果两螺旋的旋向相反，则螺母轴向移动的位移L为： L=（SA-SB）/2 (2.5)移动速度为： V（SA-SB）n/60 (2.6) 这种螺旋机构称为复式螺旋机构，适合于快速靠近或离开的场合。滑动螺旋传动工作时，螺杆和螺母主要承受转矩和轴向载荷（

23、拉力或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。滑动螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损。因此，通常根据螺旋副的耐磨性条件，计算螺杆中径及螺母高度，并参照螺纹标准确定螺旋的主要参数和尺寸，然后再对可能发生的其他失效逐一进行校核。2.4 滑动螺旋的结构及材料2.4.1 滑动螺旋的结构滑动螺旋的结构包括螺杆、螺母的结构形式及其固定和支承结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系，当螺杆短而粗且垂直布置时，如起重及加压装置的传力螺旋，可以采用螺母本身作为支承的结构。当螺杆细长且水平布置时，如机床的传导螺旋（丝杠）等，应在螺杆两端或中间附加支承，以提高螺杆工作刚度。螺母结构

24、有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。整体螺母结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的场合中使用。对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损，通常采用组合螺母或剖分螺母结构。图2-5为组合螺母的一种结构形式，利用螺钉可使斜块将其两侧的螺母挤紧，减小螺纹副的间隙，提高传动精度。传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构，只有在特殊情况下，采用左旋螺纹。2.4.2 螺杆与螺母常用材料螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。螺杆与螺母常用材料见表2.4-1。表2.4-1 螺杆与螺母常用材料螺纹副材料应用场合螺杆Q235 Q275 45 50轻

25、载、低速传动。材料不热处理40Gr 65Mn 20GrMnTi重载、较高速。材料需经热处理，以提高耐磨性9Mn2V GrWMn 38GrMoAl精密传导螺旋传动。材料需经热处理螺母ZcuSn10P1 ZcuSn5Pb5Zn5一般传动ZcuAL10Fe3 ZcuZn25AL6Fe3Mn重载、低速传动。尺寸较小或轻载高速传动，螺母可采用钢或铸铁制造，内孔浇铸巴氏合金或青铜2.5 耐磨性计算 耐磨性计算尚无完善的计算方法，目前是通过限制螺纹副接触面上的压强作为计算条件，其校核公式为 (2.7) 式中，F为轴向工作载荷（N）；A为螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积（mm）；d2为螺纹中径(m

26、m)；P为螺距(mm)；h为螺纹工作高度(mm)，矩形与梯形螺纹的工作高度h=0.5P,锯齿形螺纹高度h=0.75P;z=H/P为螺纹工作圈数，H为螺纹高度(mm)，为许用压强(MPa)，见表2.5-1表2.5-1 滑动螺旋传动的许用压强螺纹副材料滑动副速度/(mmin-1)许用压强/MPa钢对青铜低速151825111871012钢-耐磨铸铁61268钢-灰铸铁2.4612131847钢-钢低速7.513 淬火钢-青铜6121013注：4。临界载荷FC与螺杆的柔度及材料有关，根据的大小选用不同的公式计算。当时，根据欧拉公式计算，即 (2-15)式中，FC为临界载荷（N）；E为螺杆材料的弹性模

27、量（MPa），对于钢；I为危险截面的惯性矩（mm4），d1为螺杆螺纹内径(mm)；为长度系数，与螺杆端部结构有关；L为螺杆最大受力长度(mm)；i为螺杆危险截面的惯性半径(mm)，当8590时；对b380MPa的碳素钢（如Q235、Q275）： （2-16)当8590时，对b470MPa的优质碳素钢（如Q355、45）： (2-17)当40时，无需进行稳定性计算。表2.8-1长度系数螺杆端部结构两端固定0.5一端固定，一端不完全固定0.6一端固定，一端自由（如千斤顶）2一端固定，一端铰支（如压力机）0.7两端铰支（如传导螺杆）1注：用下列办法确定螺杆端部的支撑情况：采用滑动支承时：lo为支承长

28、度，do为支承孔直径，lo/do3固定。采用滚动支承时：只有径向约束时为铰支；径向和轴向都有约束为固定。当8590时，根据欧拉公式计算，即： （2.18）当8590时；对b380MPa的碳素钢（如Q235、Q275）：Fc=(304/1.12) （2.19）当8590时，对b470MPa的优质碳素钢（如355、45）：Fc=(461/2.57) （2.20）当40时，无需进行稳定性计算。式中:FC临界载荷（N）； E 螺杆材料的弹性模量（MPa），对于钢E=2.06105； I危险截面的惯性矩（mm4），I=，d1为螺杆螺纹内径(mm)； L螺杆最大受力长度(mm)； 长度系数，与螺杆端部结构

29、有关； i螺杆危险截面的惯性半径(mm)，i=。 （2.21） 2.9 自锁性的校核 对于要求自锁的螺旋传动，应校核是否满足自锁条件，即： （2.22）式中，fV为螺纹副的当量摩擦系数表2.9-1 螺旋传动螺旋副的当量摩擦系数fV（定期润滑）螺旋副材料钢和青铜钢和耐磨铸铁钢和铸铁钢和钢淬火钢和青铜0.080.100.100.120.120.150.110.170.060.083千斤顶的工作原理及设计3.1 千斤顶的工作原理 螺旋千斤顶是通过往复扳动手柄，旋转杆带动螺母、使举重螺杆旋转，从而使升降托杯获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。图3.1-1 螺旋千斤顶3.2 螺杆的设计计算3.2.1选

30、择材料设计螺旋千斤顶，已知轴向载荷F=35KN，起重高度为h=180mm，此次设计选用梯形螺纹，基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。考虑到千斤顶转速较低，单个作用面受力不大，螺杆材料常用Q235，275，40，45，55等，此处螺杆选常用的45钢。由手册查=360Mpa；为了提高耐磨性，螺母选较软的材料锡青铜为ZCuSn10P-1，由上表知钢对青铜低速时，对人力驱动p可提高20%，即p=(18-25)120%=21.630MPa，p=25MPa，螺母为整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故，此处取。3.2.2确定螺杆直径(1) 按耐磨性条件确定

31、螺杆中径d2,求出d2后，按标准选取相应的公称直径d2，螺距p及其他尺寸。根据规定对整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取，此处取。螺杆螺母材料分别取为钢青铜，查表2.5-1滑动速度为低速，对人力驱动p可提高,p=(18-25)120%=21.630MPa，p=25MPa，（摩擦系数起动时取大值，校核是为安全起见，应以起动时为准）。由f值0.08-0.1，取f=0.1,代入F=35KN,梯形螺纹，h=0.5p,已知取，则计算d2 （3.1）根据GB/T5796.3-,2005查得取标准d=26mm .由d2=D2=d-H1=d-0.5p推得p=6.74m

32、m，则p取标准值p=5mm. 牙顶间隙：ac =0.25mm基本牙型高度:H1=0.5P=2.5mm外螺纹牙高：h3= H1+ ac =2.75mm内螺纹牙高：H4= H1+ ac=2.75mm牙顶高：Z=0.25p=1.25mm外螺纹中径：d2=d-2Z=22.34mm 外螺纹小径：d1=d-2h3=20.5mm 内螺纹中径：D2=d-2Z=22.34mm内螺纹小径：D1=d-2H1=21mm内螺纹大径：D3=d+2ac=26.5mm牙根部宽度：b=0.65p=3.25mm (2) 螺纹副自锁性验算：自锁条件是式中： 为螺纹中径处升角； 为当量摩擦系数。（，式中为螺纹工作面的牙形斜角）；为当

33、量摩擦角（为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小10.）查表2.5 得（取起动时计算用最大值）故，所以自锁性可保证。3.2.3螺杆强度校核受力较大的螺杆需进行强度计算。螺杆工作时承受轴向力F及转矩T的作用。螺杆危险截面上既有压缩应力，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螺杆危险截面的计算应力，强度校核公式为： （3.2）式中: F-螺杆所受的轴向压力，N； A-螺杆危险截面的面积；,；-螺杆螺纹段的抗扭截面系数,； d1-为螺杆螺纹的小径（mm）； -为螺杆材料的许用应力（Mpa）； T-为螺杆所受转矩（N.mm）；其中扭矩式中：为螺纹中径处螺纹升角；为当量摩擦角。

34、查手册GBT699-1999.45钢的，教材表3.1-1，如下表表 3.1-1滑动螺旋副材料的许用应力项目许用应力/Mpa钢制螺杆, 为材料的屈服极限/Mpa螺母材料许用弯曲应力许用切应力青铜40-6030-40耐磨铸铁50-6040铸铁45-5540钢（1.0-1.2）0.6注：静载荷许用应力取大值。安全系数3-5，取3。故有：所以得到强度校核满足设计要求。3.2.4 螺杆稳定性校核(1) 计算柔度螺杆一端固定，一端自由，长度系数=2,因mm；螺杆危险截面惯性半径mm。千斤顶螺杆上部安装手柄处的高：h1=（1.82）d=46.852mm取h1 = 50mm，故螺杆最大工作长度h=180+50

35、=230mm=89.76C (3.3)(2) 计算临界载荷8664.931mm (3.4)因为，因此 (3.5) 合格 (3.6) 3.3 螺母的设计计算3.3.1 选择材料为了提高耐磨性，螺母选较软的材料锡青铜为ZCuSn10P-1。3.3.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数Z(1) 计算螺母高Hmm，取H=45mm (2) 计算旋合圈数z 考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数=10.5（应圆整）考虑到螺纹圈数越多载荷分布越不均匀，故u不宜取大，此次设计u取11。所以螺母的实际高度3.3.3 校核螺纹牙强度由于螺母材料ZCuSn10P1，查表2-3得：许用弯曲应力： ，取50Mpa许用剪应力： ，取

36、35Mpa因螺母材料强度低于螺杆，故只检验螺母螺纹强度即可。由前面查手册可知： 牙根宽度：b=3.25mm 基本牙型高：H1=2.5mm 带入2-11和2-12公式中，得： 螺母的弯曲强度： (3.7) 螺母的剪切强度： (3.8)3.3.4螺母外部尺寸计算（1）计算确定D5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：= （3.9）式中，为螺母材料的许用拉伸应力，可取=0.83b，由上表取b=50Mpa，因此=0.83b=41.5Mpa。故 D5 （3.10）取D5=45 mm（2）确定D6和a按经验公式D6=（1.62.0）D5及a=可求：D6=（1.62

37、.0）45=72-90mm 取D6=75mm （3.11） a= 取a=20mm （3.12）（3）校核凸缘支承表面的挤压强度，强度条件为：p=p （3.12）满足设计要求。（4） 校核凸缘根部弯曲强度：p= （3.13）满足设计要求。 （5）校核凸缘根部剪切强度，强度条件为：= （3.14）式中，螺母材料的许用切应力=35Mpa 故：= （3.15）满足设计要求。 3.4手柄与托杯的设计计算 3.4.1手柄的结构设计：（1）确定手柄长度，手柄上的工作转矩为： （3.16）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）； fc拖杯与支承面的摩擦系数，fc=0.15； D0

38、托杯底座与支承面接触部分外径（mm），由经验公式确定，取mm； d0 托杯底座与支承面接触部分内径（mm），取d0=20mm,FH为手作用在手柄上的力（N）； LH手柄有效长度（mm）。如一人连续工作，手作用力通常取FH=150200N,取FH=200N；因此，200 LH= （3.17）得：LH=721.019mm 取LH=725mm(2)确定手柄直径dk选手柄材料为45钢，S=360MPa，许用弯曲应力=140180 Mpa，取b=160 Mpa。手柄的弯曲强度条件为： b= （3.18）因此，dK, 取dK=22mm （3.19）(3)端部倒角：C=23.4.2托杯的设计计算托杯用来承托

39、重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，取材料为Q235。其结构尺寸见图。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，在螺杆上端设计有定位销孔。当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此在起重时，托杯底部与螺杆的接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，在螺杆与托杯接触面处需以润滑油润滑。托杯的基本尺寸可由螺杆顶部尺寸确定。详细尺寸如下：D12=26mmD13=46mmD11=D12=26mmR1=10mm R2=15mm H1=35mm H2=12mm H3=17mm 图3.4-1 托杯3.5底座的设计 底座材料常用铸铁HT

40、150及HT200，选用HT150。铸件的壁厚S2一般不应小于812mm，我们在此取S2=15mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应取大些，因此将其外形制成110的斜度。底座结构及尺寸如图:S2=15mmS1=（1.52）S2=2*15=30mmH4=35mm H5=180mmD5=D4=45mmD8=D6=75mm由斜度1:10可计算得：D8=52mmD9=64mm D10=128mmD7=60mm 图3.5-1 底座4 螺旋千斤顶图形的绘制要绘制螺旋千斤顶的装配图，首先应当选定绘图比例和图幅后布置视图，先确定各视图的位置，画出主要轴线、中心线及基准线。然后开始画底图，按照“先主后次”的原则

41、，沿装配轴线按装配关系依次画出底座螺母螺旋杆手柄托杯等零件。底图完成后，检查加深图线，还要进行尺寸标注，编注零件序号，填写明细栏、标题栏等，完成全图。同时要了解千斤顶的工作原理：千斤顶是利用螺旋传动来顶举重物的一种起重或顶压工具，常用于汽车修理及机械安装中。工作时，重物压于托杯之上，将手炳穿入螺旋杆上部的孔中，旋动手炳，螺旋杆在螺母中靠螺纹做上、下移动，从而顶起或放下重物。螺母镶在底座里，用螺钉定位，磨损后便于更换。托杯套在螺旋杆顶部，其球面形成传递承重之配合面，由螺钉锁定，使托杯相对螺旋杆旋转而不脱落。图4.1-1 螺旋千斤顶的三维图因此由螺旋千斤顶的工作原理可知，千斤顶的装配主干线是螺旋杆

42、，为了清楚的表达千斤顶的内外部装配结构，则绘制了千斤顶的全剖视图。在主视图上，千斤顶的7个零件所处的位置及装配关系、各零件的主要形状均已表达清楚，只有螺旋杆上与绞杠配合的孔没有表达充分，故采用剖面图AA表达清楚。所以螺旋千斤顶的装配图如下：图4.1-2 螺旋千斤顶的装配图5使用千斤顶的注意事项(1)无论哪种千斤顶都不准超负荷使用，以免发生人身或设备故障。(2)千斤顶使用前，应检查各零件是否灵活可靠，有无损坏，油液是否干净，油阀、活塞、密封圈是否完好。(3)千斤顶工作时，要放在平整坚实的地面上，并要在其下面垫枕木、木板或钢板来扩大受压面积，防止塌陷。(4)千斤顶安放位置要摆正，顶升时，用力要均匀

43、；卸载时，要检查重物是否支撑牢固。(5)几台千斤顶同时作业时，要动作一致，保证同步顶升和降落。(6)螺旋千斤顶和齿条千斤顶，在任何环境下都可使用。而液压千斤顶在高温和低温条件下不准使用。(7)螺旋千斤顶和齿条千斤顶，应在工作面上涂上防锈油，以前少磨损避免锈蚀。液压千斤顶应按说明书要求，定时清洗和加油。(8)螺旋千斤顶和齿条千斤顶的内部要保持清洁，防止泥砂、杂物混入，增加阻力，造成过度磨损，降低使用寿命。同时转动不分要添加润滑油进行润滑。(9)液压千斤顶的储液器要保持洁净，如产生渣滓或液体混浊，都会使活塞顶升受到阻碍，致使顶杆伸出速度缓慢，甚至发生事故。(10)液压千斤顶不准作永久支承。如必须做

44、长时间支撑时，应在重物下面增加支承部件，以保证液压千斤顶不受损坏。(11)齿条千斤顶放松时，不得突然下降，以防止其内部机构受到冲击而损坏，或使摇把跳动伤人。(12)各种千斤顶要定期进行维修保养。存放时，要将机体表面涂以防锈油，把顶升部分回落至最低位置，并放在库房干燥处，妥善保管。6 结论本文设计的是3.5吨的螺旋千斤顶。该螺旋千斤顶主要参数为：最大起重重量3.5吨，最大起重高度180mm，螺旋传动采用了传动平稳，强度较大，具有自动对心作用的梯形螺纹传动。本文设计的重点是螺旋传动结构的设计计算及强度校核，首先是对螺杆的选材及相关尺寸的设计计算，并对螺杆所能承受的剪切及扭转强度进行了校核，之后确定

45、了螺母的材料及相关尺寸，并对螺母的强度进行了校核。该千斤顶主要有底座螺母，螺杆，手柄，托杯等零部件构成。在本次的设计过程中，我主要进行了以下几个方面的工作：1） 查阅相关机械设计资料，初步确定螺旋千斤顶的整体设计方案；2） 确定螺旋千斤顶的整体结构；3） 对螺旋传动部分进行设计计算并进行强度校核；4） 利用proe进行装配演示，对整体结构进行修改完善；5） 绘制螺旋千斤顶的装配图及各零部件图；6） 撰写学士论文。致谢毕业设计即将接近尾声，在琚爱云老师和王东霞老师的亲切指导和同学的帮助下，此次设计才得以完成，在此向所有给予我此次毕业设计指导和帮助的老师和同学表示最诚挚的感谢。首先，向本设计的指导老师琚爱云老师表示最诚挚的谢意。在自己紧张的工作和生活中，仍然尽量抽出时间对我们进行指导，时刻关心我们的进展状况，督促我们抓紧学习。两位老师给予的帮助贯穿于设计的全过程，从借阅参考资料到现场的实际操作，他都给予了指导，不仅使我学会书本中的知识，更学会了学习操作方法。也懂得了如何把握设计重点，如何