螺旋千斤顶毕业设计论文

1、第四章千斤顶的设计已知轴向载荷F=15000N,最小高度271,最大高度为391mm即最大举升高度391-271=120mm.方案图如下所示：1托杯 2 手臂3 一销4 一手柄5 一挡环6 一螺套7螺杆8 一螺钉9 底座图4.1千斤顶剖视图4.1 螺杆的设计计算4.1.1. 选择材料前面已做分析，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 Q230 275, 40, 45, 55等，此 处螺杆选常用的45钢。由手册查6=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

2、速时，对人力驱动p可提高20%即p=(18 25) 120% 21.6 30MPa , p=25MPa,螺母为整体螺母由于磨损后不能调整问隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故 1.2 2.5,此处取 2。4.1.2. 确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径 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 1.2 2.5,此处取 2。螺杆一一螺母材料分别取为钢一一青铜，查表3.2滑动速度为低速，对人力驱动p可提高20%即p= (18 25) 120% 21.6 30Mpa ,

3、 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 ,应取 f=0.1,代入 F=40KN梯形螺纹，h=05p,已知取 2 ,则计算d2d2 0.8 :-F 0.8J15000 13.856mm(式 4.1 )2： . 2 25根据GB/T5796.3-,2005查得取标准公称直径d=20mm p取标准值p=4mm小径 D3=15.5mm中径 d2=D2=18mm大径 D4=20.5mm牙顶和牙底宽=0.336p=1.344mm4.1.3. 螺纹副自锁性验算：自锁条件是varctan fvarctan-cos式中： 为螺纹中径处开角;fv为当

4、量摩擦系数。（fv品f,式中 为螺纹工作面的牙形斜角）； cosV为当量摩擦角（为保证自锁，螺纹中径处开角至少要比当量摩擦角小10.）查教材表 得f 0.10 （取起动时计算用最大值）, sarctan d2_ np _140arctan arctan 4.048d23.14 18varctan -fcosarctan 010 5.910cos15故，4.0480v 10 4.910所以自锁性可保证。4.1.4. 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

5、的计算应力 ca,强度校核公式为：Ca23 TWt（式 4.13）式中：F螺杆所受的轴向压力，N;A 螺杆危险截面的面积；A d12,mm2；4Wt-螺杆螺纹段的抗扭截面系数，WT4Ad1,mm3;4d1-为螺杆螺纹的小径（mm；-为螺杆材料的许用应力（Mp3;为螺杆所受转矩（N.mrm;其中扭矩T F tan v 曳 15 103N tan 4.4080 5.910 24.577 N.M 22式中：为螺纹中径处螺纹开角；v为当量摩擦角。查手册 GBT699-1999.45 钢的 s 355Mpa ,教材表5-13,如下表表滑动螺旋副材料的许用应力项目许用应力/Mpa钢制螺杆s/3 5,s为材

6、料的屈服极限/Mpa材料许用弯曲应力 b许用切应力T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。s 355 128.33Mpa33故有：22323 2,4FT 4 15 10324 577 103Ca J =3 r f 3 94.972Mpa128.33MpaCa d120.2d33 3.14 15.520.2 15.53所以得到强度校核满足设计要求4.1.5. 螺杆稳定性校核（1）计算柔度丫二，螺杆一端固定，一端自由，长度系数仙二2;螺杆最大受力长度L由起重高度11、螺母高H较支头高及螺杆轴向预

7、留余量l2决定，其中l2 1.5d 。因此，螺杆的工作长度ll1 H 120 36 156mm,螺杆危险截面惯性半径i= d1 4.5mm44L = 2 156 69.33 40丫 一i 4.5（式 4.24）所以需要校核。计算临界载荷:查手册表1-6, E取200Gp因此：Fc二3 4d： 3.14 18 1064640.515093 10 8M 42EI 3.142 200 109 0.515093 1083 22 148.75 10 3104.343KN（式 4.25）（式 4.26）FC104.343 103F 15 1036.9562 S=4稳定性满足设计要求。4.2螺母的设计计算1

8、4.2.1选取螺母材料螺母选较软的材料锡青铜由上表3.1选取材料为ZCuSn10P-1。24.2.1确定螺母高度H 及螺纹工作圈数U螺母高 H： Hd2 2 18 36mm（式 4.2）螺纹工作圈数z: z H 36 9（式4.3）P 4考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数 u u1.5=10.5 (u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H UP11 4 44mm40 60MPa,；2.6 mm2mm o 则：18.803Mpa ,合格 （式 4.5）3.134MPa ,合格 （式 4.6）34.2.1校核螺纹牙强度由上表查得青铜螺母螺

9、纹牙许用弯曲应力许用剪切应力30 40Mpa ；梯形螺纹螺纹牙根宽度b 0.65p 0.65 4梯形螺纹螺纹牙工作高度h 0.5p 0.5 4弯曲强度校核：3Fh 3 15000 2-Z 2 Z _ _ 2D4zb 3.14 20.5 11 2.6剪切强度校核：F15000Z 2Z_ _2z D4b11 3.14 20.5 2.6式中：D4 螺母螺纹大径，mm.Z螺母螺纹工作圈数。44.2.1螺母外部尺寸计算(1)计算确定D3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：1.3F.L2- 1.66 D4一 1.66 20.531.94mm41.5取 D3=32

10、 mm(2)确定D5和a按经验公式D5= (1.31.4) 口及a=H可求：3D5=(1.3 1.4) X 32=41.6-44.8mm 取 D=44 mmH 36 a= =12mm33(3)校核凸缘支承表面的挤压强度，强度条件为：（T p=4F2D5D324 15000223.14 443220.95Mpa ctp（式 4.12）（式 4.13）（式 4.14）满足设计要求。(4)校核凸缘根部弯曲强度:_M _F D1 D3 /4（T p2WD3a2/61.5 15000 44 32Z 23.14 32 12218.66MPa （式 4.15）满足设计要求。(5)校核凸缘根部剪切强度，强度条

11、件为:T =- T D3a式中，螺母材料的许用切应力r =35Mpa故：=-FD3a15000 12.44MPa 3.14 32 12（式 4.16）（式 4.17）满足设计要求。4.3手柄设计计算4.3.1拖杯与手柄的结构:确定手柄长度，则手柄上的工作转矩为:1 一1, T=FHLH=T1+T2= F d2 tan22 f D3 d；3fcT2（式 4.18）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（fc拖杯与支承面的摩擦系数，f c=0.15 ;Do托杯底座与支承面接触部分外径（mrm,由经验公式Do（1.6 1.8）d 确定,取 D0 32 mmdo托杯底座与支承面接触

12、部分内径（mrm ,取do=16mm,FH为手作用在手柄上的力（ND ；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-1因止匕，200 Lh= 15000 18 tan 2.98 4.5 22323 1630.1523322 162（式 4.19）得：LH=228.62mm 取 LH=230mm4.3.2确定手柄直径dk选手柄材料为45钢，（T S=360MPa许用弯曲应力 bs =140 180 Mpa,1.5 2取（rb=160 Mpa。手柄的弯曲强度条件为:=FH LH （T b=WFHLHb-dk 32（式 4.20）3 I11.12

13、mm,取 dK=12mm（式 4.21 ）15 200 230 因此，dK1604.4托杯的设计计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用 Q23琏冈模锻制成，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。FP 2- P(D22 D2i)4式中：p 许用压强，应取托杯与螺杆料P的小者。Q235:p杯=225MPa

14、 45 钢：p杆=570MPa取pE=(2.42.5)d =2.4520=49mmDi=(0.60.8 ) d=0.7 20=14mmD3=(1.71.9)d=1.820=36mmD2=D3 - (24)=36-4=32mmh尸(1.51.8 ) d=1.8*20=36mm故F32 10p 22-22- 49.23MPa p(D12 D11)3.14(0.032 0.014 )44满足设计要求托杯厚度 =812mm此处取 =10mm杯底厚度为1.3=13mm沟纹宽度1.5 =10mm沟纹深度为 /2=5mm 托杯高度为1.8*d=1.8*20=36mm；为保证托杯可以转动，螺杆顶端的垫片与托杯

15、底部留有间隙，间隙值为34mm因承受力不大，故取值为3mm4.5 底座的设计底座材料常用铸铁HT150及HT20Q选用HT15Q铸件的壁厚6不应小于812mm取6=15mm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S= (1.52) 6 =1.5*15=22.5mmD3=42mmD5= D3+26 =42+2*15+4=72mmD6=D3=42mmD7=D6+2* =52+ =96mmD8=1.35D7=1.35*96=130mm4.6 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 HA或HA等配合。为了安装简便,7 n7需在螺母下端

16、（图13）和底座孔上端（图17）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图1 1）,紧定螺钉直径常根据 举重量选取，一般为612mm2.4.1螺母的相关尺寸已得：内螺纹小径 D1= 16mmD= 1.5d =1.5 X 20=30mmD4= 1.4D3 =1.4 X 30=42mmH =44mm;a=18mmD4SUDID3第五章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, 沿装配轴线按装配关系依次画出底座-螺套-螺旋杆-绞杠-顶垫等零件。底图完成后

17、， 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，重物压于顶垫之上，将手炳穿入螺旋杆上 部的孔中，旋动手炳，螺旋杆在螺套中靠螺纹做上、下移动，从而顶起或放下重物。螺套 镶在底座里，用螺钉定位，磨损后便于更换。顶垫套在螺旋杆顶部，其球面形成传递承重 之配合面，由螺钉锁定，使顶垫相对螺旋杆旋转而不脱落。1图4.1螺旋千斤顶的轴测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，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

18、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A-A表达清楚。所以螺旋千斤顶的装配图如下：o剖面A 4技术要求工不加工表瓦清理稔涿。工用件不得有杷服，气孔等粮浦;二.镇件要经人工E寸珀处J基,9343bfa3ri-相由不后皆依璃不相耳套TR唱s千斤顶宜田张娟20QSJE廨比例数量材料座号济源职业技大学院图4.2螺旋千斤顶的装配图第六章 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、皮碗是

19、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； 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

20、。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。第七章 设计总结这次的毕业设计是大学四年中的最后一个环节，是对四年的学习生活中所学知识的一个汇总和概括，使我们每个人都能了解自己学到了什么，理解多少，会运用多

21、少，还有多少知识不了解，需要进一步加深理解。在校期间，开设有机械制图及AUTOCAD、 机械设计、 机械制造等课程，这些课程对我们搞好这次毕业设计有很大的帮助，综合运用好这些课程，加之我们平时的知识积累和老师的极大帮助和指导，为这次毕业设计提供了非常有利的保障。即将毕业的我，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦，如机器损坏或零件老化等一系列问题时，这时就要靠自己以前所学的知识和积累的经验去解决它。随着科学技术的高度发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格低廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养；善于利用各种信息资源，扩展知识面和能力；培养严谨、科学、创新与创业、艰苦奋斗的企业精神，加强环境保护意识，做到清洁生产和文明生产，以最大限度的获得企业效益和社会效益所以，在以后的工作中，需要继续学习和加深。在此我非常感谢闫海仙老师在设计过程中对我的指导和帮助，在此向闫老师致以诚挚的谢意！因水平有限，设计中必然有所许多不足之处，还